49. Общие физические и химические свойства металлов и сплавов. Диаграммы плавкости. Изоляторы, проводники, полупроводники. Их свойства и применение.

Физические свойства. К физическим свойствам металлов относят цвет, плотность, температуру плавления, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость, электропроводность, магнитные свойства и др. Химические свойства. Химические свойства характеризуют способность металлов и сплавов сопротивляться окислению или вступать в соединение с различными веществами: кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др. Фа́зовая диагра́мма (диаграмма состоя́ния) — графическое отображение равновесного состояния бесконечной физико-химической системы при условиях, отвечающих координатам рассматриваемой точки на диаграмме. Диаграмма температура–состав строится на основании кривых охлаждения (нагревания). Кривые охлаждения – графическое изображение зависимости температуры от времени для исходных чистых веществ A и B и их смесей различного состава. Вид этих кривых свидетельствует о наличии или отсутствии фазовых превращений при некоторых определенных температурах или в интервале температур. К проводникам относятся прежде всего все металлы. В металлах имеется большее или меньшее количество свободных электронов, не связанных с ядрами атомов; поэтому электрический ток в металлических проводниках – это поток электронов. В большинстве случаев электротехника имеет дело с электрическим током в виде потока электронов. Проводниками являются также водные растворы солей, кислот и щелочей (оснований) – электролиты. Свободные заряды в них существуют в виде ионов – частиц молекул, несущих положительные или отрицательные электрические заряды. Электрический ток в электролитах – это поток ионов. К электролитам относятся также расплавы многих солей. Материалы, в которых нет свободных зарядов (или, точнее, их ничтожно мало), называются изоляторами (диэлектриками). В изоляторах не может быть создан ток в виде сквозного перемещения зарядов, поскольку в них отрицательные (электроны) и положительные (ядра) заряды атомов связаны силами взаимного притяжения. Под действием электродвижущих сил в них может быть получено только некоторое взаимное смещение положительных и отрицательных зарядов. Однако, так как это смещение достигается пространственным перемещением зарядов, то и при этом можно создать электрические токи, обладающие теми же физическими свойствами, что и ток проводимости. Эти токи в изоляторах называются токами смещения. Группу материалов с особыми свойствами составляют полупроводники. Полупроводники – вещества с электронной (как и металлы) проводимостью. Они занимают промежуточное место между проводниками и изоляторами. К полупроводникам относятся большинство минералов, неорганические соединения (оксиды, сульфиды и др.), некоторые сплавы металлов. Проводники и изоляторы служат в электротехнике для создания строго заданных контуров протекания токов. От свойств проводника зависит экономичность передачи и распределения электрической энергии. Основные проводниковые материалы – медь, алюминий, сталь.