Struttura atomica di una lega

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DAVID POGUE (Technology Guru): Stagno; simbolo Sn; numero atomico 50-50 protoni e 50 elettroni.

Lo stagno aggiunto in piccole quantità al rame crea il bronzo, la prima lega metallica creata dall’uomo. Il bronzo ha contribuito a stimolare il commercio globale e, una volta forgiato in strumenti e armi, ha giocato un ruolo determinante negli imperi dell’antichità. Il bronzo ha dato il nome a un’intera epoca della civiltà umana. E ancora oggi, è ancora in circolazione.

Questa è la Verdin Company, un’azienda familiare di 170 anni a Cincinnati, Ohio.

Sono qui perché stanno per fondere diverse campane. Anche con tutti gli altri materiali moderni disponibili, scelgono ancora il bronzo. Voglio sapere perché. Non è arrivato qualcosa di meglio, dopo tutti questi anni?

Ralph Jung si offre di difendere il bronzo.

RALPH JUNG (costruttore di campane, The Verdin Company): Questo è il nostro modello che useremo per fare la forma nella sabbia.

DAVID POGUE: Così questa sembra una campana finita. Questa non è una campana?

RALPH JUNG: Sì, lo è. Questo è solo il modello. Sì. È fatta di alluminio, quindi è molto facile da maneggiare.

DAVID POGUE: Beh, che c’è di male? L’alluminio è buono: l’alluminio non arrugginisce; l’alluminio è leggero.

RALPH JUNG: Hai ragione. Non lo fa.

DAVID POGUE: Perché non fate le campane con questo?

RALPH JUNG: Beh, il suono. Non ha quel suono duraturo. E semplicemente…

DAVID POGUE: Non ti piace come suona?

RALPH JUNG: Non proprio. Suona anche un po’ metallico.

DAVID POGUE: Ehi, grazie mille, amico.

RALPH JUNG: Beh, sai.

DAVID POGUE: Mi sono esercitato.

RALPH JUNG: Le mostreremo come suona una vera campana.

DAVID POGUE: La qualità del suono dipende dalla struttura atomica del materiale. Nei metalli puri, gli atomi sono disposti in file e colonne ordinate. Ogni atomo cede alcuni dei suoi elettroni per creare una specie di mare di queste particelle cariche che si muovono a caso.

Sono questi elettroni che scorrono liberamente a rendere i metalli conduttivi. Quando sono posti in un circuito, le particelle caricate negativamente si allineano e scorrono come una corrente elettrica.

Il mare di elettroni crea anche legami flessibili e metallici tra gli atomi. Nel rame, possono scivolare facilmente l’uno sull’altro, il che lo rende relativamente morbido e facile da ammaccare, non adatto a una campana. Ecco perché Verdin usa materiale più rigido.

RALPH JUNG: Allora, mettiamo questo qui dentro.

DAVID POGUE: Ralph mette la forma in un manicotto d’acciaio circolare, poi riempie lo spazio intorno con una miscela di sabbia ed epossidica, per resistere al calore bruciante del metallo caldo.

Quando questa azienda ha iniziato, hanno usato una miscela di crine di cavallo, letame e qualsiasi altra cosa che avrebbe tenuto una forma senza bruciare, ma l’obiettivo era lo stesso: creare una forma cava che seguisse il perimetro interno ed esterno della campana.

Una volta rimosso l’alluminio e unite le due metà, rimane uno spazio a forma di campana all’interno, pronto ad accogliere il bronzo fuso.

RALPH JUNG: E quello che abbiamo qui, David, sono i lingotti di bronzo che usiamo per mettere nel forno. Come puoi vedere, hanno un po’ di peso.

DAVID POGUE: Sì, è come…

RALPH JUNG: Hanno una media di circa 20 libbre. Questa è una miscela, in realtà, di 80 per cento di rame e 20 per cento di stagno. E quello che abbiamo qui è lo stagno in forma grezza. Questo è il modo in cui viene fuori dalla terra. Questo viene dalla Malesia.

DAVID POGUE: Ok.

RALPH JUNG: E abbiamo un pezzo di rame come viene fuori dalla terra. E questo viene dal Sud Africa.

DAVID POGUE: Quindi, questa è la ricetta per il bronzo?

RALPH JUNG: Esattamente.

DAVID POGUE: Quindi, hai rame più stagno uguale bronzo.

RALPH JUNG: Uguale al bronzo, sì.

DAVID POGUE: Perché non si potrebbe usare uno di questi metalli da solo? Perché non si fanno campane di solo rame?

RALPH JUNG: Se fosse tutto rame, sarebbe, prima di tutto, troppo morbido, e non avremmo il suono che vogliamo da una campana. Lo stagno con il rame ci dà quella durezza.

DAVID POGUE: L’aggiunta di stagno al rame durante la fusione cambia le proprietà del metallo. Gli atomi di stagno più grandi limitano il movimento degli atomi di rame, rendendo il materiale più duro.

Un colpo fa vibrare gli atomi, ma lo stagno impedisce loro di muoversi troppo fuori posizione. Lo stagno è buono per una campana, ma solo nelle giuste proporzioni.

Si può fare.

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