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10. Herstellung einer Legierung: Gelbmessing
| Legierungen sind feste Lösungen von mindestens zwei ineinander gelösten Metallen. Durch Legieren werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Grundmetalls verändert, z.B. kann die mechanische Festigkeit erhöht werden. Ziel des Legierens ist die Schaffung eines neuen Werkstoffes, dessen Eigenschaften auf die jeweiligen Erfordernisse exakt zugeschnitten sind. | |
| Geräte: | Mikrowelle GST-Element (Graphit-Suszeptor-Tiegel, ein in einen Tontopf und Ofenmörtel eingebetteter Porzellantiegel, als Suszeptor dient Graphit, siehe Versuch 9) Porzellantiegel (zur Veraschung) Porzellandeckel Tiegelzange 2 Gasbetonsteine Spatel Schutzhandschuhe Schutzbrille Mörser |
| Benötigte Stoffe: | 2 g Zn-Pulver 4 g Cu-Pulver |
| Experiment: |
Die Mikrowelle auf 800 Watt stellen. Das GST-Element wird mit dem Gasbetonstein auf den zuvor ermittelten Hot-Spot (siehe Versuch 7) der Mikrowelle gestellt. Zn-Pulver und Cu-Pulver im Mörser sorgfältig vermischen, in den Tiegel geben und diesen mit dem Porzellandeckel zudecken (es kann sich bei der Reaktion viel Zinkoxid-Rauch bilden). Den Tiegel in das Bett des GST-Elements stellen, die Zeitschaltuhr auf 5 Minuten stellen, und die Mikrowelle starten. (Nach 2-3 Minuten glüht der Tiegel.) Nach Ablauf der 5 Minuten nimmt man das GST-Element mit der Tiegelzange (mit Schutzhandschuhen und Schutzbrille) aus der Mikrowelle und stellt es auf einem bereitgestellten Gasbetonstein ab. Zum Abkühlen belässt man den Tiegel ca. 3 Minuten im GST-Element, dann holt man ihn heraus und lässt ihn vollständig abkühlen (was ca. 15 Minuten dauert). Im Tiegel ist eine Oxidschicht erkennbar. Unter dieser befindet sich das Gelbmessing (meist ein oder mehrere goldfarbene Tropfen). Auf dem Amboss ist es mit dem Hammer verformbar. Unbedingt Schutzhandschuhe und Schutzbrille tragen! |
| Hintergrund: |
Die frei beweglichen Elektronen im Graphit werden durch die Mikrowellenstrahlung zu Schwingungen angeregt und erzeugen so auf dem Hot-Spot Temperaturen von über 1000 °C. Bei diesen hohen Temperaturen bildet sich aus Zn und Cu eine Legierung: Gelbmessing. Je nach Zusammensetzung (Massenanteil) unterscheidet man zwischen Rotmessing (Zn-Gehalt kleiner 18 %), Gelbmessing (Zn-Gehalt 20 - 40 %) und Weißmessing (Zn-Gehalt bis zu 80 %). |
| Stichworte zum Weiterforschen: |
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| Weiteres: |
Mischt man 8 g Cu-Pulver mit 2 g Sn-Pulver, verfährt damit wie oben genannt und glüht das Ganze 6 Minuten lang, so erhält man eine weitere Legierung: Bronze (mit 20 % Massenanteil Sn-Gehalt). Die Schmelze dieser Bronze ist gießfähig. |
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