Страница 141 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

• Какие предметы, изготовленные из титана, вам известны из повседневной жизни?

Титан — это уникальный металл, который благодаря своим свойствам, таким как высокая прочность, низкая плотность (легкость), исключительная коррозионная стойкость и биосовместимость, нашел применение в самых разных сферах, в том числе и в предметах, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни. Хотя титан не так распространен, как сталь или алюминий, из-за более высокой стоимости, его используют там, где его уникальные характеристики критически важны.

Вот некоторые примеры предметов из титана или его сплавов, встречающихся в быту:

• Медицинские изделия:
  • Зубные имплантаты, коронки и мосты: титан биосовместим, то есть не отторгается организмом человека и хорошо срастается с костной тканью (остеоинтеграция).
  • Эндопротезы: искусственные тазобедренные, коленные и плечевые суставы, которые должны служить десятилетиями, выдерживая большие нагрузки.
  • Костные пластины, винты и спицы: используются в травматологии для фиксации переломов.
  • Хирургические инструменты: легкие, прочные и устойчивые к коррозии инструменты (скальпели, зажимы), которые можно многократно стерилизовать.
• Спортивные товары и туристическое снаряжение:
  • Рамы для велосипедов: профессиональные и дорогие модели велосипедов часто имеют титановые рамы, которые сочетают легкость, прочность и способность гасить вибрации.
  • Клюшки для гольфа: головки клюшек из титана позволяют делать более сильные и точные удары за счет легкости и прочности материала.
  • Туристическая посуда: котелки, кружки, ложки и вилки из титана очень легкие, что критично для пеших походов, и при этом очень прочные.
  • Альпинистское снаряжение: карабины, ледорубы и другое снаряжение, где важен каждый грамм веса без потери надежности.
• Аксессуары и ювелирные изделия:
  • Оправы для очков: титановые оправы легкие, гипоаллергенные (не вызывают раздражения кожи) и очень прочные.
  • Корпуса наручных часов: многие часы, особенно спортивные и премиум-класса, имеют титановые корпуса и браслеты, так как они легче стали и не вызывают аллергии.
  • Ювелирные украшения: кольца (особенно обручальные), браслеты, серьги. Титан — популярный материал из-за его прочности и современного вида. Он также может быть анодирован для получения различных цветов.
  • Пирсинг: украшения для пирсинга часто делают из титана медицинского класса из-за его гипоаллергенности.
• Электроника и гаджеты:
  • Корпуса ноутбуков и смартфонов: некоторые модели высокого класса (например, Apple iPhone 15 Pro) используют титан для придания корпусу прочности, легкости и премиального внешнего вида.
• Бытовые и прочие предметы:
  • Кухонные ножи: лезвия могут быть изготовлены из титановых сплавов или иметь титановое покрытие для повышения износостойкости и антикоррозионных свойств.
  • Автомобильные компоненты: в спортивных и гоночных автомобилях титан используется для изготовления выхлопных систем, клапанов и шатунов, что снижает вес и повышает производительность.

Ответ: В повседневной жизни из титана изготавливают широкий спектр предметов, наиболее известные из которых: медицинские изделия (зубные и ортопедические имплантаты), спортивный инвентарь (велосипедные рамы, клюшки для гольфа), туристическое снаряжение (посуда, карабины), аксессуары (оправы для очков, корпуса часов, ювелирные изделия) и корпуса премиальной электроники (смартфоны, ноутбуки).

• Почему хром не подвергается коррозии в атмосфере кислорода?

Хром не подвергается коррозии в атмосфере кислорода благодаря явлению пассивации. Несмотря на то, что хром является химически активным металлом, при контакте с кислородом на его поверхности мгновенно образуется очень тонкая, но чрезвычайно прочная и плотная защитная пленка оксида хрома(III) ($Cr_2O_3$).

Процесс образования этой пленки можно описать следующим химическим уравнением:
$4Cr + 3O_2 \rightarrow 2Cr_2O_3$

Эта оксидная пленка, невидимая для глаза из-за своей малой толщины, обладает исключительными защитными свойствами. Она химически инертна, непориста (не пропускает кислород к металлу под ней), прочно сцеплена с поверхностью и, что очень важно, способна к самовосстановлению. Если защитный слой повреждается механически (например, царапиной), то оголенный участок хрома немедленно вступает в реакцию с кислородом воздуха, и защитная пленка восстанавливается.

Таким образом, пассивирующая пленка эффективно изолирует основной объем металла от агрессивного воздействия окружающей среды и останавливает дальнейший процесс коррозии. Именно это свойство делает хром и хромированные покрытия такими популярными для защиты других металлов.

Ответ: Хром не подвергается коррозии, потому что на его поверхности в присутствии кислорода образуется тонкая, плотная, химически стойкая и самовосстанавливающаяся защитная пленка оксида хрома(III) ($Cr_2O_3$), которая предотвращает дальнейшее окисление металла. Этот процесс называется пассивацией.