Номер 4, страница 92 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава III. Вещества и их свойства. Параграф 16. Металлы. Проверьте свои знания - номер 4, страница 92.

Условие.

4. Предложите классификацию металлов в технике.

Решение.

Решение 2.

3. Общие физические свойства металлов обусловлены особенностями их строения — наличием металлической кристаллической решётки, в узлах которой находятся положительно заряженные ионы, а между ними свободно перемещаются обобществлённые валентные электроны (так называемый «электронный газ»). К основным физическим свойствам металлов относятся:

• Металлический блеск: Способность металлов хорошо отражать световые лучи. Это связано с тем, что свободные электроны в поверхностном слое поглощают и тут же переизлучают фотоны света. Большинство металлов имеют серебристо-белый или серый цвет, исключения — медь (красно-розовый) и золото (желтый).
• Высокая электропроводность: Способность проводить электрический ток. Под действием электрического поля свободные электроны начинают упорядоченно двигаться, создавая электрический ток. С повышением температуры электропроводность металлов уменьшается из-за усиления колебаний ионов в узлах решетки, что мешает движению электронов.
• Высокая теплопроводность: Способность хорошо проводить теплоту. Этот механизм также связан с движением свободных электронов, которые переносят энергию от более нагретых участков к менее нагретым, а также с передачей колебательной энергии по кристаллической решётке.
• Пластичность (ковкость): Способность изменять свою форму под действием механической нагрузки без разрушения. Это свойство объясняется тем, что при деформации слои ионов в кристаллической решётке могут смещаться друг относительно друга, не разрывая металлической связи, так как «электронный газ» продолжает связывать их вместе.
• Твердость: Способность сопротивляться проникновению в них другого, более твёрдого тела. Твердость у разных металлов сильно различается: от очень мягких (щелочные металлы, которые можно резать ножом) до очень твёрдых (хром, вольфрам).
• Плотность: Металлы могут быть как лёгкими (например, литий, алюминий), так и очень тяжёлыми (осмий, иридий). Плотность зависит от атомной массы элемента и плотности упаковки атомов в кристаллической решётке.
• Температура плавления: Большинство металлов имеют высокие температуры плавления, что свидетельствует о прочности металлической связи. Однако есть и легкоплавкие металлы (например, ртуть, галлий, цезий). Самый тугоплавкий металл — вольфрам.

Ответ: К общим физическим свойствам металлов относятся металлический блеск, высокие электро- и теплопроводность, пластичность, а также, как правило, высокая плотность и температура плавления. Эти свойства обусловлены наличием в их кристаллической решётке свободных электронов.

4. В технике принята классификация металлов и сплавов на их основе по различным признакам. Наиболее распространенной является классификация, делящая все металлы на две большие группы: чёрные и цветные.

• Чёрные металлы: Это железо и его сплавы. Они составляют основу современного машиностроения и строительства благодаря своей высокой прочности, твёрдости и относительной дешевизне.
  • Железо (Fe): В чистом виде применяется ограниченно.
  • Стали: Сплавы железа с углеродом (содержание углерода до 2,14%). Являются основным конструкционным материалом. Делятся на:
    • Углеродистые стали: Свойства определяются в основном содержанием углерода.
    • Легированные стали: Содержат специальные добавки (легирующие элементы: хром, никель, молибден и др.) для придания им особых свойств (коррозионной стойкости, жаропрочности, износостойкости).
  • Чугуны: Сплавы железа с углеродом (содержание углерода более 2,14%). Обладают хорошими литейными свойствами, но более хрупкие, чем стали. Используются для изготовления литых деталей.
• Цветные металлы: Это все остальные металлы и их сплавы. Они обычно дороже чёрных металлов, но обладают рядом ценных свойств: низкой плотностью, высокой коррозионной стойкостью, высокой электропроводностью и т.д. Их принято делить на подгруппы:
  • Тяжёлые металлы: Обладают высокой плотностью. Примеры: медь (Cu), свинец (Pb), цинк (Zn), никель (Ni), олово (Sn). Медь и её сплавы (латунь, бронза) широко используются в электротехнике и машиностроении.
  • Лёгкие металлы: Обладают низкой плотностью. Примеры: алюминий (Al), магний (Mg), титан (Ti). Широко применяются в авиационной и космической технике.
  • Благородные (драгоценные) металлы: Обладают высокой химической стойкостью и красивым внешним видом. Примеры: золото (Au), серебро (Ag), платина (Pt) и металлы платиновой группы. Используются в ювелирном деле, электронике, химической промышленности.
  • Тугоплавкие металлы: Имеют очень высокую температуру плавления (выше, чем у железа). Примеры: вольфрам (W), молибден (Mo), тантал (Ta), ниобий (Nb). Применяются для изготовления нитей накаливания, нагревательных элементов, деталей ракетной техники.
  • Редкие и рассеянные металлы: Эта группа включает редкоземельные металлы (лантаноиды, скандий, иттрий), а также другие металлы, встречающиеся в малых количествах или в рассеянном виде. Примеры: цирконий (Zr), галлий (Ga), индий (In). Используются в высокотехнологичных отраслях: электронике, ядерной энергетике, лазерной технике.

Ответ: В технике металлы классифицируют в первую очередь на чёрные (железо и его сплавы: стали, чугуны) и цветные. Цветные металлы, в свою очередь, подразделяются на группы по различным свойствам, таким как плотность (тяжёлые и лёгкие), температура плавления (тугоплавкие), химическая стойкость (благородные) или распространённость (редкие).