Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Заттар қыздырылатын ыдыс
Container in which substances are heated
the play
Крукс – металдар немесе басқа заттар балқытылатын немесе өте жоғары температураға ұшыратылатын керамикалық немесе металл ыдыс. Крукс тарихи түрде саздан жасалғанмен, оның құрамын балқытуға немесе өзгертуге қабілетті, жеткілікті жоғары температураға төзімді кез келген материалдан жасалуы мүмкін.
A crucible is a ceramic or metal container in which metals or other substances may be melted or subjected to very high temperatures. Although crucibles have historically tended to be made out of clay, they can be made from any material that withstands temperatures high enough to melt or otherwise alter its contents.
Типологиясы мен хронологиясы
Түйегек пішіні уақыт өте өзгеріп келді, оның дизайны олар қолданылатын процеске, сондай-ақ аймақтық ерекшеліктерге байланысты. Ең алғашқы түйегек пішіндері б.з.б. VI-V мыңжылдықтарда Шығыс Еуропа мен Иранда пайда болған.
The form of the crucible has varied through time, with designs reflecting the process for which they are used, as well as regional variation. The earliest crucible forms derive from the sixth/fifth millennium B. C. in Eastern Europe and Iran.
Кальколитті
Мыс балқытуға қолданылатын балқымалар көбінесе отқа төзімді қасиеттері жоқ сазdan жасалған кең, жақсы тереңдігі жоқ ыдыстар болды, бұл сол кездегі басқа керамикаларға қолданылған саздың түрлеріне ұқсас. Халколит дәуірінде балқымалар үстінен үрлеу құбырларын пайдалану арқылы қыздырылған. Осы кезеңдегі керамикалық балқымалардың конструкциясына тұтқалар, түймелер немесе құю тесіктері сияқты шағын өзгерістер енгізілді, бұл оларды ұстауды және құюды жеңілдетті. Осы тәжірибенің алғашқы мысалдары Иорданиядағы Фейнан қаласында кездеседі. 2300–1900 жж. б.з. дейінгі қола құюға арналған балқыма пеші Керманың қасиетті аумағынан табылған.
Crucibles used for copper smelting were generally wide shallow vessels made from clay that lacks refractory properties which is similar to the types of clay used in other ceramics of the time. During the Chalcolithic period, crucibles were heated from the top by using blowpipes. Ceramic crucibles from this time had slight modifications to their designs such as handles, knobs or pouring spouts allowing them to be more easily handled and poured. Early examples of this practice can be seen in Feinan, Jordan. A crucible furnace dating to 2300–1900 BC for bronze casting has been found at a religious precinct of Kerma.
Темір дәуірі
Темір дәуіріндегі тигельдерді қолдану қола дәуіріндегіге өте ұқсас, мыс пен қалайыны балқыту арқылы қола өндірілді. Темір дәуірінің тигельдері қола дәуіріндегідей болды. Рим дәуірінде жаңа технологиялық жаңалықтар пайда болды, жаңа қорытпаларды өндіру үшін жаңа әдістерде қолданылатын тигельдер. Балқыту және металл еріту процесі де қыздыру техникасымен және тигель конструкциясымен өзгерді. Тигельдер дөңгелек немесе үшкір түбі бар, конус тәрізді пішінге келді; олар төменнен қыздырылды, ал тарихтағы алдыңғы типтер бұрыштама пішінде болды және жоғарыдан қыздырылды. Бұл конструкциялар көмір ішінде тұрақтылықты арттырды. Кейбір тигельдердің қабырғалары жұқарақ және жақсы отқа төзімділік қасиеттеріне ие болды. Рим дәуірінде металл өңдеудің жаңа процесі – цементация басталды, ол мыс өндіруде қолданылды. Бұл процесс металл мен газды біріктіріп, қорытпа жасауды қамтиды. Мыс, қатты мыс металлын каламин немесе смитсонит түріндегі мырыш оксиді немесе карбонатымен қосу арқылы жасалады. Оны 900°C-қа дейін қыздырғанда, мырыш оксиді газға айналады және мырыш газы балқыған мыспен байланысады. Бұл реакция жабық немесе толық жабық ыдыста жүруі керек, әйтпесе мырыш газы мыспен реакцияға түспей бұрын буланып кетеді. Сондықтан цементация тигельдерінің қақпағы немесе тығыны бар, ол тигельден газдың шығуын шектейді. Тигельдің конструкциясы сол кездегі балқыту және металл еріту тигельдеріне ұқсас, олар балқыту және металл еріту тигельдеріндегідей материалды пайдаланған. Конус пішіні мен тар аузы қақпақты орнатуға мүмкіндік берді. Мұндай кішкентай тигельдер Германиядағы Колония Ульпия Траянада (қазіргі Ксантен) кездеседі, онда тигельдердің мөлшері шамамен 4 см, бірақ бұл кішкентай мысалдар. Көбірек мыс өңдеу үшін цементацияға қолданылатын пісіру ыдыстары мен амфоралар сияқты үлкен ыдыстардың мысалдары да бар; реакция төмен температурада жүргізілгендіктен, төмен күйдірілген керамика қолданылуы мүмкін. Бұл кейінгі ортағасырлық тигельдер көлемді өндірілген өнімдер болды. Рим дәуірінің соңынан ерте ортағасырға дейін жоғалған цементация процесі мыспен бірдей жалғасты. Орта ғасырларда мыс өндіруге байланысты технологияны жақсы түсінудің арқасында өндіріс артты. Сонымен қатар, мыс цементация процесі 19 ғасырға дейін көп өзгерген жоқ. Алайда, осы кезеңде цементация процесін пайдалана отырып, маңызды технологиялық жаңалық пайда болды – тигельді болат өндірісі. Темір мен көміртекті пайдалана отырып болат өндіру мысқа ұқсас, темір металлы көміртекпен араластырылып болат жасалады. Цементация болаттарының алғашқы мысалдары – Үндістаннан шыққан wootz болат, онда тигельдер жақсы сапалы, төмен көміртекті қақ темірмен және жапырақ, ағаш сияқты органикалық заттар түріндегі көміртекпен толтырылған. Алайда, тигельдің ішінде көмір қолданылмаған. Бұл ертедегі тигельдер аз мөлшерде ғана болат өндірді, өйткені процестің соңында оларды сындыру қажет болды. Орта ғасырдың соңында болат өндірісі Үндістаннан қазіргі Өзбекстанға көшті, онда болат тигельдерін өндіруде жаңа материалдар қолданылды, мысалы, муллит тигельдері енгізілді. Бұл мата түтігінің айналасында қалыптасқан құмды саз тигельдері болды. Сонымен қатар, сол уақытта жасалған тағы бір арнайы тигель – Германияның оңтүстігінде жасалған графит тигельдері. Олар Гессендегі үшбұрышты тигельдерге ұқсас болды, бірақ конус пішінде де кездеседі. Бұл тигельдер Еуропа мен Жаңа әлемде саудаға шығарылды. Орта ғасырлар мен орта ғасырдан кейінгі кезеңдердегі әдістерді жетілдіру нәтижесінде купель ойлап табылды, ол керамикадан немесе сүйек күлінен жасалған кішкентай жұмыртқа тостағанға ұқсайды және қарапайым металдарды асыл металдардан бөлу үшін қолданылды. Бұл процесс купеляция деп аталады. Купеляция орта ғасырдан бұрын басталды, бірақ бұл процесті жүзеге асыру үшін жасалған алғашқы ыдыстар 16 ғасырда пайда болды. Осы процесте қолданылатын тағы бір ыдыс – скорификатор, ол купельге ұқсас, бірақ сәл үлкен және қорғасынды алып тастап, асыл металдарды қалдырады. Купельдер мен скорификаторлар жаппай өндірілді, өйткені әр азайтудан кейін ыдыстар барлық қорғасынды сіңіріп, толық қанықты. Бұл ыдыстар металлургиялық талдау процесінде де қолданылды, онда асыл металдар монетадан немесе металл салмағынан алынып, нысанның ішіндегі асыл металдардың мөлшерін анықтау үшін алынды.
The use of crucibles in the Iron Age remains very similar to that of the Bronze Age with copper and tin smelting being used to produce bronze. The Iron Age crucible designs remain the same as the Bronze Age. The Roman period shows technical innovations, with crucibles for new methods used to produce new alloys. The smelting and melting process also changed with both the heating technique and the crucible design. The crucible changed into rounded or pointed bottom vessels with a more conical shape; these were heated from below, unlike prehistoric types which were irregular in shape and were heated from above. These designs gave greater stability within the charcoal. These crucibles in some cases have thinner walls and have more refractory properties. During the Roman period a new process of metalworking started, cementation, used in the production of brass. This process involves the combination of a metal and a gas to produce an alloy. Brass is made by mixing solid copper metal with zinc oxide or carbonate which comes in the form of calamine or smithsonite. This is heated to about 900 °C, the zinc oxide vaporizes into a gas, and the zinc gas bonds with the molten copper. This reaction has to take place in a part closed or closed container otherwise the zinc vapor would escape before it can react with the copper. Cementation crucibles, therefore, have a lid or cap which limits the amount of gas loss from the crucible. The crucible design is similar to the smelting and melting crucibles of the period utilizing the same material as the smelting and melting crucibles. The conical shape and smallmouth allowed the lid to be added. These small crucibles are seen in Colonia Ulpia Trajana (modern day Xanten), Germany, where the crucibles are around 4 cm in size, however, these are small examples. There are examples of larger vessels such as cooking pots and amphorae being used for cementation to process larger amounts of brass; since the reaction takes place at low temperatures lower fired ceramics could be used. These later medieval crucibles were a more mass produced product. The cementation process, which was lost from the end of the Roman to the early Medieval period, continued in the same way with brass. Brass production increased during the medieval period due to a better understanding of the technology behind it. Furthermore, the process for carrying out cementation for brass did not change greatly until the 19th century. However, during this period a vast and highly important technological innovation happened using the cementation process, the production of crucible steel. Steel production using iron and carbon works similarly to brass, with the iron metal being mixed with carbon to produce steel. The first examples of cementation steel are wootz steel from India, where the crucibles were filled with good quality low carbon wrought iron and carbon in the form of organics such as leaves, wood, etc. However, no charcoal was used within the crucible. These early crucibles would only produce a small amount of steel as they would have to be broken once the process has finished. By the late Medieval period, steel production had moved from India to modern day Uzbekistan where new materials were being used in the production of steel crucibles, for example, Mullite crucibles were introduced. These were sandy clay crucibles which had been formed around a fabric tube. Furthermore, another specialized crucible which was made at the same time was that of a graphite crucible from southern Germany. These had a very similar design to that of the triangular crucibles from Hesse but they also occur in conical forms. These crucibles were traded all across Europe and the New World. The refining of methods during the Medieval and Post Medieval periods led to the invention of the cupel which resembles a small egg cup, made of ceramic or bone ash which was used to separate base metals from noble metals. This process is known as cupellation. Cupellation started long before the Post Medieval period, however, the first vessels made to carry out this process started in the 16th Century. Another vessel used for the same process is a scorifier which is similar to a cupel but slightly larger and removes the lead and leaves the noble metals behind. Cupels and scorifiers were mass produced as after each reduction the vessels would have absorbed all of the lead and become fully saturated. These vessels were also used in the process of metallurgical assay where the noble metals are removed from a coin or a weight of metal to determine the amount of the noble metals within the object.
Қазіргі қолданысы
Круциль зертханада химиялық қосылыстарды өте жоғары температурада қыздырған кезде сақтауға қолданылады. Круцильдер әртүрлі өлшемдерде келеді және әдетте сәйкес өлшемдегі қақпақпен жабдықталады. Жалын үстінде қыздырғанда, круциль көбінесе үшбұрышты тіреуіште орналасқан құйма үшбұрыш ішінде ұсталады. Круцильдер мен олардың қақпақтары жоғары температураға төзімді материалдардан жасалады, әдетте фарфордан, алюминий оксидінен немесе инертті металдан. Платинаны алғаш рет круцильдер жасау үшін қолданған. Алюминий оксиді, цирконий және әсіресе магний оксиді ең жоғары температураға төзімді. Соңғы уақыттарда никель және цирконий сияқты металдар да қолданылады. Қақпақтар әдетте бос жабылады, бұл круциль ішіндегі сынаманы қыздырған кезде газдардың шығуына мүмкіндік береді. Круцильдер мен олардың қақпақтары жоғары және төмен пішінде, сондай-ақ әртүрлі өлшемдерде болуы мүмкін, бірақ гравиметриялық химиялық талдау үшін көбінесе 10-15 мл көлемді порцеландық круцильдер қолданылады. Бұл кішкентай круцильдер мен олардың порцеландық қақпақтары зертханаларға көп мөлшерде сатылғанда өте арзан, ал круцильдерді нақты сандық химиялық талдаудан кейін кейде жойып тастайды. Жеке саудада сатылғанда, оларға әдетте үлкен үстеме қосылады. Химиялық талдау саласында круцильдер сандық гравиметриялық химиялық талдауда қолданылады (аналит немесе оның туындысының массасын өлшеу арқылы талдау). Круцильдің кең таралған қолданылуы мынадай: Химиялық талдау әдісіндегі қалдық немесе тұнба арнайы "күлсіз" сүзгі қағазына сынамадан немесе ерітіндіден жиналады немесе сүзіледі. Қолданылатын круциль мен қақпақ аналитикалық таразыда өте дәл өлшенеді. Сүзгішті жуғаннан және/немесе алдын ала кептіргеннен кейін, сүзгі қағазындағы қалдық круцильге салынып, барлық ұшқыш заттар мен ылғал круцильден шығарылғанша (өте жоғары температурада қыздырылады) қыздырылады. Бұл процесте "күлсіз" сүзгі қағазы толығымен күйіп кетеді. Круциль, үлгі және қақпақ салқындатуға десикаторға қойылады. Круциль мен қақпақ, ішіндегі үлгісімен бірге, бөлме температурасына толығымен салқындатылғаннан кейін ғана қайтадан өте дәл өлшенеді (жоғары температурада таразының айналасында ауа ағыны пайда болып, дұрыс емес нәтижелерге әкелуі мүмкін). Бұрын өлшенген бос круциль мен қақпақтың массасы алынып тасталады, нәтижесінде круцильдегі толығымен кептірілген қалдықтың массасы шығады. Төменгі жағы кішкентай тесіктермен тесілген, әсіресе жоғарыда сипатталғандай гравиметриялық талдау үшін арнайы жасалған круциль, оның ойлап тапқан құрастырушысы Фрэнк Остин Гучтің құрметіне Гуч круцилі деп аталады. Толыққанды нәтижелер алу үшін круцильді таза пинцетпен ұстау керек, өйткені саусақ іздері круцильдің салмағына қосымша масса қосуы мүмкін. Порцеландық круцильдер гигроскопиялық, яғни олар ауадан салмақты ылғалды сіңіреді. Осы себепті порцеландық круциль мен қақпақ алдын ала өлшеу алдында тұрақты массаға дейін алдын ала қыздырылады (жоғары температураға дейін қыздырылады). Бұл толығымен құрғақ круциль мен қақпақтың массасын анықтайды. Круциль мен қақпақтың тұрақты (толығымен құрғақ) массасын растау үшін кем дегенде екі рет қыздыру, салқындату және өлшеу қажет, нәтижесінде дәл сол масса шығуы керек, сондай-ақ круциль, қақпақ және ішіндегі сынама қалдықтары үшін де осылай істеу керек. Круцильдер мен қақпақтардың әрқайсысының массасы әртүрлі болғандықтан, әрбір жаңа круцильді/қақпақты қолданар алдында алдын ала қыздыру/өлшеу жүргізілуі тиіс. Десикатор ішіндегі ауадан ылғалды сіңіру үшін десикант бар, сондықтан ішкі ауа толығымен құрғақ болады.
Crucible is used in the laboratory to contain chemical compounds when heated to extremely high temperatures. Crucibles are available in several sizes and typically come with a correspondingly sized lid. When heated over a flame, the crucible is often held inside a pipeclay triangle which itself is held on top of a tripod. Crucibles and their covers are made of high temperature resistant materials, usually porcelain, alumina or an inert metal. One of the earliest uses of platinum was to make crucibles. Ceramics such as alumina, zirconia, and especially magnesia will tolerate the highest temperatures. More recently, metals such as nickel and zirconium have been used. The lids are typically loose fitting to allow gases to escape during the heating of a sample inside. Crucibles and their lids can come in high form and low form shapes and in various sizes, but rather small 10 to 15 ml size porcelain crucibles are commonly used for gravimetric chemical analysis. These small size crucibles and their covers made of porcelain are quite cheap when sold in quantity to laboratories, and the crucibles are sometimes disposed of after use in precise quantitative chemical analysis. There is usually a large mark up when they are sold individually in hobby shops. In the area of chemical analysis, crucibles are used in quantitative gravimetric chemical analysis (analysis by measuring mass of an analyte or its derivative). Common crucible use may be as follows. A residue or precipitate in a chemical analysis method can be collected or filtered from some sample or solution on special "ashless" filter paper. The crucible and lid to be used are pre weighed very accurately on an analytical balance. After some possible washing and/or pre drying of this filtrate, the residue on the filter paper can be placed in the crucible and fired (heated at very high temperature) until all the volatiles and moisture are driven out of the sample residue in the crucible. The "ashless" filter paper is completely burned up in this process. The crucible with the sample and lid is allowed to cool in a desiccator. The crucible and lid with the sample inside are weighed very accurately again only after it has completely cooled to room temperature (higher temperature would cause air currents around the balance giving inaccurate results). The mass of the empty, pre weighed crucible and lid is subtracted from this result to yield the mass of the completely dried residue in the crucible. A crucible with a bottom perforated with small holes which are designed specifically for use in filtration, especially for gravimetric analysis as just described, is called a Gooch crucible after its inventor, Frank Austin Gooch. For completely accurate results, the crucible is handled with clean tongs because fingerprints can add a weighable mass to the crucible. Porcelain crucibles are hygroscopic, i. e. they absorb a bit of weighable moisture from the air. For this reason, the porcelain crucible and lid is also pre fired (pre heating to high temperature) to constant mass before the pre weighing. This determines the mass of the completely dry crucible and lid. At least two firings, coolings, and weighings resulting in exactly the same mass are needed to confirm the constant (completely dry) mass of the crucible and lid and similarly again for the crucible, lid, and sample residue inside. Since the mass of every crucible and lid is different, the pre firing/pre weighing must be done for every new crucible/lid used. The desiccator contains desiccant to absorb moisture from the air inside, so the air inside will be completely dry.