Понятие о сплавах.

Характерной особенностью металлов является их способность образовывать друг с другом или с неметаллами сплавы. Чтобы получить сплав, смесь металлов обычно подвергают плавлению, а затем охлаждают с различной скоростью, которая определяется природой компонентов и изменением характера их взаимодействия в зависимости от температуры. Иногда сплавы получают спеканием тонких порошков металлов, не прибегая к плавлению (порошковая металлургия). Итак сплавы - это продукты химического взаимодействия металлов.

Кристаллическая структура сплавов во многом подобна чистым металлам, которые, взаимодействуя друг с другом при плавлении и последующей кристаллизации, образуют: а) химические соединения, называемые интерметаллидами; б) твердые растворы; в) механическую смесь кристаллов компонентов.

Современная техника использует огромное число сплавов, причем в подавляющем большинстве случаев они состоят не из двух, а из трех, четырех и большего числа металлов. Интересно, что свойства сплавов часто резко отличаются от свойств индивидуальных металлов, которыми они образованы. Так, сплав, содержащий 50% висмута, 25% свинца, 12,5% олова и 12,5% кадмия, плавится всего при 60,5 градусах Цельсия, в то время как компоненты сплава имеют соответственно температуры плавления 271, 327, 232 и 321 градус Цельсия. Твердость оловянной бронзы (90% меди и 10% олова) втрое больше, чем у чистой меди, а коэффициент линейного расширения сплавов железа и никеля в 10 раз меньше, чем у чистых компонентов.

Однако некоторые примеси ухудшают качество металлов и сплавов. Известно, например, что чугун (сплав железа и углерода) не обладает той прочностью и твердостью, которые характерны для стали. Помимо углерода, на свойства стали влияют добавки серы и фосфора, увеличивающие ее хрупкость.

Среди свойств сплавов наиболее важными для практического применения являются жаропрочность, коррозионная стойкость, механическая прочность и др. Для авиации большое значение имеют легкие сплавы на основе магния, титана или алюминия, для металлообрабатывающей промышленности - специальные сплавы, содержащие вольфрам, кобальт, никель. В электронной технике применяют сплавы, основным компонентом которых является медь. Сверхмощные магниты удалось получить, используя продукты взаимодействия кобальта, самария и других редкоземельных элементов, а сверхпроводящие при низких температурах сплавы - на основе интерметаллидов, образуемых ниобием с оловом и др.

Задания для закрепления и проверки знаний Контрольные вопросы:

1. Как определить степени окисления металлов побочных подгрупп?

2. Какие степени окисления наиболее характерны для железа?

3. Назовите формулы оксидов и соответствующих им гидроксидов железа.

4. Охарактеризуйте кислотно-основные свойства гидроксидов железа (II) и железа

(III)?

5. Какие степени окисления характерны для хрома? Какие из них наиболее устойчивы?

6. Назовите формулы оксидов и гидроксидов хрома и охарактеризуйте их кислотно-основные свойства.

7. Как меняются окислительно-восстановительные свойства соединений хрома с

увеличением степени его окисления?

8. Напишите формулы хромовой и дихромовой кислот.

9. Какие степени окисления проявляет марганец в соединениях? Какие из них наиболее устойчивы?

10. Напишите формулы оксидов и гидроксидов хрома и охарактеризуйте их кислотно-основные свойства и окислительно-восстановительные свойства.

11. Как меняются окислительно-восстановительные свойства соединений марганца с увеличением степени его окисления?

Решение задач

Задачи первого уровня сложности

(оцениваются в 3 балла)

1. Сколько литров водорода (н. у.) потре­буется для восстановления 6,4 г меди из ок­сида меди (II)?

2. Сколько граммов сульфида железа(II) образуется при взаимодействии 5,6 г железа с избытком серы?

3. Определите массу цинка, необходимо­го для взаимодействия с раствором, который содержит 19,6 г серной кислоты.

Задачи второго уровня сложности

(оцениваются в 4 балла)

1. Какой объем оксида углерода(II) (н.у.) потребуется для восстановления 4 г оксида железа(III)?

2. Определите массу алюминия, который потребуется для получения 78 г хрома из оксида хрома(III) алюминотермическим ме­тодом.

3. Какой объем оксида углерода (II) (н.у.) потребуется для восстановления 320 т окси­да железа(III) до железа?

Задачи третьего уровня сложности

(оцениваются в 5 баллов)

1. Какой объем водорода (н.у.) выделит­ся при взаимодействии 137 г цинка, содер­жащего 5 % примесей, с соляной кислотой?

2. Определите массу осадка, который об­разуется при взаимодействии растворов, один из которых содержит 9,8 г серной ки­слоты, а другой — 31,2 г хлорида бария.

3. Определите объем водорода (н.у.), ко­торый выделится при взаимодействии 230 г натрия с водой, если выход газа составляет 90 % (по объему).

Напишите уравнения реакций, соответствующие цепочкам превращения:

Запишите уравнения практически осуществимых реакций. Если реакция не протекает , укажите причину. Из букв, соответствующих правильным ответам, вы составите название планеты, с которой в древности соотносили железо.

а) Mg + НС1 → M

б) Zn+ H₃P0₄→ Е

в) А1+ H₂S0_4(pa36) → А

г) Ag + НС1 → Л

д) Fe + НС1 → Р

е) Pb+ H₂S0_4(pa36) → К

ж) Al + НС1 → С

Составьте уравнения практически осуществимых реакций между веществами:

а) А1+ Hg(N0₃)_2(p._p) →….

б) Zn + MgCl_2(p._p→₎

в) Fe+ ZnCl_2(p._p) →

г) Zn+ Pb(N0₃)_2(p._p) →….

Выберите химический элемент-металл из списка: натрий, литий, магний, калий, кальций, алюминий. Дайте его характеристику, вписав в текст пропущенные слова, цифры, знаки.