- •Закон эквивалентов
- •Металлическая связь
- •Химические свойства [править]Основные оксиды
- •[Править]Кислотные оксиды
- •[Править]Амфотерные оксиды
- •[Править]Получение
- •Получение кислот
- •1.Получение средних солей:
- •1.Химические свойства средних солей:
- •I. Реакции с неметаллами
- •II. Реакции с кислотами
- •III. Взаимодействие с водой
- •Химические свойства
- •Получение
- •Вертикальная периодичность
- •Горизонтальная периодичность
- •Диагональная периодичность
- •Вторичная периодичность
- •Периодическое изменение атомных радиусов
- •Классификация неорганических веществ
- •Способы выражения концентрации растворов
- •Краткая хронология развития химии
- •Методы устранения
- •Основные законы химии
- •Основные понятия и законы термохимии [править]Термохимические уравнения
- •[Править]Закон Гесса
- •[Править]Закон Кирхгофа
- •[Править]Методы термохимии
- •Законы — начала термодинамики
- •Химические свойства
- •Методы определения значения pH
- •Классификация пластмасс по назначению
- •Пластмассы: состав и свойства
- •Термопластичные пластмассы
- •Неполярные термопластичные пластмассы
- •Полярные термопластичные пластмассы
- •Органическое стекло
- •Термостойкие пластики
- •Сырьё для производства пластмассовых изделий
- •Технология получения металлических сплавов
Полярные термопластичные пластмассы
Фторопласт-3 - полимер трифторхлорэтилена. Его используют как низкочастотный диэлектрик, кроме того, из него изготавливают трубы, шланги, клапаны, насосы, защитные покрытия металлов и др.
Органическое стекло
Органическое стекло - это прозрачный аморфный термопласт на основе сложный эфиров акриловой и метакриловой кислот. Органическое стекло
-
более чем в 2 раза легче минеральных стекол
-
отличается высокой атмосферостойкостью
-
оптически прозрачен
Органическое стекло имеет свои недостатки - невысокая поверхностная твердость, что приводит к образованию царапин на оптических поверхностях в процессе эксплуатации.
Поливинилхлорид является аморфным полимером. Пластмассы на его основе имеют хорошие электроизоляционные характеристики, стойки к химикатам, атмосферостойки, имеют высокую прочность и упругость. Но при нагревании он разлагается с выделением особо ядовитых веществ и при пожаре представляет значительную опасность.
Из них изготавливают:
-
трубы
-
строительные облицовочные плитки
-
линолеум и т.д.
Полиамиды - это группа пластмасс с известными торговыми названиями капрон, нейлон, и др. Они продолжительное время могут работать на истирание, ударопрочны, способны поглощать вибрацию. Стойки к щелочам, бензину, спирту, устойчивы в тропических условиях.
Из них изготавливают:
-
уплотнительные устройства
-
шестерни
-
подшипники и другие детали машин
-
ткани
Полиуретаны в зависимости от исходных веществ, применяемых при получении, могут обладать различными свойствами, быть твердыми, эластичными.
Полиэтилентерефталат - сложный полиэфир, в России выпускается под названием лавсан, за рубежом - майлар, терилен. Из лавсана изготавливают шестерни, кронштейны, канаты, ремни, ткани, пленки и др.
Термостойкие пластики
Ароматический полиамид - фенилон. Из фенилона изготавливают
-
подшипники
-
зубчатые колеса
-
детали электрорадиопередатчиков
Полибензимидазолы являются ароматическими гетероциклическими полимерами. Обладают высокой термостойкостью, хорошими прочностными показателями.
Применяют в виде:
-
пленок
-
волокон
-
тканей специальных костюмов
Сырьё для производства пластмассовых изделий
Гранулы полипропилена. Исходное сырье промышленные отходы полипропилена, представляющие собой обрезки, куски пленки, рукава полипропиленовые, образующиеся при их производстве. Гранулированные вторичные полимеры выпускаются в виде гранул размером в пределах 3-7 мм. Цвет от натурального с легким светлым оттенком. Упаковка гранулированного полипропилена осуществляется в полимерные мешки по 25 кг. Гранула полипропилена предназначена для изготовления методами литья и экструзии промышленных и технических изделий неответственного назначения и товаров народного потребления. Могут использоваться в качестве наполнителя для первичной гранулы полимерных материалов в пропорциях до 1/3 от первичного материала.
57.
Типы кристаллических решеток металлов
Для большинства металлов характерны следующие типы кристаллических решеток: объемно-центрированная кубическая (ОЦК); гранецентрированная кубическая (ГЦК); гексагональная плотноупакованная (ГПУ). Основные типы кристаллических решеток представлены на рис. 2.4. В объемно-центрированной кубической решетке (рис. 2.4, а) атомы расположены в углах и центре куба. Период решетки равен а, координационное число К= 8, базис решетки равен 2; 8 атомов расположены в углах куба, 1 атом в центре куба принадлежит только одной ячейке). Данный тип решетки имеют металлы К, Na, Li, Та, W, Mo, Fea, Cr, Nb и др.
В гранецентрированной кубической решетке (рис. 2.4, б) атомы расположены в углах куба и центрах его граней. Эта решетка характеризуется периодом а, координационном числом К= 12, базисом, равным 4: (1/8) • 8 + ½ • 6 = 4; 8 атомов в углах куба и 6 атомов в центрах граней, каждый из которых принадлежит двум элементарным ячейкам. Кубическую гранецентрированную решетку имеют следующие металлы: Са, Pb, Ni, Ag, Au, Pt, FeY и др.
В гексагональной плотноупакованной решетке (рис. 2.4, в) атомы расположены в вершинах и центрах шестигранных оснований призмы, кроме того, три атома находятся в средней плоскости призмы. Периоды решетки — а и с, причем с/а > 1 (например, с/а = 1,633 для Ru, Cd и с/а > 1,633 для Mg, Zn), координационное число К= 12, базис решетки равен 6.
Твёрдые растворы — фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решётке.
Могут быть неупорядоченными (с хаотическим расположением атомов), частично или полностью упорядоченными. Экспериментально упорядоченность определяют, главным образом, рентгеновским структурным анализом.
Способность образовывать твёрдые растворы свойственна всем кристаллическим твёрдым телам. В большинстве случаев она ограничена узкими пределами концентраций, но известны системы с непрерывным рядом твёрдых растворов (например, Cu—Au, Ti—Zr, GaAs—GaP). По существу, все кристаллические вещества, считающиеся чистыми, представляют собой твёрдые растворы с очень малым содержанием примесей.
Различают три вида твёрдых растворов:
-
твёрдые растворы замещения;
-
твёрдые растворы внедрения;
-
твёрдые растворы вычитания.
Согласно полуэмпирическим правилам Юм-Розери, непрерывный ряд твёрдых растворов замещения в металлических системах образуются лишь темиэлементами, которые, во-первых, имеют близкие по размерам атомные радиусы (отличающиеся не более чем на 15 %) и, во-вторых, находятся не слишком далеко друг от друга в электрохимическом ряду напряжений. При этом элементы должны иметь один и тот же тип кристаллической решётки. В твёрдых растворах на основе полупроводников и диэлектриков, благодаря более «рыхлым» кристаллическим решёткам образование твёрдых растворов замещения возможно и при большем различии атомных радиусов.
Если атомы компонентов существенно различаются по размерам или электронной структуре, возможно внедрение атомов одного элемента в междоузлия решётки, образованной другим элементом. Подобные твёрдые растворы часто образуются при растворении неметаллов (B, H2, O2, N2, C) в металлах.
Твёрдые растворы вычитания, возникающие за счёт появления в кристаллической решётке вакантных узлов, образуются при растворении одного из компонентов в химическом соединении и характерны для нестехиометрических соединений.
Природные минералы часто представляют собой твёрдые растворы (см. Изоморфизм в кристаллах). Образование твёрдых растворов при легировании элементов и соединений имеет большое значение в производстве сплавов, полупроводников, керамики, ферритов.
Твёрдые растворы — основа всех важнейших конструкционных и нержавеющих сталей, бронз, латуней, алюминиевых и магниевых сплавов высокой прочности. Свойства твёрдых растворов регулируют их составом, термической или термомеханической обработкой. Легированные полупроводники и многиесегнетоэлектрики, являющиеся основой современной твердотельной электроники, также являются твёрдыми растворами.
При распаде твёрдых растворов сплавы приобретают новые свойства. Наиболее ценными качествами обладают сплавы с очень тонкой неоднородностью — так называемые дисперсионно-твердеющие, или стареющие твёрдые растворы. Дисперсионное твердение может наблюдаться и при распаде твёрдых растворов на основе соединений, например, нестехиометрических шпинелей.
58.
Конструкцио́нная сталь — это сталь, которая применяется для изготовления различных деталей, механизмов иконструкций в машиностроении и строительстве и обладает определёнными механическими, физическими и химическими свойствами. Конструкционные стали подразделяются на несколько подгрупп.
Добавки в сталь |
Сталь, которую получают из чугуна, содержит значительно меньше углерода (до 2 процентов). Она мягче, податливее, ее легче обрабатывать. Металлурги научились легировать сталь, то есть "сдабривать" ее различными добавками и придавать ей разнообразные свойства, изменяя в каждом конкретном случае условия ведения технологического процесса. Металл, полученный в результате введения в его состав дополнительных элементов, называют легированным. Так, если к стали добавить немного титана, легкого и прочного металла, а затем хром и никель, то мы получим сталь твердую, пластичную, и коррозионностойкую. Эту легированную сталь (ее называют нержавеющей) используют в пищевой промышленности, для изготовления химической аппаратуры, изделий бытовой техники, художественных поделок, предметов домашнего обихода. Никель придает стали антикоррозионные свойства. Металл, в котором в определенном соотношении содержатся никель и хром, хорошо сопротивляется действию морской воды. Его применяют в судостроении. Добавки никеля в сочетании с другими металлами увеличивают прочность и вязкость стали. Хром повышает антикоррозионные и прочностные свойства металла, вольфрам-прочность стали при высоких температурах. С его помощью получают быстрорежущие стали, используемые в станках-автоматах, работающих с повышенной скоростью. Кобальт используют для производства жароупорных кислотоустойчивых сталей. Сталь, содержащую кобальт, применяют для изготовления постоянных магнитов. Марганец является составной частью железной руды, а следовательно, чугуна и стали. Но иногда умышленно повышают его содержание в стали, делая ее тем самым более твердой, износостойкой. Эти свойства широко используют в технике. Под действием добавок молибдена, особенно в сочетании с хромом или вольфрамом, возрастают вязкость, твердость и химическая устойчивость стали. Ванадий придает стали упругость, повышенные прочность на истирание и сопротивление разрыву. В частности, из сталей, содержащих ванадий, производят различные детали автомобилей. Очень разнообразно влияние циркония на свойства стали. Он повышает ее прочность и твердость, коррозионную стойкость и свариваемость. Такую сталь используют в судостроении при создании крупных морских судов. При добавке циркония сталь приобретает жидкотекучесть, что позволяет ее использовать для тонкостенных отливок. Кстати, "вредный" фосфор тоже применяют для повышения жидко те к у чести стали. Много еще примеров можно привести, многое можно рассказать о том, как металлурги получают металлы со все новыми и новыми свойствами, но в чем же заключается "варка" стали, в чем сущность процесса сталеварения? Начало производству легированной стали положил известный русский металлург Павел Петрович Аносов. Это ему удалось проникнуть в тайну Кузнецов Древнего Востока —раскрыть секрет изготовления булатной стали. Над тайной этого ремесла безуспешно трудились многие ученые разных стран. Булатом занимался даже знаменитый английский физик Фарадей. Какие только рецепты не предлагались, чего только не добавляли к железу — драгоценные камни, золото, серебро—все шло в ход, но безрезультатно. Не обошлось и без шарлатанства. Отчаявшись получить настоящий булат,некоторые лжеученые кислотой вытравляли на клинках узор, характерный для булата. Из рода в род, из поколения в поколение передавали восточные умельцы свою технологию производства клинков с необычными свойствами и необыкновенным узором. Но рецепт содержался в строжайшем секрете, за раскрытие его грозило страшное наказание. Колыбелью русского булата было одно из старейших железоделательных предприятий Урала — Злато-устпвский металлургический завод. В середине XIX века на этом заводе много лет подряд трудился воспитанник петербургского Горного института П. П. Аносов. Не на ощупь, а используя возможные в то время средства для научного исследования, кропотливо работал он над воссозданием булатной стали. При анализе влияния многих элементов на свойства стали ученый установил, что различные добавки оказывают неодинаковое воздействие на нее: хром повышает ее твердость и улучшает полируемость, титан тоже повышает твердость, а серебро-коррозионную стойкость и т.д. До открытия Аносова ученые считали, что чем меньше в металле примесей, тем он лучше. П. П. Аносов выявил и объяснил роль каждого добавляемого элемента в этом процессе и стал основоположником металлургии легированных сталей. Для изучения свойств металла он применил микроскоп, что дало в руки ученых еще один метод исследования — микроструктурный анализ. Уже в 1831году Аносов писал о том, что пользуется микроскопом, а в 1833 году сообщил о получении клинка из настоящего булата. Оказалось, что булатная сталь состоит из железа и углерода, вернее из железа и его карбида. Это не легированный, а очень чистый углеродистый металл, подвергнутый специальной обработке, которая и придает ему уникальные свойства: повышенные твердость и упругость, затачиваемость и другие. И сегодня завод в городе Златоусте - один из ведущих заводов качественной металлургии. Именно здесь группой советских ученых во главе с Героем Социалистического Труда, трижды лауреатом Государственных премий, почетным гражданином города Златоуста Игорем Николаевичем Голиковым в середине XX столетия был восстановлен рецепт получения булата, утраченный после смерти Аносова. В своих последующих работах П. П. Аносов исследовал процесс взаимодействия металла со шлаком, влияние состава шлака на его активность, внес большой вклад в научное обоснование термической обработки металла: закалки, отжига, отпуска—нагрева до определенной температуры, выдержки в нагревательной печи или охлаждения с определенной скоростью на воздухе, в воде или масле. Многие работы русского ученого-металлурга и сейчас служат руководством для исследователей и практиков в их конкретной деятельности. |
59.
Сплав — макроскопически однородный металлический материал, состоящий из смеси двух или большего числа химических элементов с преобладанием металлических компонентов.
Сплавы состоят из основы (одного или нескольких металлов), малых добавок специально вводимых в сплав легирующих и модифицирующих элементов, а также из не удаленных примесей (природных, технологических и случайных).
Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.