1. Метали і сплави в сучасній техніці. Застосування заліза, алюмінію та їх сплавів.
Пластичність. Достатньо злегка стукнути молотком по скляному виробу, щоб він розкришився на дрібні шматочки. З металевими виробами цього не трапляється. Завдяки металічному зв'язку структурні частинки металу настільки міцно зв'язані між собою, що під ударами (одні меншої, інші — більшої сили) вони лише змінюють форму — деформуються. Шари атомів та йонів зміщуються, але вільні електрони не дають їм відірватися від основної маси металу.
Найбільша пластичність у платини й золота. Золотіння куполів храмів здійснюють золотом завтовшки 0,03 мм. Золото можна витягнути в дріт, невидимий неозброєним оком.
Р
озглянуті
загальні фізичні властивості металів
свідчать про те, що на відміну від
неметалів, метали проявляють більшу
подібність властивостей. Пояснення
цьому — металічний зв'язок.
Застосування металів. Серед металів є такі, що вже кілька тисячоліть використовуються людиною, а є й відкриті набагато пізніше.
Завдяки своїм фізичним властивостям метали донині знаходять широке практичне використання. Найбільше видобувають і використовують залізо. Світовий видобуток заліза приблизно у 20 разів перевищує видобуток усіх інших металів разом узятих. Основна галузь застосування цього металу — машинобудування. У літакобудуванні використання заліза обмежується через його густину, що майже втричі більша, аніж в алюмінію. Залізо використовують у вигляді сплавів чавуну й сталі.
Переважна більшість конструкційних матеріалів є сплавами.
Залізо та його сплави мають унікальну здатність притягуватися магнітом. На цій властивості засновано їх використання у вантажо-піднімачах. Недоліком заліза є його здатність до корозії — руйнування під впливом чинників зовнішнього середовища.
Електричний струм передається від джерела струму алюмінієвими або мідними дротами. Хоча алюміній за електропровідністю посідає третє місце після срібла й міді, найбільше електричних дротів виготовляють саме з нього. Пояснюється це, по-перше, поширенням алюмінію в природі, по-друге, він найлегший серед цих металів, по-третє, собівартість його виробництва найнижча.
Алюміній належить до легких металів (густина 2,7 г/ см3). Ця та інші його властивості відіграли визначальну роль у застосуванні алюмінію та його сплавів у ракето-, літако-, авто-й кораблебудуванні. Потрібно зазначити, що понад 60% корпусу літака складається зі сплавів алюмінію з міддю, магнієм, титаном, кремнієм. За ним міцно закріпилася слава крилатого металу.
Мідь становить основу електротехніки. Досить поширеними є сплави міді — бронза (основу становлять мідь та олово), латунь (основу становлять мідь і цинк), мельхіор (основу становлять мідь і нікель). Завдяки цінним механічним властивостям, стійкості до корозії, легкому литву й обробці сплави на основі міді широко використовують у техніці, виготовленні дзвонів для храмів, посуду, художніх та інших виробів. Так, із бронзи виготовлені пам'ятники Богдану Хмельницькому й Тарасу Шевченку в Києві.
Титан міцніший за сталь удвічі й не набагато важчий за алюміній, має високу температуру плавлення та стійкий до корозії. Титанова пластинка може роками перебувати під водою й не піддаватися корозії. Сплави з добавлянням титану легкі, міцні, антикорозійні, тому титан, як і алюміній, незамінний у корабле-, ракето- й літакобудуванні.
Свинець належить до важких й відносно м'яких металів, використовується у виготовленні боєприпасів, свинцевих акумуляторів, підшипників. Свинець здатний поглинати рентгенівські та інші шкідливі промені, тому його використовують у виготовленні засобів захисту від опромінення. Щоб локалізувати небезпечне випромінювання після аварії на Чорнобильській АЕС, на зруйнований реактор та прилеглу територію було скинуто тисячі тонн свинцевовмісних матеріалів.
Тонким шаром цинку покривають поверхні залізних виробів побутового призначення (відра, тази), щоб надійно захистити їх від корозії.
Єдиний рідкий за звичайних умов метал ртуть використовують у ядерних реакторах для відведення тепла, у медичних термометрах.
Олово застосовують у виробництві різних сплавів. Так, виконуючи паяльні роботи, користуються легкоплавким сплавом олова із свинцем, що має назву «припой». Консервні банки зсередини покривають тонким шаром олова.
Тантал має властивість, яка відсутня в будь-якого з металів. Він не взаємодіє з живими тканинами організму людини, є для них нешкідливим. Завдяки цьому в хірургії його використовують для скріплення кісток при переломах, з нього виготовляють хірургічні інструменти.
Виробництво сучасного автомобіля не обходиться без ванадію. Лише 0,1-0,2% ванадію, доданого до сталі, робить її стійкою до тертя. З такого сплаву виготовляють рухомі деталі машин, щоб запобігати їх спрацюванню.
Високу стійкість до корозії сталі надають добавки хрому. Відома вам нержавіюча сталь містить у своєму складі 18% хрому та 8% нікелю. Хром серед металів має найбільшу твердість і високу стійкість до корозії. На цих властивостях засноване хромування поверхонь залізних виробів з метою захисту від корозії і подряпин. Причому товщина хромової плівки становить 0,005 мм. Усі блискучі частини автомобілів покриті такою плівкою.
За золотом здавна закріпилася назва «цар металів». Золото — це не лише блискучий яскраво-жовтий дорогоцінний метал, що широко використовують у ювелірному виробництві. І дотепер паперові гроші й монети, які держави випускають в обіг, тільки тоді мають цінність, якщо підкріплені наявністю в державній казні певної кількості золота. Завдяки хімічній стійкості й пластичності його використовують у хімічній промисловості, техніці. Із 1 г золота можна виготовити до 50 м2 тонесенької золотої плівки.