Метали і їх сплави. Вплив металургії на стан навколишнього середовища

Застосування металів та їхніх сплавів§ 28.

Сплави Це матеріал, склад якого складається з двох або більше різних металів або металів з неметалами.

До складу сплавів, крім металів, можуть входити також неметали, наприклад, такі, як вуглець або силіцій. Сплав, у порівнянні з вихідним металом, може бути:механічно міцніше і твердіше,зі значно вищою або нижчою температурою плавлення,стійкішим до корозії,стійкішим до високих температур,практично не змінювати своїх розмірів при нагріванні або охолодженні, тощо.

Інструментальні сплави. Призначені для виготовлення ріжучих інструментів, штампів і деталей точних механізмів. Такі сплави повинні бути зносостійкими і міцними, причому при розігріванні їх міцність не повинна істотно зменшуватися. Таким вимогам відповідають, наприклад, нержавіючі сталі, які пройшли спеціальну обробку (загартування). Додавання до сплавів речовин, що поліпшують їх властивості, називають легуванням. Для отримання необхідних властивостей, інструментальні сталі, як правило, легують вольфрамом, ванадієм або хромом.

плавів в електротехнічній промисловості, електроніці та приладобудуваннідля виготовлення серцевини трансформаторів і деталей реле використовують сплав нікелю. Окремі деталі електромоторів виготовляються зі сплавів кобальту. Сплав нікелю з хромом — ніхром, що відрізняється високим опором, використовується для виготовлення нагрівальних елементів печей і побутових електроприладів. Зі сплавів міді в електротехнічній промисловості і в приладобудуванні найширше застосування мають латуні і бронзи. Латуні незамінні при виготовленні приладів, деталями яких є опорні крани. Такі прилади використовуються в мережах подачі газу і води. Бронзи використовуються при виготовленні пружин і пружних контактів.

Застосування легкоплавких сплавів. Головною необхідною властивістю легкоплавких сплавів є задана низька температура плавлення. Це властивість, зокрема, використовується для пайки мікросхем. Крім того, ці сплави повинні мати певну густину, міцність на розрив, хімічну інертність, теплопровідність, тощо. Легкоплавкі сплави виготовляють з вісмуту, свинцю, кадмію, олова та інших металів. Такі сплави використовують у термодатчиках і термометрах пожежної сигналізації, наприклад, сплав Вуда. У ливарній справі для виробництва виплавлюваних моделей, для фіксації кісток і протезування у медицині. Сплав натрію з калієм (температура плавлення −12,5°С) використовується як теплоносій для охолодження ядерних реакторів.

Застосування сплавів у ювелірній справіДля надання ювелірним виробам із золота більшої твердості і зносостійкості використовуються сплави з іншими металами. Найкраща добавка — це срібло (знижує температуру плавлення) і мідь (підвищує твердість). Чисте золото використовують дуже рідко, оскільки воно занадто м'яке, легко деформується і дряпається. Зі сплавів золота з 10−30 % інших благородних металів (платини або паладію) виготовляють форсунки лабораторних приладів, а зі сплаву з 25−30 % срібла — ювелірні вироби та електричні контакти.

Сплави у мистецтвіОлов'яна бронза (сплав міді з оловом) — один з перших освоєних людиною сплавів металів. Вона має більшу, у порівнянні з чистою міддю, твердість, міцність і більш легкоплавка. Бронзи успішно застосовують для отримання складних за конфігурацією виливків, включаючи художнє лиття. Класичною маркою бронзи є дзвонова бронза. Одне з нових напрямків у мистецтві — виробництво художніх литих виробів із чавуну, Литі вироби з чавуну істотно перевершують за якістю ковані вироби. Чавун — метал набагато крихкіший і не такий ковкий, як сталь, Але навіть з такого, здавалося б, грубого матеріалу, можна отримувати справжні витвори ливарного мистецтва способом лиття, наприклад, такі, як литі сходи або решітки на вікна.

Лужні метали натрій та калій: Металічні натрій та калій застосовують як каталізатори під час синтезу органічних сполук - каучуку. За допомогою натрію в металургійній промисловості відновлюють кольорові метали - титан. Рівняння реакції: Ti. Cl4 + 4 Na = Ti + 4 Na. Cl. Натрій використовують у ядерних реакторах як теплоносій.

Літій застосовують у фотоелементах. Кальцій, як і натрій, застосовують у металургії для добування важковідновлюваних металів - хрому з його оксиду: Cr2 O3 + 3 Ca = 2 Cr + 3 Ca. O. На основі свинцю з кальцієм добувають сплав, яким заливають підшипники залізничних вагонів.

Алюміній завдяки його властивостям: легкості, пластичності, електро- й теплопровідності та міцності, набув дуже широкого застосування

Алюмінієві сплави – це сплави алюмінію з іншими металами - мідь, магній, цинк та інші. Алюмінієві сплави мають низьку вагу, високу міцність та добру корозійну стійкість. Вони широко використовуються в авіаційній, автомобільній та суднобудівній промисловості, виробництві спортивного обладнання та інших виробах.

Силуміни — сплави, які, крім алюмінію, мають високий вміст силіцію (3-26 %). До їхнього складу також входять магній (0,2-1,5 %), мідь (1-4 %), цинк (2-4 %), хром (0,2-0,4 %), нікель (0,8-2 %), титан (0,05-1,5 %). Їх використовують у виробництві машин для сільськогосподарських потреб, деталей багатьох приладів, коліс в авіа- й автомобілебудуванні. Терміт — сплав алюмінію з ферум(ІІ, ІІІ) оксидом. Під час використання виділяє багато тепла, тож його застосовують для зварювання шин.

Мідні сплави – це сплави міді з іншими металами, такими як цинк, нікель, олово та інші. Мідні сплави мають високу теплопровідність та електропровідність, добру корозійну стійкість та легко обробляються. Вони використовуються в електроніці, автомобільній промисловості, виробництві медичного обладнання та інше.

Мідь та її сплави

Залізо та його сплави. Сталі – це сплави заліза з вуглецем та іншими елементами, такими як хром, нікель, молібден та інші. Сталі мають велику міцність та жорсткість, і вони використовуються в багатьох галузях, таких як будівництво, автомобільна та нафтова промисловість, виробництво інструментів та інше.

Чавун — сплав, що містить у своєму складі 2-4 % Карбону та домішки мангану, сполук Фосфору, Силіцію та Сульфуру. Великий вміст Карбону в чавуні робить його крихким і нековким, хоча він твердіший, ніж залізо.

Титанові сплави – це сплави титану з іншими металами, такими як алюміній, ванадій, молібден та інші. Титанові сплави мають високу міцність та жорсткість, добру корозійну стійкість, тому вони використовуються в авіаційній та космічній промисловості, медичному виробництві, виробництві спортивного обладнання та інше.

Нікелеві сплави – це сплави нікелю з іншими металами, такими як кобальт, хром, залізо та інші. Нікелеві сплави мають високу міцність та стійкість до корозії та окислення, тому вони використовуються в електроніці, хімічній та нафтовій промисловості, виробництві медичного обладнання та інше.

Золоті сплави – це сплав золота з іншими металами, такими як мідь, срібло та інші. Золоті сплави мають підвищену міцність та жорсткість порівняно з чистим золотом, тому вони використовуються в ювелірній та годинний промисловості.

Свинцеві сплави – це сплави свинцю з іншими металами, такими як антимон, кальций, олово та інші. Свинцеві сплави мають низьку міцність та температурну стійкість, але вони добре литі та мають високу щільність, тому вони використовуються в гідравлічних системах, кулькових кулі та інше.

Екологія та металургія. Під час металургійного виробництва й переробки руд утворюються отруйні гази, які потрапляють в атмосферу. Це відомі вам сульфур(IV), нітроген(IV) і карбон(IV) оксиди, що спричиняють випадання кислотних дощів; карбон(ІІ) оксид отруює повітря.

Крім газів, утворюється пил, який уловлюють за допомогою спеціальних пристроїв і фільтрів. У чорній металургії використовують велику кількість води для охолодження металів. Вода забруднюється, а водоочисні споруди не завжди забезпечують її повне очищення від шкідливих домішок. Унаслідок потрапляння відпрацьованої води в природні водойми шкідливі речовини забруднюють їх. Усі ці забруднення негативно впливають на довкілля, а отже, і на здоров'я людини, ріст і розвиток рослин і тварин.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ ( Хімія за авторством Савчин М. М § 28) https://uahistory.co/pidruchniki/savchin-chemistry-11-class-2019-standard-level/32.php 1. Укажіть електронну формулу атома Натрію. А 1s2 2s2 2p5 Б 1s2 2s2 2p6 3s1 В 1s2 2s2 2p4 Г 1s2 2s2 2p6 3s22. Позначте назву елемента, атом якого має електронну формулу 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1. А Калій Б Натрій В Кальцій Г Магній3. Обчисліть і позначте об'єм водню (н. у.), що виділиться внаслідок взаємодії алюмінію з хлоридною кислотою, що містить HCl масою 7,3 г. А 2,16 л Б 2,14 л В 2,24 л Г 2,42 л4. Обчисліть і позначте маси алюмінію та ферум(ІІІ) оксиду, що вступили в реакцію алюмотермії, якщо відновилося залізо масою 22,4 г. А 13,2 г Al та 30,4 г Fe2 O3 Б 10,4 г Al та 32,8 г Fe2 O3 В 10,8 г Al та 32,0 г Fe2 O3 Г 12,6 г Al та 34,8 г Fe2 O3