Номер 4, страница 101 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

4. На каких физических и химических свойствах основано применение в технике алюминия и его сплавов?

Применение алюминия и его сплавов в технике основано на уникальном сочетании их физических и химических свойств, которое делает их незаменимыми во многих отраслях, от авиакосмической до пищевой промышленности. Ключевыми являются следующие свойства.

• Малая плотность (лёгкость). Плотность алюминия составляет около $2.7 \text{ г/см}^3$, что примерно в три раза меньше плотности стали. Это свойство является ключевым для авиа- и ракетостроения, автомобилестроения (детали кузова, двигатели, диски), судостроения и производства высокоскоростных поездов, где снижение массы конструкции ведет к экономии топлива и увеличению полезной нагрузки.
• Высокая удельная прочность (особенно у сплавов). Чистый алюминий достаточно мягок, но его сплавы с медью, магнием, кремнием, цинком (например, дюралюминий) обладают высокой прочностью при сохранении низкой массы. Это позволяет использовать их для создания легких и прочных несущих конструкций в самолетах, автомобилях, а также в строительстве (оконные рамы, фасады зданий).
• Высокая теплопроводность. Алюминий отлично проводит тепло. Это свойство используется при производстве радиаторов охлаждения (в автомобилях, для электронных компонентов), теплообменников, а также кухонной посуды (кастрюль, сковородок).
• Высокая электропроводность. Уступая меди по проводимости в расчете на объем, алюминий превосходит ее в расчете на единицу массы (при одинаковом весе алюминиевый проводник проводит вдвое больше тока). Поэтому он широко применяется для изготовления проводов высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), где важна минимизация веса.
• Пластичность и ковкость. Алюминий легко поддается обработке давлением: прокатке, прессованию, волочению, штамповке. Это позволяет производить из него изделия сложной формы: тонкую фольгу для упаковки, профили для окон и дверей, листы для кузовов и корпусов, а также банки для напитков.
• Высокая отражательная способность. Алюминий хорошо отражает как видимый свет, так и тепловое излучение. Это свойство используется в производстве зеркал (в том числе для телескопов), отражателей, теплоизоляционных материалов и спасательных одеял.
• Немагнитность. Алюминий не притягивается магнитом, что важно для приборостроения и производства корпусов электронного оборудования, где необходимо избегать магнитных помех.

• Коррозионная стойкость. Это одно из важнейших химических свойств. Будучи активным металлом, алюминий на воздухе мгновенно покрывается тонкой, но очень прочной и химически инертной оксидной пленкой ($Al_2O_3$). Эта пленка защищает металл от дальнейшего окисления и воздействия многих агрессивных сред, в том числе воды. Реакция образования пленки: $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$. Благодаря этому свойству алюминий и его сплавы используются для изготовления конструкций, работающих на открытом воздухе (фасады, кровля), в контакте с водой (корпуса лодок) и пищевыми продуктами (посуда, упаковка).
• Сильные восстановительные свойства. Алюминий является сильным восстановителем, что используется в металлургии. В процессе алюминотермии он восстанавливает многие металлы из их оксидов. Этот процесс экзотермичен и применяется для сварки массивных деталей (например, рельсов) и получения некоторых металлов (хрома, марганца). Пример реакции: $Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Fe + Al_2O_3 + \text{тепло}$. Также алюминий используют в качестве раскислителя при выплавке стали.
• Нетоксичность. Алюминий и его сплавы нетоксичны. Это позволяет широко применять его в пищевой промышленности для упаковки продуктов и напитков (фольга, банки), в производстве кухонной утвари и в медицине.

Ответ: Применение алюминия и его сплавов в технике основано на комплексе уникальных свойств: физических — малая плотность в сочетании с высокой прочностью сплавов, высокая электро- и теплопроводность, пластичность; и химических — высокая коррозионная стойкость благодаря образованию защитной оксидной пленки, а также его сильные восстановительные свойства и нетоксичность.