Kristalroosters, Legeringen, Corrosie, Biocompatibiliteit Metallurgie Kristalroosters, Legeringen, Corrosie, Biocompatibiliteit

Metalen Zijn gegroepeerd in het PS Bestaan uit kristallen (ook al zijn ze vloeibaar bij kamertemperatuur zoals kwik) Zijn geleidend voor elektriciteit Zijn geordend in de ‘edelheidreeks’ Atomen liggen vast in een kristalrooster (maar de kristallen kunnen zeer chaotisch zijn geordend)

Kristallen in een metaal Veel kleine kristallen maken een sterk metaal! Weinig grote kristallen maken een zwak metaal!

Legeringen Zijn mengsels van metalen uit het PS Hebben een kristalrooster en vormen kristallen De hechting tussen de kristallen is sterker dan de hechting tussen de atomen in het kristal

Bekende legeringen Soldeertin (60% tin en 40% lood) AISI 316L (roestvaststaal voor osteosynthese, ook wel 18/8/0 genoemd. 18% chroom, 8% nikkel, 0% koolstof, de rest is ijzer, is niet magnetisch!) AISI 440 (roestvaststaal voor instrumenten, 16/1/1 16% chroom, 1% molybdeen, 1% koolstof, de rest is ijzer, is wel magnetisch! Handig voor de magneetmat)

Eigenaardige legeringen Er bestaan ook legeringen met niet metalen: IJzer-koolstof = ‘gietijzer’ 95%Fe en 5%C (er komt altijd koolstof in het ijzer bij het smelten) Er bestaan legeringen met gassen: ‘Nitraatstaal’ = Fe met N (geeft zeer slijtvaste en hittebestendige metaalsoorten zoals in kleppen voor viertakt motoren)

Edelheidreeks Een metaal in water ‘lost op’ Niet als suiker of zout, maar heel langzaam. Is het een edelmetaal, dan lost het slecht op (bv goud). Is het erg ‘onedel’ dan lost het snel op (bv natrium). (zo snel dat het knalt!)

Spanningsverschil Bij het onderdompelen van een edelmetaal en een ‘onedelmetaal’ in een elektrolyt, staat er een spanning tussen de metalen waarbij het edele metaal de + is en het onedele metaal de – (dit noemen we een batterij: koper + en zink -, spanningsverschil 1,5V) Het onedele metaal lost op! (het spanningsverschil tussen RVS 316 en aluminium is > 2V. Waarom ze ooit RVS schroeven in aluminium dozen hebben gedaan…)

Corrosie Het oplossen van een metaal heet ‘corrosie’ (Corrodere; Grieks voor verteren, opeten) Bij ijzerlegeringen hebben we hier een aparte naam voor: ‘roesten’ Corrosie van een onedel metaal ‘in de buurt’ van een edel metaal, heet dit elektrolytische corrosie

spanningscorrosie Kracht buigt de ruimte tussen de kristallen open en het minst edele metaal lost op… Gevolg corrosiebreuk Vooral in sloten en scharnieren

Putcorrosie Minder edele metalen lossen beter op: een cluster metaalkristallen laat los: putje in het metaal

Corrosie bestendigheid Goud, platina, zilver en koper zijn edele metalen en zeer goed bestand tegen corrosie. (RVS 316L is ‘edeler’ dan koper) Zink, titanium en aluminium zijn niet edel, maar toch corrosie bestendig. Dit komt door een dichte en sterke oxidelaag die het metaal beschermd. (maar in de wasmachine…)

Metalen vormen ‘basen’ En deze basen binden zich met zuren en vormen dan een zout. NaOH (Natronloog of gootsteen ontstopper) + HCl (zoutzuur) vormt natriumchloride (keukenzout) IJzer in water wordt FeOH en kan zich met maagzuur (HCl) binden tot Fe2Cl3 (ferrichloride; coaguleert en desinfecteert en is giftig!)

Zouten van metalen Zijn giftig! (en desinfecteren hierdoor: Nitras Argenti, Mercurochroom) (vooral van zware metalen zoals lood, cadmium en kwik) Geven daardoor bindweefselvorming en afstotingsreactie met steriele ontsteking Loslating van metalen protheses Ontsteking van achtergebleven instrumenten

Biocompatibiliteit = Biologische verdraagbaarheid Nikkelallergie, jodiumallergie, aluminiumallergie => tekenen van ‘onverdraagzaamheid’ Titaniumoxide (is het ‘wit’ in tandpasta), Zirkoniumoxide (voor keramische protheses) => biocompatibel

Bronnen: www.okcompleet.info Module: Scheikunde: hoofdstuk 5 paragraaf 5.2 tot 5.14.3 Module: Instrumentenleer en materialenkennis: hoofdstuk 1 paragraaf 1.4 tot 1.4.4 hoofdstuk 2 paragraaf 2.1 tot 2.1.2