Номер 2, страница 75, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Какие металлы получают в чистом виде? С какой целью их получают и где они применяются?

Многие металлы и металлоиды получают в чистом или особо чистом виде, так как даже незначительное количество примесей может кардинально изменять их важнейшие свойства — электрические, магнитные, механические, оптические или химическую стойкость. Степень чистоты варьируется от технической (99,0–99,9%) до сверхвысокой (99,9999999% и выше), в зависимости от области применения.

Кремний (Si)

В чистом виде получают сверхчистый кремний, который является одним из самых чистых веществ, производимых человеком.

Цель получения: Примеси в кристаллической решетке кремния кардинально и неконтролируемо изменяют его полупроводниковые свойства. Для создания электронных компонентов с заданными параметрами необходимо использовать в качестве основы сверхчистый материал, в который затем целенаправленно вводят нужные примеси (легируют).

Применение: Производство микроэлектроники — интегральные микросхемы (процессоры, чипы памяти), транзисторы, диоды. Также он является основным материалом для производства солнечных батарей (фотоэлектрических преобразователей).

Медь (Cu)

В промышленности получают электролитическую медь высокой чистоты (обычно 99,95% и выше).

Цель получения: Главное свойство, ради которого медь очищают, — это её очень высокая электропроводность. Любые примеси (например, железо, фосфор, мышьяк) значительно увеличивают электрическое сопротивление, что приводит к потерям энергии при передаче тока.

Применение: Электротехника является главным потребителем чистой меди: электрические провода, кабели, обмотки электродвигателей и трансформаторов, токопроводящие шины. Благодаря высокой теплопроводности чистую медь также используют в радиаторах, теплообменниках и системах охлаждения.

Алюминий (Al)

Получают алюминий высокой чистоты (от 99,9% до 99,999%).

Цель получения: Чистый алюминий обладает хорошей электропроводностью (хотя и уступает меди), высокой коррозионной стойкостью за счет образования прочной оксидной пленки на поверхности, а также высокой отражательной способностью в видимом и инфракрасном диапазонах.

Применение: Электротехническая промышленность (провода для линий электропередач, где он предпочтительнее меди из-за меньшей плотности), производство фольги для электролитических конденсаторов, нанесение отражающих покрытий на зеркала (в том числе для крупных телескопов), производство пищевой упаковочной фольги.

Золото (Au), Серебро (Ag), Платина (Pt)

Эти благородные металлы часто подвергают глубокой очистке (аффинажу) до чистоты 99,99% и выше.

Цель получения: Целью является использование их уникальных свойств: химической инертности, высокой электропроводности (золото, серебро), пластичности (золото), высочайшей тепло- и электропроводности среди всех металлов (серебро), а также выдающейся каталитической активности и тугоплавкости (платина).

Применение:

Золото: инвестиционные слитки, электроника (тончайшие проводники и контакты в микросхемах), стоматология, защитные и декоративные покрытия.

Серебро: электротехника и электроника (контакты, проводящие пасты), катализаторы химических реакций, производство зеркал, антибактериальные покрытия в медицине.

Платина: каталитические нейтрализаторы выхлопных газов в автомобилях, лабораторная посуда и оборудование, стойкое к агрессивным средам, электроды, медицинские имплантаты, ювелирные изделия.

Титан (Ti)

Получают технически чистый титан.

Цель получения: Чистота титана важна для обеспечения его ключевых качеств: исключительной коррозионной стойкости, высокой удельной прочности и биосовместимости. Примеси, особенно кислород, азот и углерод, делают его хрупким.

Применение: Авиакосмическая промышленность (детали самолетов и ракет), химическая промышленность (реакторы, теплообменники, трубопроводы для агрессивных сред), судостроение, медицина (эндопротезы, зубные имплантаты, хирургические инструменты).

Железо (Fe)

Хотя основная масса железа используется в виде сплавов (стали и чугуны), в некоторых случаях получают особо чистое железо (например, армко-железо с чистотой >99,8%).

Цель получения: Чистое железо необходимо для использования его особых магнитных свойств. Оно является магнитомягким материалом с высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой, что минимизирует потери энергии на перемагничивание.

Применение: Сердечники трансформаторов, электромагнитов, реле и других электромагнитных устройств. Используется в качестве эталона в научных исследованиях.

Ответ: В чистом виде получают металлы и металлоиды (кремний, медь, алюминий, золото, серебро, титан, железо и др.) с целью использования их особых физических и химических свойств (например, полупроводниковых, высокой электропроводности, коррозионной стойкости, каталитической активности), которые значительно ухудшаются при наличии примесей. Основные области их применения — это высокотехнологичные отрасли: микроэлектроника, электротехника, аэрокосмическая промышленность, химическая промышленность и медицина.