DAKTILITAS: SIFAT, CONTOH, EKSPERIMEN - KIMIA - 2024

The daktilitas adalah teknologi eksklusif dari bahan yang memungkinkan mereka untuk berubah bentuk stres peregangan; yaitu, pemisahan kedua ujungnya tanpa ada patahan cepat di beberapa titik di tengah bagian yang memanjang. Saat bahan memanjang, penampang berkurang, menjadi lebih tipis.

Oleh karena itu, bahan ulet dikerjakan secara mekanis menjadi bentuk seperti benang (benang, kabel, jarum, dll.). Pada mesin jahit, kumparan dengan benang lilitan merupakan contoh buatan sendiri dari bahan ulet; jika tidak, serat tekstil tidak akan pernah mendapatkan bentuk karakteristiknya.

Sumber: Emilian Robert Vicol via Flickr.

Apa tujuan daktilitas dalam material? Yaitu mampu menempuh jarak jauh atau desain yang menarik, baik untuk membuat perkakas, perhiasan, mainan; atau untuk pengangkutan beberapa fluida, seperti arus listrik.

Aplikasi terakhir merupakan contoh kunci dari keuletan material, terutama logam. Kabel tembaga halus (gambar atas) adalah konduktor listrik yang baik, dan bersama dengan emas dan platina, kabel ini digunakan di banyak perangkat elektronik untuk memastikan pengoperasiannya.

Beberapa serat sangat halus (tebalnya hanya beberapa mikrometer) sehingga ungkapan puitis "rambut emas" memiliki arti yang sebenarnya. Hal yang sama berlaku untuk tembaga dan perak.

Daktilitas tidak akan menjadi properti yang mungkin jika tidak ada penataan ulang molekul atau atom untuk melawan gaya tarik yang datang. Dan jika itu tidak ada, manusia tidak akan pernah tahu kabel, antena, jembatan akan menghilang, dan dunia akan tetap dalam kegelapan tanpa lampu listrik (selain konsekuensi lain yang tak terhitung banyaknya).

Apakah keuletan itu?

Tidak seperti kelenturan, keuletan menjamin penataan ulang struktural yang lebih efisien.

Mengapa? Karena ketika permukaan tempat tegangan berada lebih besar, padatan memiliki lebih banyak cara untuk menggeser molekul atau atomnya, membentuk lembaran atau pelat; sedangkan ketika tegangan terkonsentrasi dalam penampang yang semakin kecil, pergeseran molekul harus lebih efisien untuk melawan gaya ini.

Tidak semua padatan atau material dapat melakukannya, dan oleh karena itu mereka pecah saat dilakukan uji tarik. Patahan yang didapat rata-rata horizontal, sedangkan yang dari bahan ulet berbentuk kerucut atau runcing, tanda peregangan.

Bahan ulet juga bisa menembus titik stres. Ini dapat dinaikkan jika suhu dinaikkan, karena panas meningkatkan dan memfasilitasi selip molekul (walaupun ada beberapa pengecualian). Berkat slide inilah material dapat menunjukkan keuletan dan karenanya menjadi ulet.

Namun, keuletan suatu bahan mencakup variabel lain, seperti kelembaban, panas, pengotor, dan bagaimana gaya diterapkan. Misalnya, kaca cair baru bersifat ulet, mengadopsi bentuk seperti benang; Tapi saat mendingin, ia menjadi rapuh dan bisa pecah dengan benturan mekanis apa pun.

Properti

Bahan ulet memiliki sifatnya sendiri yang berhubungan langsung dengan pengaturan molekulernya. Dalam pengertian ini, batang logam yang kaku dan batang tanah liat basah dapat bersifat ulet, meskipun sifatnya sangat berbeda.

Namun, mereka semua memiliki kesamaan: perilaku plastik sebelum pecah. Apa perbedaan antara benda plastik dan benda elastis?

Benda elastis mengalami deformasi bolak-balik, yang awalnya terjadi dengan bahan ulet; tetapi meningkatkan gaya tarik, deformasi menjadi ireversibel dan benda menjadi plastis.

Mulai saat ini, kawat atau benang mengambil bentuk yang ditentukan. Setelah peregangan terus menerus, penampang menjadi sangat kecil, dan tegangan tarik terlalu tinggi, sehingga molekul geser tidak dapat lagi melawan tegangan dan akhirnya putus.

Jika keuletan bahan sangat tinggi, seperti dalam kasus emas, dengan satu gram dimungkinkan untuk mendapatkan kabel dengan panjang hingga 66 km, dengan ketebalan 1 µm.

Semakin panjang kawat yang diperoleh dari suatu massa, semakin kecil penampangnya (kecuali ada banyak emas yang tersedia untuk membuat kawat dengan ketebalan yang cukup).

Contoh logam ulet

Logam adalah salah satu bahan ulet dengan aplikasi yang tak terhitung jumlahnya. Tiga serangkai terbuat dari logam: emas, tembaga, dan platinum. Salah satunya adalah emas, oranye merah muda lainnya, dan perak terakhir. Selain logam ini, ada logam lain yang memiliki keuletan lebih rendah:

-Besi

-Seng

-Brass (dan paduan logam lainnya)

-Emas

-Aluminium

-Samarium

-Magnesium

-Vanadium

-Baja (meskipun keuletannya dapat terpengaruh tergantung pada komposisi karbon dan aditif lainnya)

-Perak

-Timah

-Timbal (tetapi dalam rentang suhu kecil tertentu)

Sulit untuk memastikan, tanpa pengetahuan eksperimental sebelumnya, logam mana yang benar-benar ulet. Keuletannya tergantung pada tingkat kemurnian dan bagaimana aditif berinteraksi dengan kaca metalik.

Selain itu, variabel lain seperti ukuran butiran kristal dan susunan kristal juga ikut dipertimbangkan. Selain itu, jumlah elektron dan orbital molekul yang terlibat dalam ikatan logam, yaitu di "lautan elektron" juga memainkan peran penting.

Interaksi antara semua variabel mikroskopis dan elektronik ini membuat daktilitas menjadi konsep yang harus ditangani secara menyeluruh dengan analisis multivariat; dan ketiadaan aturan standar untuk semua logam akan ditemukan.

Karena alasan inilah dua logam, meskipun dengan karakteristik yang sangat mirip, mungkin ulet atau tidak.

Ukuran butir dan struktur kristal logam

Biji-bijian adalah bagian dari kaca yang tidak memiliki penyimpangan yang terlihat (rongga) dalam susunan tiga dimensinya. Idealnya, mereka harus benar-benar simetris, dengan struktur yang sangat jelas.

Setiap butir untuk logam yang sama memiliki struktur kristal yang sama; yaitu logam dengan struktur heksagonal kompak, hcp, memiliki butiran kristal dengan sistem hcp. Ini diatur sedemikian rupa sehingga sebelum kekuatan traksi atau peregangan mereka meluncur satu sama lain, seolah-olah mereka adalah bidang yang terbuat dari kelereng.

Umumnya, jika bidang yang terbuat dari butiran kecil meluncur, mereka harus mengatasi gaya gesek yang lebih besar; sedangkan jika mereka besar, mereka bisa bergerak lebih leluasa. Faktanya, beberapa peneliti berusaha memodifikasi keuletan paduan tertentu melalui pertumbuhan butiran kristal yang terkontrol.

Sebaliknya, mengenai struktur kristalin, biasanya logam dengan sistem kristal fcc (kubik berpusat muka, atau kubik berpusat pada muka) adalah yang paling ulet. Sementara itu, logam dengan struktur kristal bcc (kubik berpusat tubuh, kubik berpusat pada muka) atau hcp, cenderung kurang ulet.

Misalnya, tembaga dan besi mengkristal dengan susunan fcc, dan lebih ulet daripada seng dan kobalt, keduanya dengan susunan hcp.

Pengaruh suhu terhadap keuletan logam

Panas dapat menurunkan atau meningkatkan keuletan material, dan pengecualian juga berlaku untuk logam. Namun, sebagai aturan umum, semakin lunak logam, semakin mudah untuk mengubahnya menjadi benang tanpa putus.

Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kenaikan suhu membuat atom-atom logam bergetar, yang menyebabkan butir-butir menyatu; yaitu, beberapa butir kecil bersatu membentuk satu butir besar.

Dengan butiran yang lebih besar, keuletan meningkat, dan selip molekul menghadapi lebih sedikit hambatan fisik.

Eksperimen untuk menjelaskan keuletan untuk anak-anak dan remaja

Sumber: Doug Waldron melalui Flickr.

Daktilitas menjadi konsep yang sangat kompleks jika Anda mulai menganalisisnya secara mikroskopis. Jadi bagaimana Anda menjelaskannya kepada anak-anak dan remaja? Sedemikian rupa sehingga tampak sesederhana mungkin untuk mengintip mata mereka.

Mengunyah permen karet dan memainkan adonan

Sejauh ini telah ada pembicaraan tentang kaca dan logam cair, tetapi ada bahan lain yang sangat elastis: permen karet dan tanah liat.

Untuk menunjukkan keuletan permen karet, cukup mengambil dua massa dan mulai meregangkannya; satu terletak di kiri, dan yang lainnya akan dibawa ke kanan. Hasilnya adalah jembatan karet gantung, yang tidak akan bisa kembali ke bentuk semula kecuali jika diremas dengan tangan.

Namun, akan ada titik di mana jembatan pada akhirnya akan rusak (dan lantai akan ternoda permen karet).

Gambar di atas menunjukkan bagaimana seorang anak dengan menekan wadah berlubang membuat plastisin muncul seolah-olah rambut. Dempul kering kurang ulet dibandingkan dempul berminyak; Oleh karena itu, sebuah eksperimen bisa saja terdiri dari pembuatan dua cacing tanah: satu dengan tanah liat kering, dan yang lainnya dibasahi minyak.

Anak akan melihat bahwa cacing berminyak lebih mudah untuk berjamur dan bertambah panjang dengan mengorbankan ketebalannya; Saat mengering, cacing tersebut kemungkinan besar akan rusak beberapa kali.

Plastisin juga merupakan bahan yang ideal untuk menjelaskan perbedaan antara kelenturan (perahu, gerbang) dan keuletan (rambut, cacing, ular, salamander, dll.).

Demonstrasi dengan logam

Meski remaja tidak akan memanipulasi apa pun, bisa menyaksikan pembentukan kabel tembaga di baris pertama bisa menjadi pengalaman yang menarik dan menarik bagi mereka. Demonstrasi keuletan akan menjadi lebih lengkap jika seseorang melanjutkan dengan logam lain, dan dengan demikian dapat membandingkan keuletannya.

Selanjutnya, semua kabel harus mengalami peregangan konstan hingga titik putusnya. Dengan ini, remaja akan menilai secara visual bagaimana keuletan mempengaruhi ketahanan kawat untuk putus.

Referensi

1. Ensiklopedia Contoh (2017). Bahan Ulet. Diperoleh dari: example.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Juni 2018). Definisi dan Contoh Ulet. Diperoleh dari: thinkco.com
3. Chemstorm. (02 Maret 2018). Kimia Definisi Ulet. Diperoleh dari: chemstorm.com
4. Bell T. (18 Agustus 2018). Daktilitas Dijelaskan: Tegangan Tarik dan Logam. Keseimbangan. Diperoleh dari: thebalance.com
5. Dr. Marks R. (2016). Daktilitas dalam Logam. Departemen Teknik Mesin, Universitas Santa Clara. . Diperoleh dari: scu.edu
6. Reid D. (2018). Daktilitas: Definisi & Contoh. Belajar. Diperoleh dari: study.com
7. Clark J. (Oktober 2012). Struktur logam. Diperoleh dari: chemguide.co.uk
8. Chemicool. (2018). Fakta tentang emas. Diperoleh dari: chemicool.com
9. Bahan Hari Ini. (2015, 18 November). Logam kuat masih bisa ulet. Elsevier. Diperoleh dari: materialstoday.com