Wat is inert of inertie en welke eigenschappen hebben chemisch inerte materialen en gassen?

Inert is een woord dat kan worden vertaald met traag of niet actief. Het wordt in de techniek wel gebruikt om objecten en materialen mee aan te duiden die niet onderhevig zijn aan factoren van buitenaf. Wanneer men spreekt over de inertie van een bepaald materiaal heeft men het over de weerstand die een materiaal biedt tegen alle invloeden die de toestand van het materiaal proberen te veranderen van stilstand naar beweging. In het Engels wordt het woord inert ook wel gebruikt voor objecten en mensen die letterlijk en figuurlijk niet in beweging te krijgen zijn, niet uit zichzelf en niet door kracht van buitenaf. Een veel gebruikt synoniem voor inert is het woord inactief. Door de vertaling lijkt inertie een negatieve eigenschap te zijn van materialen. Dit is echter niet altijd het geval. Inertie kan zeer gewenst zijn. Vooral wanneer het chemische inertie betreft. Hierover is hieronder meer informatie weergegeven.

Wat is chemische inertie?
Chemische stoffen kunnen inert zijn. Dit houdt in dat chemische stoffen niet of nauwelijks reageren op de inwerking van andere chemische stoffen. Een chemisch inert materiaal bied weerstand tegen de uitwerking van andere chemicaliën. Edelmetalen kunnen inert zijn. Daarnaast zijn er ook edelgassen.

Inerte gassen
Voorbeelden van inerte gassen zijn helium,  argon en stikstofgas. Inerte gassen worden ook wel edelgassen genoemd. Deze gassen reageren onder normale omstandigheden niet of bijna niet met chemicaliën. Door deze eigenschap worden inerte gassen gebruikt om stoffen af te dekken zodat deze niet kunnen reageren met vocht en zuurstof uit de omringende omgeving. Door het toepassen van inerte gassen als beschermingsgassen kan een inerte atmosfeer worden gerealiseerd. Inerte gassen kunnen in de metaaltechniek onder andere worden gebruikt voor lasprocessen. Een voorbeeld hiervan is het TIG lasproces. Dit wordt letterlijk vertaald door Tungsten Inert Gas. Met deze Engelse omschrijving wordt duidelijk dat bij dit lasproces gebruik wordt gemaakt van inert gas. Meestal wordt bij TIG lassen het inerte gas argon gebruikt. Door inert gas te gebruiken tijden het lassen wordt het materiaal dat gelast wordt niet aangetast door chemicaliën. Er ontstaat een beschermende atmosfeer. Argon fungeert tijdens TIG lassen als een beschermingsgas.

Inerte metalen
Inerte metalen worden ook wel edelmetalen genoemd. Edelmetalen reageren net als inerte gassen niet op de uitwerking van andere stoffen. Hierdoor blijven de edelmetalen constant hun waarde en hun massa behouden. Edelmetalen ‘roesten’ niet, dit houd in dat ze niet aan corrosie onderhevig zijn. Dit zorgt er voor dat edelmetalen ook in een omgeving waarbij veel vocht en CO2 aanwezig is, nauwelijks aangetast worden. De bekendst en meest hoogwaardige edelmetalen zijn goud en platina. Daarnaast is ook zilver een hoogwaardig edelmetaal. Zilver reageert echter wel meer op de uitwerking van chemicaliën dan goud en platina. Edelmetalen vallen onder de metaalgroep non-ferro. Niet elk metaal in de non-ferro metaalgroep is een hoogwaardig edelmetaal. Onder non-ferro vallen ook metalen als aluminium, zink, tin en koper. Deze metalen vormen wel oxide wanneer ze in contact komen met vocht en CO2. Deze oxide kan echter ook als beschermlaag dienen tegen het onderliggende metaal.

Ferrometalen
Metalen en legeringen waarbij ferro (ijzer) als hoofdbestandsdeel wordt toegepast vallen onder de ferrometalen. Deze ferrometalen zijn ook onderhevig aan corrosie wanneer ze niet goed worden afgeschermd tegen chemicaliën zoals CO2 en chloriden. Ferrometalen zijn niet per definitie minder edel dan non-ferrometalen. Zink is een voorbeeld van een non-ferrometaal dan minder edel is dan ijzer. Metalen die reageren op de uitwerking van chemicaliën worden ook wel ‘actief’ genoemd. Bij gassen die reageren met chemicaliën wordt gesproken over actieve gassen.

Wat zijn ferrometalen en nonferrometalen?

Metalen kunnen op verschillende manieren worden onderverdeeld. Hierbij kan gekeken worden naar de eigenschappen van de metalen en de toepasbaarheid ervan. In de praktijk komt de verdeling tussen ferrometalen en nonferrometalen veel voor. Deze onderverdeling is gebaseerd op het al dan niet aanwezig zijn van het bestandsdeel ijzer.

Wat is Ferro?
IJzer is een element uit de scheikunde. In het Latijns wordt ijzer ferrum genoemd. Daarvan is het woord ferro afgeleid. Ferro wordt in de scheikunde aangeduid met het symbool Fe wat staat voor de eerste twee letters van Ferrum. IJzer is een grijskleurig metaal met atoomnummer 26. Het wordt veel toegepast binnen de werktuigbouwkunde maar ook binnen andere technische vakgebieden. Meestal wordt ijzer gelegeerd met andere elementen zoals met koolstof (C). Wanneer aan ijzer 0,1 tot 1,7 procent koolstof wordt toegevoegd spreekt men van staal. Metalen die onder Ferro vallen zijn magnetisch en bevatten minimaal 50 procent ijzer.

Wat is Nonferro?
Nonferro metalen bevatten geen ijzer. Wanneer nonferro metalen worden gelegeerd mag het percentage ijzer dat wordt toegevoegd niet hoger zijn dan 50 procent om de legering onder nonferro te laten behoren. De metalen die onder nonferro vallen zijn divers. Een aantal voorbeelden van nonferrometalen zijn: koper, zink, chroom, goud, zilver, tin, aluminium en titaan. Omdat er zoveel metalen onder nonferro vallen wordt er vaak een onderverdeling gemaakt. De onderverdeling tussen pure metalen en  non-ferrometaallegeringen is gebruikelijk.

Onder pure metalen vallen de volgende categorieën:

  • Edelmetalen: deze metalen worden nauwelijks door oxidatie aangetast. Voorbeelden hiervan zijn goud en platina. Ook zilver valt onder edelmetalen hoewel het iets meer gevoelig is voor oxidatie.
  • Zware metalen: deze hebben een hoge atoommassa en zijn zwaarder dan ijzer. Voorbeelden hiervan zijn: kwik, lood en cadmium.
  • Lichte metalen: dit zijn metalen die lichter zijn dan ijzer bijvoorbeeld aluminium.

Onder non-ferrometaallegeringen vallen de volgende categorieën:

  • Gegoten legeringen zoals bijvoorbeeld brons.
  • Gesmede legeringen dit zijn legeringen die doormiddel van een smeden zijn ontstaan.

Binnen de werktuigbouwkunde wordt gebruik gemaakt van ferrometalen en nonferrometalen. De eigenschappen van metalen lopen sterk uiteen. Doormiddel van legeringen kunnen de eigenschappen van metalen worden gecombineerd. Legeringen worden in de praktijk zeer veel gebruikt.