Номер 5, страница 154 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 22. Получение и применение металлов. Коррозия металлов. Глава 5. Металлы и неметаллы - номер 5, страница 154.

Условие.

5. В чём причины широкого использования сплавов?

Решение.

Решение 2.

Широкое использование сплавов в современной технике, промышленности и быту обусловлено тем, что они обладают комплексом свойств, которые зачастую превосходят свойства чистых металлов, из которых они состоят. Создание сплавов — это основной способ целенаправленного конструирования материалов с заранее заданными характеристиками, необходимыми для конкретных практических применений. Ключевых причин для этого несколько:

• Улучшенные механические свойства.

  Чистые металлы в большинстве случаев слишком мягкие, пластичные и недостаточно прочные для использования в качестве конструкционных материалов. Добавление других элементов (легирование) позволяет значительно повысить твёрдость, прочность, упругость и износостойкость. Например, атомы легирующих элементов искажают кристаллическую решётку основного металла, затрудняя движение дислокаций, что и приводит к упрочнению.

  Примеры: сталь (сплав железа с углеродом) намного прочнее и твёрже чистого железа, что делает её основным материалом в строительстве и машиностроении. Дюралюминий (сплав алюминия с медью, магнием и марганцем) при своей лёгкости обладает высокой прочностью, что критически важно для авиационной и космической отраслей.

• Повышенная коррозионная стойкость.

  Многие конструкционные металлы, в первую очередь железо, активно взаимодействуют с окружающей средой (окисляются, ржавеют), что приводит к их разрушению. Введение в состав сплава определённых элементов может кардинально повысить его сопротивляемость коррозии.

  Пример: нержавеющая сталь, содержащая хром (обычно более 13%) и часто никель, образует на своей поверхности тонкую, прочную и самовосстанавливающуюся плёнку оксида хрома, которая защищает металл от коррозии. Это позволяет использовать её в агрессивных средах, медицине, пищевой промышленности и быту.

• Придание специальных физических свойств.

  С помощью сплавления можно целенаправленно изменять физические свойства материалов: температуру плавления, электро- и теплопроводность, магнитные свойства, коэффициент теплового расширения.

  Примеры:

  • Припои (сплавы олова со свинцом, серебром или медью) имеют более низкую температуру плавления, чем их чистые компоненты, что необходимо для процесса пайки электронных компонентов.
  • Сплавы константан и манганин обладают высоким электрическим сопротивлением, которое практически не меняется с изменением температуры, поэтому их применяют для изготовления эталонных резисторов и точных измерительных приборов.
  • Легкоплавкие сплавы (например, сплав Вуда) плавятся при низкой температуре (около 70°C) и используются в датчиках систем пожаротушения.
• Экономическая целесообразность и эстетические качества.

  Производство изделий из сплавов часто оказывается экономически более выгодным, чем из чистых металлов, особенно если речь идёт о дорогих или редких элементах. Кроме того, сплавы позволяют получать материалы с разнообразными декоративными свойствами.

  Примеры: латунь (сплав меди с цинком) и бронза (сплав меди с оловом) — прочные и коррозионностойкие сплавы, которые дешевле чистой меди и широко применяются для изготовления сантехники, фурнитуры и декоративных изделий. Ювелирные украшения изготавливают не из чистого золота (оно слишком мягкое), а из его сплавов с серебром, медью и палладием, что повышает их прочность и позволяет варьировать цвет изделия (белое, красное золото).

Ответ: Причины широкого использования сплавов заключаются в том, что по сравнению с чистыми металлами они позволяют получать материалы с улучшенными или принципиально новыми свойствами: более высокой прочностью, твёрдостью, стойкостью к коррозии, а также с заранее заданными электрическими, магнитными и температурными характеристиками. Это, в сочетании с экономической выгодой и возможностью создания материалов с определёнными эстетическими качествами, делает сплавы незаменимыми в большинстве областей человеческой деятельности.