Atomstruktur af en legering

, Author

DAVID POGUE (Teknologiguru): Tin; symbol Sn; atomnummer 50-50 protoner og 50 elektroner.

Tin tilsat i små mængder til kobber giver bronze, den første menneskeskabte metallegering. Bronze var med til at fremme den globale handel, og når det først var smedet til værktøj og våben, spillede det en afgørende rolle i antikkens imperier. Bronze gav navn til en hel tidsalder for den menneskelige civilisation. Og selv i dag hænger den stadig ved.

Dette er The Verdin Company, et 170 år gammelt familieforetagende i Cincinnati, Ohio.

Jeg er her, fordi de skal til at støbe flere klokker. Selv med alle de andre moderne materialer, der er til rådighed, vælger de stadig bronze. Jeg vil gerne vide hvorfor. Er der ikke kommet noget bedre efter alle disse år?

Ralph Jung tilbyder at argumentere for bronze.

RALPH JUNG (klokkefabrikant, The Verdin Company): Dette er vores mønster, som vi vil bruge til at lave formen i sandet.

DAVID POGUE: Det ligner altså en færdig klokke. Det er ikke en klokke?

RALPH JUNG: Jo, det gør det. Det er bare et mønster. Ja. Den er lavet af aluminium, så den er rigtig nem at håndtere.

DAVID POGUE: Jamen, hvad er der galt med det? Aluminium er godt: Aluminium ruster ikke; aluminium er let.

RALPH JUNG: Du har ret. Det gør det ikke.

DAVID POGUE: Hvorfor laver du ikke klokkerne ud af det?

RALPH JUNG: Nå, lyden. Den har ikke den der varige klang. Og det er bare…

DAVID POGUE: Kan du ikke lide, hvordan det lyder?

RALPH JUNG: Ikke rigtig. Det lyder også lidt tyndt.

DAVID POGUE: Hej, mange tak, kammerat.

RALPH JUNG: Ja, du ved.

DAVID POGUE: Jeg har øvet mig.

RALPH JUNG: Vi vil vise dig, hvordan en rigtig klokke lyder.

DAVID POGUE: Kvaliteten af lyden afhænger af materialets atomare struktur. I rene metaller er atomerne arrangeret i ordnede rækker og kolonner. Hvert atom afgiver nogle af sine elektroner for at skabe en slags hav af disse tilfældigt bevægelige ladede partikler.

Det er disse frit flydende elektroner, der gør metaller ledende. Når de placeres i et kredsløb, stiller de negativt ladede partikler sig på række og flyder som en elektrisk strøm.

Det hav af elektroner skaber også fleksible, metalliske bindinger mellem atomerne. I kobber kan de let glide forbi hinanden, hvilket gør det relativt blødt og let at bule, hvilket ikke passer til en klokke. Derfor bruger Verdin stivere materiale.

RALPH JUNG: Så vi lægger den her ned heri.

DAVID POGUE: Ralph placerer formen i en cirkulær stålbøsning og fylder derefter rummet omkring den med en blanding af sand og epoxy, der skal modstå den brændende varme fra det varme metal.

Da dette firma startede, brugte de en blanding af hestehår, gødning og stort set alt andet, der kunne holde en form uden at brænde, men målet var det samme: at skabe en hul form, der følger klokkeens indre og ydre omkreds.

Når han fjerner aluminiumet og samler de to halvdele, er der et klokkeformet rum tilbage på indersiden, som er klar til at modtage den smeltede bronze.

RALPH JUNG: Og det, vi har her, David, er de bronzebarrer, som vi bruger til at lægge i ovnen. Som du kan se, er de lidt tunge.

DAVID POGUE: Ja, det er ligesom…

RALPH JUNG: De vejer i gennemsnit omkring 20 pund. Det er en, det er en blanding, faktisk, af 80 procent kobber og 20 procent tin. Og det, vi har her, er tin i en rå form. Det er sådan, det kommer op af jorden. Det er fra Malaysia.

DAVID POGUE: Okay.

RALPH JUNG: Og vi har et stykke kobber, sådan som det kommer ud af jorden. Og det er fra Sydafrika.

DAVID POGUE: Så det er opskriften på bronze?

RALPH JUNG: Præcis.

DAVID POGUE: Så du har kobber plus tin, hvilket er lig med bronze.

RALPH JUNG: Det er lig med bronze, ja.

DAVID POGUE: Hvorfor kunne man ikke bruge et af disse metaller alene? Hvorfor laver man ikke klokker af kobber?

RALPH JUNG: Hvis det kun var kobber, ville det først og fremmest være for blødt, og vi ville ikke få den lyd, som vi ønsker af en klokke. Tin sammen med kobber giver os den hårdhed.

DAVID POGUE: Ved at tilsætte tin til kobber under smeltning ændres metallets egenskaber. De større tinatomer begrænser kobberatomernes bevægelser, hvilket gør materialet hårdere.

Et slag får atomerne til at vibrere, men tinet forhindrer dem i at bevæge sig for langt ud af deres position. Tin er godt til en klokke, men kun i det rigtige forhold.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.