💡 вопрос, страница 173 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Глава 4. Знакомство с материалами. §27. Полимеры. Вопросы по тексту - страница 173.

Условие.

Металлы и полимеры — самые необходимые для человечества материалы. Сравните их между собой: какие у них есть преимущества и недостатки.

Решение.

Решение 2.

Металлы и полимеры являются ключевыми конструкционными и функциональными материалами, однако их свойства, преимущества и недостатки кардинально различаются, что определяет их области применения. Сравнение этих двух классов материалов можно провести по основным физическим, химическим и эксплуатационным характеристикам.

Металлы

Металлы — это класс химических элементов и их сплавов, обладающих характерными свойствами, такими как высокая прочность, пластичность, электро- и теплопроводность. Их внутренняя структура представляет собой кристаллическую решетку с «электронным газом», что и обуславливает их уникальные характеристики.

Преимущества металлов:

• Высокая прочность, твердость и жесткость. Металлы способны выдерживать значительные механические нагрузки, что делает их основой для несущих конструкций, инструментов и механизмов.
• Пластичность и ковкость. Многие металлы можно деформировать без разрушения (ковать, штамповать, прокатывать), что позволяет придавать им сложные формы.
• Высокая тепло- и электропроводность. Это свойство незаменимо в электротехнике (провода), электронике и для создания теплообменного оборудования (радиаторы).
• Термостойкость. Большинство металлов имеют высокие температуры плавления и сохраняют свои прочностные характеристики в широком диапазоне температур.
• Непроницаемость и блеск. Металлы не пропускают газы и жидкости, а их характерный блеск используется в декоративных целях.

Недостатки металлов:

• Высокая плотность. Металлические изделия, как правило, тяжелые, что является критическим недостатком в авиа- и ракетостроении, а также при создании портативных устройств.
• Подверженность коррозии. Большинство металлов, особенно железо и его сплавы, химически взаимодействуют с окружающей средой (кислородом, влагой), что приводит к их постепенному разрушению (ржавлению).
• Высокая стоимость и энергоемкость производства. Процессы добычи руды, обогащения, выплавки и последующей обработки металлов требуют больших затрат энергии и средств.
• Сложность обработки. Для формования металлических изделий часто требуются высокие температуры (плавка, ковка) и сложное оборудование.

Полимеры

Полимеры (пластмассы, каучуки, волокна) — это высокомолекулярные соединения, состоящие из длинных макромолекул, образованных повторяющимися звеньями (мономерами). Их свойства чрезвычайно разнообразны и зависят от химического строения, длины и способа укладки молекулярных цепей.

Преимущества полимеров:

• Низкая плотность. Полимерные изделия очень легкие, что обеспечивает значительную экономию веса по сравнению с металлами.
• Высокая коррозионная и химическая стойкость. Полимеры не ржавеют и устойчивы к действию воды, кислот, щелочей и многих других агрессивных сред.
• Диэлектрические и теплоизоляционные свойства. Большинство полимеров являются отличными изоляторами, они не проводят электрический ток и плохо проводят тепло.
• Простота и дешевизна переработки. Изделия сложной формы из полимеров легко и быстро производятся в больших количествах методами литья, экструзии, выдувания, что делает их очень дешевыми.
• Широкий спектр свойств. Путем изменения состава и структуры можно получать полимеры с заданными характеристиками: жесткие, эластичные, прозрачные, окрашенные, вспененные и т.д.

Недостатки полимеров:

• Относительно низкая прочность и жесткость. По сравнению с металлами, полимеры менее прочны и более подвержены деформации под нагрузкой (ползучесть).
• Низкая термостойкость. Большинство полимеров размягчаются или разрушаются при относительно невысоких температурах (обычно до 100–300 °C).
• Старение. Под воздействием ультрафиолетового излучения (солнечного света), кислорода и перепадов температур полимеры могут терять эластичность, становиться хрупкими и изменять цвет.
• Горючесть. Многие полимеры легко воспламеняются и при горении могут выделять токсичные газы.
• Экологические проблемы. Большинство синтетических полимеров не разлагаются в естественных условиях сотни лет, что создает глобальную проблему загрязнения окружающей среды.

Ответ: Сравнение металлов и полимеров показывает, что это два класса материалов с во многом противоположными, но взаимодополняющими свойствами. Металлы незаменимы там, где требуются максимальная прочность, жесткость и термостойкость (например, в каркасах зданий, двигателях внутреннего сгорания, режущих инструментах). Полимеры же выигрывают за счет малого веса, химической стойкости, изоляционных свойств и низкой стоимости, что делает их идеальными для упаковки, деталей корпусов электроприборов, изоляции проводов, сантехнических труб и множества товаров народного потребления. Выбор между металлом и полимером всегда является компромиссом и диктуется конкретными условиями эксплуатации изделия, требованиями к его свойствам и экономической целесообразностью. В современной инженерии часто применяются комбинированные решения, где достоинства обоих материалов используются максимально эффективно (например, металлопластиковые трубы или композитные материалы).