Презентация по химии на тему "Металлы и сплавы" (11 класс)

Презентация по теме: Металлы и Сплавы.

Металлы и Сплавы

В промышленности металлы применяются в основном в виде сплавов:  черных   (чугун, сталь) и  цветных   (бронза, латунь, дюралюминий и др.)

В наше современное время трудно представить себе жизнь без использования металла. Области использования металла и его сплавов настолько обширна, что перечисление заняло бы ни одну страницу.

Технология обработки

• В зависимости от требований, предъявляемых современной техникой, изготовляют металлические сплавы с самыми разнообразными свойствами:
• они бывают либо очень твердыми, но хрупкими (например, сверхтвердые сплавы на основе карбида вольфрама), либо мягкими и пластичными (например, некоторые сплавы на основе меди)
• металлы и сплавы бывают с очень низким электросопротивлением (чистая медь и серебро) и с высоким (нихром и другие подобные сплавы)
• легко и сильно намагничивающимися (чистое железо) и практически немагнитными (сталь с 25% Ni и 2% Cr; сталь с 18% Mn)
• кислотоупорными (сталь с 25% Cr и 20% Ni); жаропрочными (сплавы на никелевой основе; сталь с 18% Cr, 25% Ni, 25% Si)
• с очень высокой температурой плавления (вольфрам – более 3000°) или очень легкоплавкими (например, сплав состоящий из 4 частей висмута, 2 частей свинца, 1 части кадмия и 1 части олова). Температура плавления этого сплава 67°, хотя каждый из металлов, составляющих этот сплав, плавиться при значительно более высокой температуре: олово при 232°, висмут при 271°, кадмий при 321°, а свинец при 327°.

Именно так выглядит обработка

Смотрите далее…

• Железо и никель притягиваются магнитом, а сплав железа с 25% Ni немагнитен. Наоборот, немагнитные металлы: медь, алюминий и марганец дают магнитный сплав (66,5% Cu, 11% Al, 22,4% Mn). Это наглядно показывает, что свойства сплава могут сильно отличаться от свойств тех металлов, из которых он составлен.
• Наиболее широко в производствах применяются технические металлы, обычные стали и сплавы. Для изготовления металлических изделий в зависимости от их назначения требуются либо чистые металлы с минимальным количеством примесей, либо специальные сплавы часто весьма сложного химического состава. Поэтому необходимо знать свойства металлов и сплавов, чтобы уметь выбирать нужный материал.

Цветные сплавы

• Из  цветных сплавов  наиболее широко применяются  бронза, латунь и дюралюминий .

1 . Бронза  — желто-красный  сплав  на основе  меди  с добавлением  олова, алюми ния и других элементов. Отличается высокой прочностью, стойкостью против коррозии. Из бронзы отливают художественные изделия, делают сантехническую арматуру, трубопроводы, детали, работающие в условиях трения и повышенной влажности.

2. Латунь  —  сплав меди с цинком , желтого цвета. Имеет высокую твердость, пластичность, коррозийную стойкость. Выпускается в виде листов, проволоки, шестигранного проката и применяется чаще всего для изготовления деталей, работающих в условиях повышенной влажности.

3. Дюралюминий  —  сплав алюминия с медью, цинком, магнием  и другими металлами, серебристого цвета. Обладает высокими антикоррозийными свойствами, хорошо обрабатывается. Дюралюминий широко применяют в авиастроении, машиностроении и строительстве, где требуются легкие и прочные конструкции.

1. 2. 3.

Основные свойства металлов

• Вы знаете, что  металлы  обладают различными  свойствами . Одни из них  мягкие, вязкие , другие  твердые, упруг ие или  хрупкие . Знать свойства металлов необходимо для того, чтобы правильно определить наиболее подходящий для того или иного изделия материал.

Физические свойства.

• К этим свойствам относятся:  цвет, удельный вес, теплопроводность, электропроводность, температура плавления .
• Цвет  металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах. Металлы различаются по цвету. Например,  сталь  — сероватого цвета ,  цинк  —  синевато-белого ,  медь  — розовато-красного . При нагреве по цвету поверхности металла можно примерно определить, до какой температуры он нагрет, что особо важно для сварщиков. Однако некоторые металлы (алюминий) при нагреве не меняют цвета.
• Поверхность окисленного металла имеет иной цвет, чем не окисленного.
• Удельный вес  —  вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах . Например, углеродистая сталь имеет удельный вес, равный 7,8 г/см3. В авто- и авиастроении вес деталей является одной из важнейших характеристик, поскольку конструкции должны быть не только прочными, но и легкими. Чем больше удельный вес металла, тем более тяжелым (при равном объеме) получается изделие.
• Теплопроводность  —  способность металла проводить тепло  — измеряется количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 см2 за 1 мин. Чем больше теплопроводность, тем труднее нагреть кромки свариваемой детали до нужной температуры.
• Температура плавления  —  температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое . У стали, например, температура плавления гораздо более высокая, чем у олова.

• Чистые металлы плавятся при одной постоянной температуре, а сплавы — в интервале температур.

Механические свойства.

• К механическим свойствам металлов и сплавов относятся  прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость . Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы.
• Прочность  —  способность металла сопротивляться разрушению при действии на него нагрузки .
• Твердость  —  способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела . Если ударить молотком по кернеру, поставленному на стальную пластинку, образуется небольшая лунка. Если то же самое сделать с пластинкой из меди, лунка будет больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже меди.
• Упругость  —  свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки . Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов. Попробуйте одновременно растянуть и отпустить пружины из стальной и медной проволоки. Вы увидите, что первая вновь сожмется, а вторая останется в том же положении. Значит, сталь более упругий материал, чем медь.
• Пластичность  —  способность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил . Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается.
• Вязкость  —  способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Например, если наносить удары по чугунной плите, она разрушится. Чугун — хрупкий металл. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке (детали вагонов, автомобилей и т. п.).

Химические свойства металлов

• Характерными свойствами для металлов являются следующие:
• Восстановление неметаллов  Реакции с галогенами и кислородом воздуха протекают с различными скоростями и при различных температурах с разными металлами. Так, щелочные металлы легко окисляются кислородом воздуха и взаимодействуют с простыми веществами, железо и медь взаимодействуют с простыми веществами только при нагревании, золото и платиновые металлы не окисляются вообще. Многие металлы образуют на поверхности оксидную пленку, которая защищает их от дальнейшего окисления.

2Мg + О 2  = 2МgО 4Аl + ЗО 2  = 2А1 2 О 3 2К + Сl 2  = 2КСl Менее энергично металлы взаимодействуют с серой:

Сu + S = СuS Fе + S = FеS Трудно вступают в реакцию с азотом и фосфором:

ЗМg + N 2  = Мg 3 N 2  (нитрид магния) ЗСа + 2Р = Са 3 Р 2  (фосфид кальция) Активные металлы взаимодействуют с водородом: Са + Н 2  = СаН 2  (гидрид кальция)

Взаимодействие с водой

Активные металлы (щелочные металлы) взаимодействуют с водой при обычных условиях с образованием гидроксидов и выделением водорода:

2Nа + 2Н 2 О == 2NаОН + Н 2 Са + 2Н 2 О = Са(ОН) 2  + Н 2 2Аl + 6Н 2 O = 2Аl(ОН) 3  + ЗН 2

Применение металлов в современном мире