Для чего нужны сплавы металлов


Применение металлов и их сплавов — урок. Химия, 8–9 класс.

О том, что свойства металлов меняются при их сплавлении, стало известно ещё в древности. \(5\) тысяч лет тому назад наши предки научились делать бронзу — сплав олова с медью. Бронза по твёрдости превосходит оба металла, входящие в её состав.

 

Свойства чистых металлов, как правило, не соответствуют необходимым требованиям, поэтому практически во всех сферах человеческой деятельности используют не чистые металлы, а их сплавы.

Сплав — это материал, который образуется в результате затвердения расплава двух или нескольких отдельных веществ.

В состав сплавов кроме металлов могут входить также неметаллы, например, такие как углерод или кремний.

 

Добавляя в определённом количестве примеси других металлов и неметаллов, можно получить многие тысячи материалов с самыми разнообразными свойствами, в том числе и такими, каких нет ни у одного из составляющих сплав элементов.

 

Сплав по сравнению с исходным металлом может быть:

  • механически прочнее и твёрже,
  • со значительно более высокой или низкой температурой плавления,
  • устойчивее к коррозии,
  • устойчивее к высоким температурам,
  • практически не менять своих размеров при нагревании или охлаждении и т. д.

Например, чистое железо — сравнительно мягкий металл. При добавлении в железо углерода твёрдость его существенно возрастает. По количеству углерода, а следовательно, и по твёрдости, различают сталь (содержание углерода менее \(2\) % по массе), чугун (\(С\) — более \(2\) %). Но не только углерод изменяет свойства стали. Добавленный в сталь хром делает её нержавеющей, вольфрам делает сталь намного более твёрдой, добавка марганца делает сплав износостойким, а ванадия — прочным.

Применение сплавов в качестве конструкционных материалов

Сплавы, используемые для изготовления различных конструкций, должны быть прочными и легко обрабатываемыми.

 

В строительстве и в машиностроении наиболее широко используются сплавы железа и алюминия.

 

Такие сплавы железа, как стали, отличаются высокой прочностью и твёрдостью. Их можно ковать, прессовать, сваривать.


Чугуны
используют для изготовления массивных и очень прочных деталей. Например, раньше из чугуна отливали радиаторы центрального отопления, канализационные трубы, до сих пор изготавливают котлы, перила и опоры мостов. Изделия из чугуна изготавливаются с применением литья.

  

Сплавы алюминия, используемые в конструкциях, наряду с прочностью должны отличаться лёгкостью. Дюралюминий, силумин — сплавы алюминия, они незаменимы в самолёто-, вагоно- и кораблестроении.

 

В некоторых узлах самолётов используются сплавы магния, очень лёгкие и жароустойчивые.

 

В ракетостроении применяют лёгкие и термостойкие сплавы на основе титана.

 

Для улучшения ударопрочности, коррозионной стойкости, износоустойчивости сплавы легируют — вводят специальные добавки. Добавка марганца делает сталь ударопрочной. Чтобы получить нержавеющую сталь, в состав сплава вводят хром.

 

Конструкция из стальных балок

Радиаторы центрального отопления

Ажурные перила, отлитые из чугуна

Инструментальные сплавы

Инструментальные сплавы предназначены для изготовления режущих инструментов, штампов и деталей точных механизмов. Такие сплавы должны быть износостойкими и прочными, причём при разогревании их прочность не должна существенно уменьшаться. Таким требованиям отвечают, например, нержавеющие стали, которые прошли специальную обработку (закалку).

Добавление к сплавам веществ, улучшающих их свойства, называют легированием.

Для придания необходимых свойств инструментальные стали, как правило, легируют вольфрамом, ванадием или хромом.

Применение сплавов в электротехнической промышленности, электронике и приборостроении

Сплавы служат незаменимым материалом при изготовлении особо чувствительных и высокоточных приборов, различного рода датчиков и преобразователей энергии.

 

Например, на изготовление сердечников трансформаторов и деталей реле идёт сплав никеля. Отдельные детали электромоторов изготавливаются из сплавов кобальта.

 

Сплав никеля с хромом — нихром, отличающийся высоким сопротивлением — используется для изготовления нагревательных элементов печей и бытовых электроприборов.


Из сплавов меди в электротехнической промышленности и в приборостроении наиболее широкое применение находят латуни и бронзы.

 

Латуни незаменимы при изготовлении приборов, деталью которых являются запорные краны. Такие приборы используются в сетях подачи газа и воды.

 

Бронзы идут на изготовление пружин и пружинящих контактов.

 

Нагревательные элементы бытовых электроприборовЗапорные краны для водопроводов и газопроводов

Пружинящие контакты электрических розеток

 

Применение легкоплавких сплавов

Главным востребованным свойством легкоплавких сплавов является заданная низкая температура плавления. Это свойство, в частности, используется для пайки микросхем. Кроме того, эти сплавы должны иметь определённую плотность, прочность на разрыв, химическую инертность, теплопроводность.

 

Легкоплавкие сплавы производят из висмута, свинца, кадмия, олова и других металлов. Такие сплавы используют в термодатчиках, термометрах, пожарной сигнализации, например, сплав Вуда. А также в литейном деле для производства выплавляемых моделей, для фиксации костей и протезирования в медицине.

 

Сплав натрия с калием (температура плавления \(–\)\(12,5\) °С) используется как теплоноситель для охлаждения ядерных реакторов.

 

Припой (сплав для паяния) имеет невысокую температуру плавленияЛегкоплавкие сплавы используются в литейном делеЛегкоплавкие сплавы незаменимы в датчиках пожарной сигнализации

 

Применение сплавов в ювелирном деле

Применение в чистом виде драгоценных металлов в ювелирном деле не всегда оправдано и целесообразно из-за их дороговизны, физических и химических особенностей.

 

Для придания ювелирным изделиям из золота большей твёрдости и износостойкости используются сплавы с другими металлами.

 

Самая лучшая добавка — это серебро (понижает температуру плавления) и медь (повышает твёрдость). Чистое золото используют очень редко, так как оно слишком мягкое, легко деформируется и царапается.

 

Из сплавов золота с \(10–30\) % других благородных металлов (платины или палладия) изготавливают форсунки лабораторных приборов, а из сплава с \(25–30\) % серебра — ювелирные изделия и электрические контакты.

 

Ювелирные изделия из сплавов золотаПозолоченные электрические контакты

 

Сплавы в искусстве

Оловянная бронза (сплав меди с оловом) — один из первых освоенных человеком сплавов металлов. Она обладает большей, по сравнению с чистой медью, твёрдостью, прочностью и более легкоплавка. Бронзы успешно применяют для получения сложных по конфигурации отливок, включая художественное литьё. Классической маркой бронзы является колокольная бронза.

Одно из новых направлений в искусстве — производство художественных литых изделий из чугуна. Литые изделия из чугуна существенно превосходят по качеству кованые изделия.

 

Чугун — металл гораздо более хрупкий и не такой ковкий, как сталь. Но даже из такого, казалось бы, грубого материала можно получать настоящие произведения литейного искусства способом литья, например, такие как литые лестницы или решётки на окна. Такие изделия подвержены лишь поверхностной коррозии и не требуют тщательного ухода.

 

Бронзовая скульптура

  

Колокола отливают из специального сорта бронзыЧугунная лестница.  Практично и очень красиво

 

Какие они? Из чего делают обычные сплавы?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 12 октября 2020 г.

Практически любой материал мы могли бы когда-нибудь захотеть скрывается где-то на планете под нашим ноги. От золота, которое мы носим как украшения, до нефть, которая питает наши автомобили, земной кладезь удивительных материалов может обеспечить практически каждая потребность. Химические элементы - это основные строительные блоки из из которых сделаны все материалы внутри Земли. Их около 90 природные элементы, большинство из которых - металлы.Но, хотя металлы и полезны, иногда они не идеальны. для работы, которая нам нужна. Возьмем, к примеру, железо. Это удивительно прочный, но может быть довольно хрупким и ржавеет легко во влажном воздухе. Или как насчет алюминия. Он очень легкий, но в своем в чистом виде, он слишком мягкий и слабый, чтобы быть полезным. Вот почему большинство используемых нами "металлов" не вообще металлы, кроме сплавов: металлы в сочетании с другими веществами, чтобы сделать их сильнее, тверже, легче или лучше каким-нибудь другим способом.Сплавы повсюду вокруг нас - от пломбы в наши зубы и литые диски на наших автомобилях к космическим спутникам свист над нашими головами. Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и почему они такие полезно!

Фото: Этот топливный бак от Space Shuttle был сделан из сверхлегкого алюминиево-литиевого сплава, так что это на целых 3400 кг (7500 фунтов) легче, чем бак, который он заменил. Снижение веса базовой конструкции шаттла означало, что он мог нести более тяжелую полезную нагрузку (груз).Фото любезно предоставлено Космическим центром Кеннеди НАСА (NASA-KSC).

Что такое сплав?

Фото: Этот образец сплава титан-цирконий-никель представляет собой заставляют левитировать (парить в воздухе) с помощью электричества. Это один из многих замечательных новых материалов, которые разрабатываются для возможного использования в космосе. Фото любезно предоставлено Центром космических полетов им. Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Вы могли встретить слово сплав, описанное как «смесь металлов», но это немного вводит в заблуждение, потому что некоторые сплавы содержат только один металл, и он смешан с другие вещества, не являющиеся металлами (например, чугун сплав из одного металла, железа, смешанного с одним неметаллом, углеродом).Лучше всего думать о сплаве как о материале, состоящем из минимум два разных химических элемента, один из которых - металл. В самый важный металлический компонент сплава (часто представляющий 90 процентов или более материала) называется основным металл, основной металл или основание металл. Остальные компоненты сплава (которые называются легирующими добавками) может быть металлы или неметаллы, и они присутствуют в гораздо меньших количествах (иногда менее 1 процента от общей суммы). Хотя сплав иногда может быть составным (элементы, из которых он сделан, химически связаны вместе), обычно это твердый решение (атомы элементов просто перемешаны, как соль, смешанная с вода).

Состав сплавов

Если вы посмотрите на металл в мощный электронный микроскоп, вы увидите атомы внутри расположены в регулярной структуре, называемой кристаллической решетка. Представьте себе небольшую картонную коробку, полную шариков, и это довольно много. что бы вы увидели. В сплаве, кроме атомов основного металла, есть также атомы легирующих добавок, разбросанных по всему структура. (Представьте, что вы уронили несколько пластиковых шарики в картон коробка, чтобы они случайным образом расположились среди шариков.)

Изображение: Замещающие сплавы и промежуточные сплавы: На этих диаграммах черные кружки представляют основной металл, а красные кружки - легирующие добавки.

Сплавы замещения

Если атомы легирующего агента заменяют атомы основного металла, мы получаем то, что называется замещающий сплав. Такой сплав сформируется только в том случае, если атомы основного металла и легирующего агента имеют примерно такого же размера. В большинстве сплавов замещения составляющая элементы очень близко друг к другу в периодической таблице.Латунь, для Например, сплав на основе меди в какие атомы цинка заменяют 10–35 процентов атомов, которые обычно находятся в меди. Латунь работает как сплав, потому что медь и цинк близки друг к другу в периодической таблицы и имеют атомы примерно одинакового размера.

Сплавы внедрения

Сплавы также могут образовываться, если легирующий агент или агенты имеют атомы, которые намного меньше чем из основного металла. В этом случае атомы агента проскальзывают в между основными атомами металла (в зазорах или «пустотах»), давая так называемый межузельный сплав.Сталь - это пример сплава внедрения, в котором относительно небольшое количество атомы углерода проникают внутрь промежутки между огромными атомами в кристаллической решетке железа.

Как ведут себя сплавы?

Фото: это не только основные ингредиенты (металлы и другие составляющие). влияющие на свойства сплава; как эти ингредиенты сочетаются очень важно тоже. Скорость разливки или перемешивания, температура разливки и скорость охлаждения являются некоторыми из факторов. что может повлиять на физические свойства сплавов.Фотография отливки латунного сплава, сделанная Джетом Лоу, любезно предоставлена ​​Библиотекой Конгресса США, Отделом эстампов и фотографий, Historic American Engineering Record.

Люди делают и используют сплавы, потому что металлы не имеют подходящие свойства для конкретная работа. Железо - отличное здание материал, но сталь (сплав получается путем добавления небольшого количества неметаллического углерода к железу) прочнее, тверже и устойчивее к ржавчине. Алюминий - очень легкий металл, но он также очень мягкий в чистом виде. Добавьте небольшое количество металлов магний, марганец и медь, и вы получите превосходный алюминиевый сплав называется дюралюминий, который достаточно силен для изготовления самолетов.Сплавы всегда показывают улучшения по сравнению с основным металлом в одном или нескольких своих важные физические свойства (такие как прочность, долговечность, способность проводить электричество, способность выдерживать жару, и так на). Как правило, сплавы прочнее и тверже, чем их основные металлы, менее пластичные (труднее работать) и менее пластичные (труднее втягиваем в провода).

Таблица

: Один и тот же основной металл может давать очень разные сплавы, когда он смешивается с другими элементами. Вот четыре примера медных сплавов.Хотя медь является основным металлом во всех них, каждый из них обладает совершенно разными свойствами.

Фото: Ученые NASA Ames разработали методику называется газовым распылением под высоким давлением для упрощения производства магниевые сплавы. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США.

Как изготавливаются сплавы?

Представление о сплаве как о "смеси металлов" может сбивает с толку. Как можно ли смешать два куска твердого металла? Традиционный способ изготовление сплавов заключалось в нагревании и плавлении компонентов для получения жидкостей, смешайте их вместе, а затем дайте им остыть до состояния, называемого твердый раствор (твердый эквивалент раствор как соль в воде).Альтернативный способ изготовления сплава - повернуть компоненты в порошки, смешайте их вместе, а затем соедините их с сочетание высокого давления и высокой температуры. Эта техника называется порошковой металлургией. Третий метод изготовление сплавов стрелять пучками ионов (атомов со слишком малым или слишком большим количеством электронов) в поверхностный слой куска металла. Ион Имплантация, как это известно, является очень точным способом изготовления сплава. Это вероятно, наиболее известен как способ изготовления полупроводников, используемых в электронные схемы и компьютерные микросхемы.(Подробнее об этом читайте в нашей статье о молекулярно-лучевой эпитаксии.)

Узнать больше

На этом сайте

Статьи

Книги

Общие сведения о материаловедении и инженерии

В этих книгах объясняется основная концепция подбора материалов для работы, которую они должны выполнять. Это основная идея большинства сплавов - по сути, металлы «улучшены», чтобы выполнять определенные задачи лучше, чем в чистом, естественном состоянии.

Более подробные книги

Достаточно сложно найти простые общие книги по сплавам; вместо этого ищите книги по «инженерным материалам», и вы найдете что-нибудь подходящее.

Организации

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Inconel - зарегистрированная торговая марка Huntington Alloys Corporation
Monel - зарегистрированная торговая марка International Nickel Co.
Waspaloy - зарегистрированная торговая марка United Technologies Corporation
Hastelloy - зарегистрированная торговая марка Haynes International, Inc.
Названия определенных сплавов CMSX ( такие как CMSX-4) являются зарегистрированными товарными знаками Cannon-Muskegon Corporation.

.

Что такое металлические сплавы? | MATSE 81: Материалы в современном мире

Щелкните здесь, чтобы просмотреть стенограмму видеоролика «Свойства вещества: сплавы и их свойства».

В этом видео мы видим, как различные металлы соединяются вместе, образуя сплавы, которые по-прежнему сохраняют металлические свойства исходных металлов, но обычно более прочные. Типичным примером атомов металлов является наличие всего нескольких электронов во внешних оболочках. Это означает, что даже когда они связываются, в этой валентной оболочке всегда остается место для большего количества электронов.Каждый атом металла может связываться с 12 другими атомами в плотноупакованной решетке. Посмотрите на красный атом. Он окружен шестью в своей плоскости, тремя сверху и тремя снизу.

Возможны и менее компактные кристаллические структуры. Например, это расположение, где каждый атом связан с восемью другими. Поскольку электронов все еще недостаточно для завершения внешней оболочки любого из атомов, электроны могут легко перемещаться от одного атома к другому, делая металлы хорошими проводниками как электричества, так и тепла.А поскольку электроны не локализованы в фиксированных связях, атомы могут скользить мимо друг друга, делая их пластичными, позволяя металлу изменять форму. Это также означает, что когда вы пытаетесь взаимодействовать с металлами вместе, атомы обычно просто смешиваются в решетке, образуя металлические связи друг с другом, без фиксированных пропорций и случайным образом распределенных. Эти структуры называются сплавами. Сравните это с соединениями между металлами и неметаллами или между неметаллическими элементами, где пропорции каждого элемента фиксированы.

Самым древним примером сплава, возможно, является то, как бронза пришла на смену меди в древних человеческих сообществах Европы около 6000 лет назад. В конце каменного века топоры стали делать из чистой меди, но они были довольно мягкими. Когда для изготовления бронзы добавлялось небольшое количество олова, получался топор, который был вдвое тяжелее и работал хорошо. Наступил бронзовый век. Атомы в металлической решетке удерживаются ненаправленными связями, что-то вроде моря свободных электронов, как мы уже говорили, позволяя атомам скользить мимо друг друга, все еще соприкасаясь, что делает металлы относительно легко плавящимися и изгибающимися, но трудно испаряемыми.Когда металлы меняют форму, атомы фактически скользят друг по другу вот так. Однако этот процесс не происходит сразу, а постепенно напоминает попытку сдвинуть ковер, вставив в него камень.

Вот как это происходит в металле. Вы видите, как скольжение легко перемещается по одному атому за раз, когда в решетке есть дислокация. Именно это легкое движение атомов в кристаллической решетке делает самый чистый металл мягким. Теперь поместите в решетку атом большего или меньшего размера, и это легкое движение дислокации будет заблокировано.Посмотрите, как более крупный атом стабилизирует дислокацию, которая не продвинется дальше, если вы не приложите большую силу, что означает, что сплав сложнее согнуть.

В завершение рассмотрим некоторые известные сплавы. Бронза, три четверти меди, четверть олова, для скульптур, лодочного оборудования, винтов и решеток. Латунь 70 процентов меди, 30 процентов цинка. Музыкальные инструменты, монеты, дверные молотки. Углеродистая сталь 99 процентов железа и до одного процента углерода. Строительство зданий, инструменты, автомобильные кузова, рельсы для машин и т. Д.нержавеющая сталь с содержанием хрома около 18 процентов и никеля на восемь процентов. Используется для посуды, кухонной посуды, хирургических инструментов и т. Д. Алюминиевые сплавы для самолетов содержат несколько процентов меди или других металлов. Амальгама - это ртуть с серебром и другими металлами. Когда-то использовался для пломбирования зубов. Свинцовый припой и олово для соединения электрических проводов и компонентов. Очень легко плавится. Золото обычно представляет собой сплав, содержащий другой металл, например серебро, для повышения твердости. Количество каратов k определяет, сколько массовых частей чистого золота содержится в 24 частях сплава.

.

Что такое легированный металл? - A Plus Topper

Что такое легированный металл?

  1. Сплав представляет собой смесь двух или более элементов с определенным фиксированным составом, в котором основным компонентом должен быть металл .
  2. В процессе изготовления сплавов в расплавленный металл добавляются один или несколько посторонних элементов. Таким образом, позиции некоторых атомов металла заменяются атомами постороннего металла, которые могут быть больше или меньше.
  3. Эти инородных атомов разного размера нарушают упорядоченное расположение металлов.Таким образом улучшаются свойства чистого металла.
  4. Сплавы прочнее, тверже, устойчивее к коррозии, имеют лучшую отделку и более блестящие, чем их чистый металл.
  5. Большинство сплавов представляют собой смесь металлов. Некоторые сплавы могут содержать смесь металла и неметалла.
    Пример:
    (a) Латунь представляет собой смесь меди и цинка.
    (b) Сталь представляет собой смесь железа и углерода.
    (c) Нержавеющая сталь представляет собой смесь железа, углерода и хрома.
  6. Изменяя процентный состав металлов, можно изменять свойства получаемого сплава.

Зачем производятся сплавы?

Цели изготовления сплавов:

Три цели производства сплава:
(a) Повышение прочности и твердости чистого металла
(b) Повышение коррозионной стойкости чистого металла
( в) Для улучшения внешнего вида чистого металла

  1. Для повышения прочности и твердости чистого металла.
    (a) Во время легирования небольшое количество атомов другого элемента добавляется к расплавленному чистому металлу.Когда сплав становится твердым, позиции одного атома чистого металла заменяются атомами другого элемента других размеров.
    (b) Присутствие этих посторонних атомов разного размера нарушает упорядоченное расположение атомов в чистом металле.
    (c) Это уменьшает скольжение слоев атомов друг по другу и делает сплавы более твердыми и прочными, чем чистые металлы.
    (d) Например, когда атомы углерода добавляются к железу для образования стали, атомы углерода, размер которых меньше, чем атомы железа, нарушают упорядоченное расположение атомов железа, что затрудняет скольжение слоев атомов друг по другу.Это делает сталь тверже чистого железа.
  2. Для повышения коррозионной стойкости чистого металла
    (a) Большая часть металла легко разъедает на воздухе. Это потому, что они реагируют с кислородом и водяным паром в воздухе.
    (b) Легирование может предотвратить коррозию металлов. Это связано с тем, что легирование помогает предотвратить образование оксидного слоя на поверхности металла.
    (c) Например, углерод, хром и никель добавляют в железо для получения нержавеющей стали.Столовые приборы из нержавеющей стали не подвержены коррозии.
  3. Для улучшения внешнего вида чистого металла
    (a) Металлы имеют блестящую поверхность. Однако образование матового оксида металла на поверхности металла приводит к тому, что он быстро теряет свой блеск.
    (b) Легирование помогает сохранить блестящую поверхность металла, поскольку предотвращает образование оксида металла.
    (c) Например, в олово добавляются атомы сурьмы и меди, в результате чего олово имеет более блестящую поверхность, чем олово.

Люди также спрашивают

Список сплавов, их состав и использование

Состав, свойства и использование сплавов:

  1. Сегодня многие сплавы были открыты и улучшаются путем изменения их процентного содержания сочинение.
  2. Использование каждого типа сплавов зависит от свойств сплава.
  3. В таблице показаны состав, свойства и применение некоторых сплавов.
Сплав Состав Свойства Применение
Бронза 80% медь, 20% олово Твердый, прочный, не подверженный коррозии, блестящая поверхность Медали, статуи , художественные материалы
Латунь 70% меди, 30% цинка Тверже меди, блестящая поверхность Музыкальные инструменты, посуда, дверные ручки, гильзы для пуль, декоративные украшения, электрические детали.
Медно-никель 75% меди, 25% никель Красивая поверхность, блестящая, твердая, не подвержена коррозии Монета
Сталь 99% железа, 1% углерода Твердый, прочные Здания, мосты, кузова вагонов, железнодорожные пути

Нержавеющая сталь

74% железо, 8% углерод, 18% хром Блестящий, прочный, не ржавеет Столовые приборы, раковины , трубы, хирургические инструменты
Дюралюминий 93% алюминий, 3% медь, 3% магний, 1% марганец Легкие, прочные Самолеты, сверхскоростные поезда, гоночные велосипеды
Pewter 96% олово, 3% медь, 1% сурьма Блестящий, прочный, не коррозирует Предметы искусства, сувениры
Припой 50% олово, 50% свинец Твердый, блестящий, низкая температура плавления 901 03 Припой для электрических проводов и металла
Золото 9 карат 37.5% золота, 51,5% меди, 11% серебра Блестящий, прочный, не вызывает коррозии Ювелирные изделия

Сплав тверже, чем эксперимент с чистым металлом

Цель: Исследовать, тверже ли сплав чем его чистый металл.
Постановка задачи: Сплав тверже чистого металла?
Гипотеза: Бронза тверже меди.
Переменные:
(a) Управляемая переменная: различные типы материалов (медь и бронза)
(b) Отвечающая переменная: диаметр вмятины
(c) Контролируемые переменные: диаметр стального шарикоподшипника, высота груза, масса груза
Оперативное определение: Если диаметр вмятины меньше, значит материал тверже.
Материалы: Блок медный, блок бронзовый, целлофановая лента.
Аппарат: Стойка для реторты и зажимы, вес 1 кг, линейка, стальной шарикоподшипник, резьба.
Процедура:

  1. Стальной шарикоподшипник приклеивается к медному блоку с помощью целлофановой ленты.
  2. Гирю весом 1 кг подвешивают на высоте 50 см над медным блоком, как показано на рисунке.
  3. Груз может падать на шарикоподшипник.
  4. Измеряется диаметр вмятины, оставленной шарикоподшипником на медном блоке.
  5. Шаги с 1 по 4 повторяются дважды на других частях медного блока, чтобы получить среднее значение диаметра образовавшихся вмятин.
  6. Шаги с 1 по 5 повторяются с использованием бронзового блока для замены медного блока, при этом другие факторы остаются неизменными.
  7. Показания занесены в таблицу ниже.

Результаты:

90 dentis

Обсуждение меньшего диаметра 9007

    , более жесткий диаметр и диаметр
      прочнее материал.
    1. Средний диаметр вмятин на поверхности медного блока больше, чем у бронзового блока.
    2. Судя по результатам, бронза тверже меди.

    Заключение:
    Гипотеза принята.
    Операционное определение твердости в этом эксперименте - это мера вмятины, образовавшейся на материалах, когда груз весом 1 кг с высоты 50 см падает на шарикоподшипник, прикрепленный к материалу.
    Чем меньше диаметр вмятины, тем тверже материал.

    Железо ржавеет быстрее, чем сталь. Эксперимент

    Цель: Исследовать, ржавеет ли железо быстрее, чем сталь, а сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь.
    Постановка проблемы: Железо ржавеет быстрее стали? Сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь?
    Гипотеза: Железо ржавеет быстрее, чем сталь, а сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь.
    Переменные:
    (a) Управляемая переменная: различные типы гвоздей
    (b) Реагирующая переменная: интенсивность и количество синего цвета
    (c) Контролируемые переменные: размер гвоздей, концентрация используемых растворов, продолжительность образования ржавчины
    Эксплуатационное определение: Чем интенсивнее образуется синий цвет, тем выше скорость ржавления.
    Материалы: Железный гвоздь, стальной гвоздь, гвоздь из нержавеющей стали, раствор желе, раствор гексацианоферрата калия (III), вода, наждачная бумага
    .
    Аппарат: Пробирки, штатив для пробирок.
    Порядок действий:

    1. Гвозди затирают наждачной бумагой для удаления ржавчины с поверхностей ногтей.
    2. Железный гвоздь помещают в пробирку A, стальной гвоздь в пробирку B и гвоздь из нержавеющей стали в пробирку C.
    3. Готовится 5% раствор желе, добавляя 5 г желе в 100 см кипящая вода.Затем к раствору желе добавляют несколько капель раствора гексацианоферрата (III) калия.
    4. Горячий гелеобразный раствор наливается в три пробирки до полного погружения всех гвоздей.
    5. Пробирки помещают в штатив для пробирок и оставляют в стороне на три дня. Наблюдается интенсивность синего цвета.
    6. Все наблюдения занесены в таблицу ниже.

    Наблюдения:

Металлический блок Диаметр вмятины (мм)
1 2 03 3 03 3 03 3

Медь 2.9 2,8 2,9 2,87
Бронза 2,1 2,2 2,2 2,17
Пробирка Интенсивность синего цвета Вывод
A Очень быстро .
B Низкий Ржавчина происходит медленно.
C Нет Нет ржавчины.

Обсуждение:

  1. Когда железо ржавеет, каждый атом железа теряет два электрона, образуя ион железа (ll), Fe 2+ .
    Fe (s) → Fe 2+ (водн.) + 2e - (водн.)
  2. Раствор гексацианоферрата калия (lll) добавляют к раствору желе в качестве индикатора для обнаружения ионов железа (ll).
  3. При наличии иона железа (ll) раствор гексацианоферрата (lll) калия образует темно-синий цвет.
  4. Чем выше интенсивность синего цвета, тем выше скорость коррозии.
  5. Затвердевший раствор желе используется для улавливания и четкого закрепления синей окраски. Это связано с тем, что в твердых телах диффузия происходит медленнее всего.
  6. По наблюдениям, железо ржавеет быстрее стали. Нержавеющая сталь не ржавеет.
  7. Гвоздь из нержавеющей стали не ржавеет.Это потому, что этот гвоздь представляет собой сплав железа с углеродом, хромом и никелем.
  8. Стальной гвоздь медленно ржавеет. Наличие атомов углерода сделает сталь прочнее железа, но не предотвратит ее ржавчину.
  9. Ржавчина железа является примером коррозии. Когда происходит коррозия, металл теряет электроны, образуя ион металла.

Заключение:
Железо ржавеет быстрее, чем сталь, сталь ржавеет быстрее, чем нержавеющая сталь. Гипотеза принята.
В этом эксперименте операционным определением ржавчины является образование темно-синего цвета при погружении различных гвоздей в раствор желе, содержащий раствор гексацианоферрата (III) калия.
Чем больше образуется темно-синий цвет, тем выше скорость ржавления.

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Некоторые химические элементы называются металлами . Они являются большинством элементов периодической таблицы. Эти элементы обычно обладают следующими свойствами:

  1. Они могут проводить электричество и тепло.
  2. Их легко сформировать.
  3. У них блестящий вид.
  4. Они имеют высокую температуру плавления.

Большинство металлов остаются твердыми при комнатной температуре, но это не обязательно.Ртуть жидкая. Сплавы - это смеси, в которых хотя бы одна часть смеси представляет собой металл. Примеры металлов: алюминий, медь, железо, олово, золото, свинец, серебро, титан, уран и цинк. Хорошо известные сплавы включают бронзу и сталь.

Изучение металлов называется металлургией.

Признаки сходства металлов (свойства металлов) [изменить | изменить источник]

Большинство металлов твердые, блестящие, они кажутся тяжелыми и плавятся только при очень высоких температурах.Куски металла издают звон колокольчика при ударе чего-то тяжелого (они звонкие). Тепло и электричество могут легко проходить через металл (он проводящий). Кусок металла можно разбить на тонкий лист (он ковкий) или растянуть на тонкую проволоку (он пластичный). Металл трудно разорвать (у него высокая прочность на разрыв) или разбить (у него высокая прочность на сжатие). Если надавить на длинный тонкий кусок металла, он гнется, а не сломается (он эластичный). За исключением цезия, меди и золота, металлы имеют нейтральный серебристый цвет.

Не все металлы обладают этими свойствами. Ртуть, например, жидкая при комнатной температуре, свинец очень мягкий, а тепло и электричество не проходят через железо так, как через медь.

Мост в России металлический, вероятно, железный или стальной.

Металлы очень полезны людям. Их используют для изготовления инструментов, потому что они могут быть прочными и легко поддающимися обработке. Из железа и стали строили мосты, здания или корабли.

Некоторые металлы используются для изготовления таких предметов, как монеты, потому что они твердые и не изнашиваются быстро.Например, медь (блестящая и красного цвета), алюминий (блестящая и белая), золото (желтая и блестящая), а также серебро и никель (также белые и блестящие).

Некоторые металлы, например сталь, можно сделать острыми и оставаться острыми, поэтому их можно использовать для изготовления ножей, топоров или бритв.

Редкие металлы высокой стоимости, такие как золото, серебро и платина, часто используются для изготовления ювелирных изделий. Металлы также используются для изготовления крепежа и шурупов. Кастрюли, используемые для приготовления пищи, могут быть сделаны из меди, алюминия, стали или железа.Свинец очень тяжелый и плотный, и его можно использовать в качестве балласта на лодках, чтобы не допустить их опрокидывания или защитить людей от ионизирующего излучения.

Многие изделия, сделанные из металлов, на самом деле могут быть сделаны из смесей по крайней мере одного металла с другими металлами или с неметаллами. Эти смеси называются сплавами. Некоторые распространенные сплавы:

Люди впервые начали делать вещи из металла более 9000 лет назад, когда они обнаружили, как получать медь из [] руды. Затем они научились делать более твердый сплав - бронзу, добавляя к ней олово.Около 3000 лет назад они открыли железо. Добавляя небольшое количество углерода в железо, они обнаружили, что из них можно получить особенно полезный сплав - сталь.

В химии металл - это слово, обозначающее группу химических элементов, обладающих определенными свойствами. Атомы металла легко теряют электрон и становятся положительными ионами или катионами. Таким образом, металлы не похожи на два других вида элементов - неметаллы и металлоиды. Большинство элементов периодической таблицы - металлы.

В периодической таблице мы можем провести зигзагообразную линию от элемента бора (символ B) до элемента полония (символ Po). Элементы, через которые проходит эта линия, - это металлоиды. Элементы, расположенные выше и справа от этой линии, являются неметаллами. Остальные элементы - это металлы.

Большинство свойств металлов обусловлено тем, что атомы в металле не очень крепко удерживают свои электроны. Каждый атом отделен от других тонким слоем валентных электронов.

Однако некоторые металлы отличаются. Примером может служить металлический натрий. Он мягкий, плавится при низкой температуре и настолько легкий, что плавает на воде. Однако людям не следует пробовать это, потому что еще одно свойство натрия состоит в том, что он взрывается при соприкосновении с водой.

Большинство металлов химически стабильны и не вступают в реакцию легко, но некоторые реагируют. Реактивными являются щелочные металлы, такие как натрий (символ Na) и щелочноземельные металлы, такие как кальций (символ Ca). Когда металлы действительно вступают в реакцию, они часто реагируют с кислородом.Оксиды металлов являются основными. Оксиды неметаллов кислые.

Соединения, в которых атомы металлов соединены с другими атомами, образуя молекулы, вероятно, являются наиболее распространенными веществами на Земле. Например, поваренная соль - это соединение натрия.

Кусок чистой меди, найденной как самородная медь

Считается, что использование металлов - это то, что отличает людей от животных. До того, как стали использовать металлы, люди делали инструменты из камня, дерева и костей животных. Сейчас это называется каменным веком.

Никто не знает, когда был найден и использован первый металл. Вероятно, это была так называемая самородная медь, которую иногда находят большими кусками на земле. Люди научились делать из него медные инструменты и другие вещи, хотя для металла он довольно мягкий. Они научились плавке, чтобы получать медь из обычных руд. Когда медь плавили на огне, люди научились делать сплав под названием бронза, который намного тверже и прочнее меди. Из бронзы делали ножи и оружие.Это время в истории человечества примерно после 3300 г. до н.э. часто называют бронзовым веком, то есть временем бронзовых инструментов и оружия.

Примерно в 1200 году до нашей эры некоторые люди научились делать железные орудия труда и оружие. Они были даже тверже и прочнее бронзы, и это было преимуществом на войне. Время железных инструментов и оружия теперь называется железным веком. . Металлы были очень важны в истории человечества и цивилизации. Железо и сталь сыграли важную роль в создании машин. Золото и серебро использовались в качестве денег, чтобы люди могли торговать, то есть обмениваться товарами и услугами на большие расстояния.

В астрономии металл - это любой элемент, кроме водорода или гелия. Это потому, что эти два элемента (а иногда и литий) - единственные, которые образуются вне звезд. В небе спектрометр может видеть признаки металлов и показывать астроному металлы в звезде.

В организме человека некоторые металлы являются важными питательными веществами, такими как железо, кобальт и цинк. Некоторые металлы могут быть безвредными, например рутений, серебро и индий. Некоторые металлы могут быть токсичными в больших количествах. Другие металлы, такие как кадмий, ртуть и свинец, очень ядовиты.Источники отравления металлами включают горнодобывающую промышленность, хвостохранилища, промышленные отходы, сельскохозяйственные стоки, профессиональные воздействия, краски и обработанную древесину.

.

Смотрите также