Номер 5, страница 33 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава I. Строение веществ. Параграф 6. Металлическая химическая связь. Примените свои знания - номер 5, страница 33.

Условие.

5. Какие свойства алюминия лежат в основе его применения?

Решение.

Решение 2.

Применение алюминия основано на уникальном сочетании его физических и химических свойств. Широкое распространение этого металла в различных отраслях промышленности обусловлено следующими ключевыми характеристиками.

Лёгкость (низкая плотность)

Алюминий — очень лёгкий металл, его плотность ($ρ \approx 2700 \text{ кг/м}^3$) почти в три раза меньше плотности стали ($ρ \approx 7800 \text{ кг/м}^3$). Это свойство является решающим для отраслей, где вес конструкций имеет первостепенное значение. Например, в авиа- и ракетостроении использование алюминиевых сплавов (таких как дюралюминий) позволяет значительно снизить массу летательных аппаратов, что ведёт к экономии топлива и увеличению полезной нагрузки. В автомобилестроении лёгкие детали из алюминия уменьшают общую массу автомобиля, улучшая его динамику и топливную эффективность. Также он используется в строительстве для создания лёгких и прочных оконных рам, фасадов и других конструкционных элементов.

Ответ: Благодаря лёгкости алюминий применяется в авиастроении, ракетостроении, автомобилестроении, судостроении и строительстве.

Высокая коррозионная стойкость

На воздухе поверхность алюминия мгновенно покрывается тонкой, но очень прочной и химически инертной оксидной плёнкой ($Al_2O_3$). Эта плёнка надёжно защищает металл от дальнейшего окисления и воздействия многих агрессивных сред, включая пресную и морскую воду. Поэтому алюминий и его сплавы широко используют для изготовления оконных рам, фасадов зданий, деталей судов, кухонной посуды, а также тары для пищевых продуктов и напитков (например, консервные банки, фольга).

Ответ: Коррозионная стойкость обуславливает применение алюминия для изготовления строительных конструкций, посуды, упаковки и в судостроении.

Высокая электропроводность и теплопроводность

Алюминий обладает высокой электропроводностью. Хотя его удельная проводимость составляет около 60% от проводимости меди, из-за низкой плотности алюминиевый проводник при равной проводимости весит в два раза меньше медного. Это, в сочетании с более низкой стоимостью, делает его незаменимым материалом для изготовления проводов воздушных линий электропередач (ЛЭП). Высокая теплопроводность позволяет эффективно использовать алюминий в производстве радиаторов отопления, автомобильных радиаторов, теплообменников и кухонной посуды (кастрюли, сковороды), где важен быстрый и равномерный перенос тепла.

Ответ: Высокая электропроводность позволяет использовать алюминий в электротехнике (провода), а высокая теплопроводность — в производстве радиаторов, теплообменников и посуды.

Пластичность

Алюминий очень пластичен: он легко поддаётся ковке, штамповке, прокатке и вытягиванию. Из него можно изготавливать очень тонкие листы (например, пищевую фольгу толщиной в несколько микрон) и проволоку. Эта пластичность позволяет производить изделия сложных форм методом экструзии (выдавливания), например, оконные профили или детали сложной конфигурации для машиностроения.

Ответ: Пластичность алюминия используется для производства фольги, проволоки, банок для напитков и различных профилей для строительства и машиностроения.

Прочность в сплавах

Чистый алюминий — металл довольно мягкий и непрочный. Однако его прочность значительно возрастает при легировании (добавлении) другими металлами, такими как медь, магний, кремний и цинк. Сплавы алюминия (например, дюралюминий, силумин) обладают высокой удельной прочностью (отношением прочности к плотности), превосходя по этому показателю многие стали. Это свойство является определяющим для его применения в качестве конструкционного материала в авиации, транспорте и строительстве, где требуются одновременно и прочность, и лёгкость.

Ответ: Высокая прочность алюминиевых сплавов при сохранении лёгкости лежит в основе их применения в качестве конструкционных материалов в авиации, транспорте и строительстве.

Нетоксичность и гигиеничность

Алюминий и его соединения не токсичны, не вступают в реакцию с большинством пищевых продуктов и не придают им постороннего вкуса или запаха. Это позволяет широко применять его в пищевой промышленности для изготовления посуды, столовых приборов, а также для упаковки продуктов питания и напитков (фольга, контейнеры, банки, крышки).

Ответ: Нетоксичность делает алюминий идеальным материалом для пищевой упаковки и кухонной посуды.

Высокая отражательная способность

Полированная поверхность алюминия обладает способностью отражать до 90% падающего света и инфракрасного излучения. Это свойство используется при изготовлении зеркал, рефлекторов (отражателей) для осветительных приборов и тепловых экранов, например, в спасательных одеялах и в качестве теплоизоляционного слоя в строительстве.

Ответ: Отражательная способность алюминия используется в производстве зеркал, рефлекторов и теплоизоляционных материалов.