Свойства металлов и сплавов. Ковкость воды

Свойства металлов и сплавов | Строительные материалы и технологии

Введение

Металлы — химические элементы, характеризующиеся в твердом состоянии внутренним кристаллическим строением. Металлы имеют характерный блеск, они непрозрачны, при деформациях пластичны, характеризуются значительной теплопроводностью и электропроводностью. Металлы и сплавы, применяемые для изготовления товаров народного потребления, делят на черные и цветные. К цветным металлам относятся также благородные (драгоценные) металлы.

Все свойства металлов и сплавов можно разделить на четыре группы: физические, химические, технологические и механические.

1.Физические свойства.

К ним относятся: температура плавления, цвет, плотность, коэффициенты линейного и объемного расширения, электропроводность, теплопроводность, склонность к намагничиванию. Физические свойства сплавов обуславливаются их составом и структурой. Состав металлов и сплавов определяется химическим, спектральным и фазовыми анализами: структуру металла и сплава - рентгено-структурным и магнитострук-турным анализами, металлографией и магнитной металлографией, электрические свойства сплавов - их электросопротивлением. Теплопроводность - способность тел проводить тепло при нагреве и охлаждении. Металлы имеют сравнительно высокую теплопроводность, чем она выше, тем равномернее распределяется температура по объему металла и тем быстрее он прогревается. Электропроводность - свойство металла проводить электрический ток. Магнитные свойства - способность металла намагничиваться (ферромагниты, парамагниты, диамагниты).

2.Химические свойства

Это способность металла к взаимодействию с другими веществами: воздухом, водой, кислотами, щелочами и др. К химическим свойствам металлов и сплавов относятся их окисляемость, растворимость, коррозионная стойкость. Для определения химических свойств металлы и сплавы испытывают на общую коррозию в различных средах, межкристаллитную коррозию и на коррозионное растрескивание.

3.Технологические свойства.

Способность металла подвергаться различным методам горячей и холодной обработки. К ним относятся: жидкотекучесть, ковкость, свариваемость, обрабатываемость режущим инструментом. Технологические свойства металлов и сплавов имеют исключительное значение при выполнении тех или иных операций в производстве и, в частности, при выборе приемов и методов изготовления деталей машин.

Литейные свойства определяются жидкотекучестью, усадкой и склонностью к ликвации. Жидкотекучесть - способность металлов и сплавов легко растекаться и заполнять полностью литейную форму. Усадкой называется сокращение объема и размеров металла отливки при затвердевании и последующем охлаждении.

Ликвацией называется неоднородность химического состава твердого сплава по сечению слитка или заготовки. Например: чугун обладает высокими литейными свойствами - хорошей жидкотекучестью, небольшей усадкой и незначительной склонностью к ликвации. Сталь имеет меньшую, чем чугун, жидкотекучесть, но большую усадку и склонность к образованию ликвации. Оловянистые бронзы обладают хорошей жидкотекучестью и малой усадкой.

Ковкость - способность металлов и сплавов подвергаться обработке давлением. Это свойство связано с их пластической деформацией, особенно при нагревании. С ковкостью связаны такие важнейшие виды обработки металлов давлением, как прокатка, прессование, ковка, штамповка и волочение. В нагретом состоянии ковкость металла обычно выше. Хорошую ковкость имеет сталь в нагретом состоянии; чугун этим свойством не обладает. Алюминиевые сплавы и латуни обладают ковкостью в холодном состоянии.

Свариваемость - способность металлов и сплавов давать прочные неразъемные соединения изготовленных из них деталей. Сварные конструкции легче, прочнее и дешевле клепанных. Хорошая свариваемость у углеродистых, у низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Высокоуглеродистые и высоколегированные стали, некоторые цветные металлы и сплавы имеют худшую свариваемость.

Обработка резанием - это свойство широко используется, т.к. получить обработкой резанием нужную форму, точные размеры и чистоту поверхности детали намного рациональнее по сравнению с другими методами. 4.Механические свойства - характеризуют отношение металла или сплава к действию на них внешних сил. Упругость - свойство металлов возвращаться к первоначальной форме после прекращения действия сил.

Пластичность - способность металла легко деформироваться под действием приложенных внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия этих сил. Вязкость - свойство металла выдерживать без разрушения ударные нагрузки (силы). Износостойкость - это сопротивление истиранию. Твердость - способность металла сопротивляться проникновению в него другого более твердого металла. Прочность - свойство металла сопротивляться разрушению под действием внешних сил или это максимальная нагрузка, которую выдерживает металл в момент наступления разрушения. Хрупкость - свойство металла разрушаться без заметной пластической деформации. Выносливость - свойство металла выдерживать, не разрушаясь, большое число повторных нагрузок. Ползучесть - свойство металла медленно и непрерывно пластически деформироваться при постоянной нагрузке, особенно при высокой температуре.

Заключение.

Огромное большинство металлов находится в природе в виде соединений с другими элементами. Только немногие металлы встречаются в свободном состоянии, и тогда они называются самородными. Золото и платина встречаются почти исключительно в самородном виде, серебро и медь - отчасти в самородном виде; иногда попадаются также самородные ртуть, олово и некоторые другие металлы. Добывание золота и платины производится или посредством механического отделения их от той породы, в которой они заключены, например промывкой воды, или путем извлечения их из породы различными реагентами с последующим выделением металла из раствора. Все остальные металлы добываются химической переработкой их природных соединений. Минералы и горные породы, содержащие соединения металлов и пригодные для получения этих металлов заводским путем, носят название руд. Главными рудами являются оксиды, сульфиды и карбонаты металлов. Важнейший способ получения металлов из руд основан на восстановлении их оксидов углем.

Список используемой литературы:

1. http://www.znaytovar.ru/s/Svojstva-metallov-i-splavov.html

2. http://www.m-renessans.ru/materiali-dlya-izgotovleniya-setok/materiali-s...

3. Материаловедение: Учебник для вузов. Солнцев Ю. П., Пряхин Е. И. ХИМИЗДАТ, 2007г.

4. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. Б.Н. Арзамасов, И.И. Сидорин, Г.Ф. Косолапов и др.; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Машиностроение, 1986

material.osngrad.info

Урок химии в вечерней школе по теме "Физические свойства металлов"

Разделы: Химия

Урок химии по теме «Физические свойства металлов» я провела в 9-м классе вечерней школы, учитывая контингент обучающихся. Это, в основном, ученики дневной школы, не желающие учиться, часто пропускающие занятия, переведённые по решению комиссии ПДН. Повысить интерес к уроку можно, убрав всё «лишнее», и чтобы урок имел практическую направленность.

Цель урока:

Изучить свойства металлов как простых веществ на которых основано их применение.
Научиться применять знания о металлах в повседневной жизни.

Девиз урока: Я! МОГУ! САМ!

План урока:

Физические свойства металлов и применение металлов на основе их свойств.
«Очумелые ручки».
Задания для самостоятельной работы.

Ход урока

А что произойдёт, если вдруг изъять из употребления металлы, используемые в быту? Сколько мы испытаем трудностей и неудобств, если исчезнут одни только металлы? и далее рисую яркую картину применения металлов.

1. Простые вещества - металлы обладают рядом общих свойств: им присущ металлический блеск, ковкость, пластичность, высокая тепло- и электропроводность.

Физические свойства металлов объясняются особым строением кристаллической решётки (наличие свободных электронов) (рисунок №3)

а) агрегатное состояние - все твердые, исключение ртуть - единственно жидкий металл. Это его свойство нашло применение в градусниках для измерения температуры тела. При нагревании ртуть ,как жидкость , расширяется и поднимается вверх по трубочке в градуснике. По положению ртутного столбика мы определяем температуру тела. Чем выше температура тела, тем сильнее расширяется ртуть и, следовательно, выше поднимается ртутный столбик. Самый твёрдый – хром - режет стекло. Самые мягкие- калий, рубидий, цезий- легко режутся ножом.

б) высокая электропроводность - при нагревании уменьшается (колебание ионов- затрудняется движение электронов). Серебро, медь, золото, алюминий, железо (в порядке уменьшения).

в) высокая теплопроводность - закономерность та же. За счёт движения свободных электронов происходит быстрое выравнивание температуры в массе металла. Применение находит данное свойство при изготовлении печей для бани, при изготовлении радиаторов водяного отопления.

г) различная температура плавления – самая высокая температура плавления у вольфрама (3420) позволяет применять его при изготовлении спиралей для электрических ламп.

д) ковкость - изготовление различных изделий из железа в кузнице.

е) способность намагничиваться - железо, кобальт, никель. Находит применение при изготовлении магнитов.

ж) пластичность - способность изменять свою форму при ударе, прокатываться в тонкие листы, вытягиваться в проволоку: золото, серебро, медь, алюминий. Из 1г золота можно вытянуть проволоку длиной 2 км.

Всем известна алюминиевая фольга. Алюминиевая фольга - это тонкий слой алюминия, в котором отлично сохраняются продукты питания, кофе, чай, лекарства, корма для домашних животных и многое другое.

Оловянная фольга, которая используется для заворачивания лучших сортов шоколада.

з) металлический блеск - хорошо отражают световые лучи. Золото отражает ультрафиолетовые лучи, используют в космонавтике, поэтому иллюминаторы скафандров космонавтов тонируют золотом.

Зеркало состоит из гладкого стекла, на которое наносят очень тонкий слой металла. Часто зеркала покрывают серебром, потому что оно прекрасно отражает свет.

2. «Очумелые ручки» (с демонстрацией опыта).

Почему человек познакомился вначале с золотом и серебром? - Человек познакомился с теми металлами, которые в природе встречаются в самородном виде.

Золото-это драгоценный металл.
Золото-это благородный металл.
Золото-это редкий металл.
Золото-это красивый металл.
Золото-это царь металлов.

«Цыганское золото» - минерал пирит, который имеет такой же блеск и цвет, как и само золото. Его легко принять за самородок золота. Поэтому в народе говорят: «Не всё золото, что блестит». Золото не вступает в реакцию с другими веществами, которые с ним соприкасаются, поэтому и не меняет цвет со временем

Как почистиь «грязное» золото?

1. Золотые кольца и серьги будут блестеть сильнее, если подержать их в солёной воде.

2. Гладкое золотое колечко можно чистить губной помадой.

3. Чтобы вымыть золотые украшения , погрузите их в мыльную воду и осторожно протрите зубной щёткой.

Золото – мягкий металл, для придания твёрдости его сплавляют с медью.

Ювелирные изделия: проба 583 - в 1кг сплава содержится 583 г золота.

Как почистить « грязное» серебро?

Серебро со временем покрывается тёмным налётом и совсем не сверкает. В воздухе всегда есть немножко сернистых газов. Сернистые газы образуются при сгорании угля. Золото с ним не реагирует и остаётся чистым и сияющим. А серебро реагирует. Частички серебра соединяются с частичками сернистых газов, и получается тёмное вещество- сернистое серебро. Его можно счистить – и серебро засияет снова.

Что нужно сделать?

Возьми алюминиевую кастрюлю (или любую другую) и накроши туда обрезков обычной фольги. Её тоже делают из алюминия. Налей в кастрюлю воды, положи соды и тот серебряный предмет, который надо почистить . Прокипяти всё это. Предмет должен быть только из металла, серебра.

Что должно произойти?

Тёмный налёт исчезнет, серебро заблестит как новенькое.

Почему?

Потому что частички соды вместе с частичками алюминия «отщипнут» серу от сернистого серебра. Остаётся одно серебро, а налёт исчезнет.

Серебро - металл , способный убивать микробы. Серебряные чаши, ложки, бокалы ценили в древности. Считалось, что люди, которые едят из серебряной посуды меньше болеют. Уже в наше время учёные точно установили, что частички серебра переходят из ложки или чашки в пищу и предохраняют от микробов- не пускают их в организм. Если погрузить в воду изделие из серебра на некоторое время , то мы получим «серебряную воду» или воду налить в серебряный сосуд, то получим «святую воду», так делают в церкви. И если на время поместить в такую воду семена, они быстрее прорастают, их всхожесть увеличивается. Срезанные цветы дольше стоят в «серебряной воде».

«Химический» анекдот.

-Сыночек, вот тебе серебряная ложечка. Будешь класть её в стакан с чаем. Серебро убивает микробы.

-Так что же, я буду пить чай с дохлыми микробами?

3. Задания для самостоятельной работы.

2. Заполните таблицу.

Свойство металла	Примеры металлов, у которых свойство наиболее выражено	Область применения
Пластичность
Электропроводность
Теплопроводность
Металлический блеск
Твёрдость
Ковкость

3. Запишите признаки, по которым можно различить пластины, изготовленные:

а) из алюминия и меди б) из свинца и алюминия в) из серебра и графита

4. Задание рисунок №1

5. Задание рисунок №2

Подведение итогов.

Чем был значим для вас учебный материал?

Как вы думаете, где в жизни могут пригодиться знания, которые вы получили при изучении этой темы?

xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai

Жесткость-мягкость воды | Вода и ее значение

water_jestk Жесткостью называют свойство воды, обусловленное наличием в ней растворимых солей кальция и магния.

Понятие жесткости воды принято связывать с катионами кальция (Са2+) и в меньшей степени магния (Mg2+). В действительности, все двухвалентные катионы в той или иной степени влияют на жесткость. Они взаимодействуют с анионами, образуя соединения (соли жесткости), способные выпадать в осадок. Одновалентные катионы (например, натрий Na+) таким свойством не обладают.

На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столько небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, "вклад" в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ba2+).

Различают следующие виды жесткости. Общая жесткость - определяется суммарной концентрацией ионов кальция и магния. Представляет собой сумму карбонатной (временной) и некарбонатной (постоянной) жесткости. Карбонатная жесткость - обусловлена наличием в воде гидрокарбонатов и карбонатов (при рН>8.3) кальция и магния. Данный тип жесткости почти полностью устраняется при кипячении воды и поэтому называется временной жесткостью. При нагреве воды гидрокарбонаты распадаются с образованием угольной кислоты и выпадением в осадок карбоната кальция и гидроксида магния. Некарбонатная жесткость - обусловлена присутствием кальциевых и магниевых солей сильных кислот (серной, азотной, соляной) и при кипячении не устраняется (постоянная жесткость).

Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов. Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород. Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%). С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Ca2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л, содержание же ионов магния (Mg2+) в высокоминерализованных водах может достигать несколько граммов, а в соленых озерах - десятков граммов на один литр воды.

В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки-сотни мг-экв/дм3).

Влияние жесткости на качество воды

water_glass1 С точки зрения применения воды для питьевых нужд, ее приемлемость по степени жесткости может существенно варьироваться в зависимости от местных условий. Порог вкуса для иона кальция лежит (в пересчете на мг-эквивалент) в диапазоне 2-6 мг-экв/л, в зависимости от соответствующего аниона, а порог вкуса для магния и того ниже. В некоторых случаях для потребителей приемлема вода с жесткостью выше 10 мг-экв/л. Высокая жесткость ухудшает органолептические свойства воды, придавая ей горьковатый вкус и оказывая отрицательное действие на органы пищеварения. Всемирная Организация Здравоохранения не предлагает какой-либо рекомендуемой величины жесткости по показаниям влияния на здоровье. В материалах ВОЗ говорится о том, что хотя ряд исследований и выявил статистически обратную зависимость между жесткостью питьевой воды и сердечно-сосудистыми заболеваниями, имеющиеся данные недостаточны для вывода о причинном характере этой связи. Аналогичным образом, однозначно не доказано, что мягкая вода оказывает отрицательный баланс минеральных веществ в организме человека.

Вместе с тем, в зависимости от рН и щелочности, вода с жесткостью выше 4 мг-экв/л может вызвать в распределительной системе отложение шлаков и накипи (карбоната кальция), особенно при нагревании. Именно поэтому нормами Котлонадзора вводятся очень строгие требования к величине жесткости воды, используемой для питания котлов (0,05-0,1 мг-экв/л).

Кроме того, при взаимодействии солей жесткости с моющими веществами (мыло, стиральные порошки, шампуни) происходит образование "мыльных шлаков" в виде пены. Это приводит не только к значительному перерасходу моющих средств. Такая пена после высыхания остается в виде налета на сантехнике, белье, человеческой коже, волосах (неприятное чувство "жестких" волос хорошо известно многим).

Главным отрицательным воздействием этих шлаков на человека является то, что они разрушают естественную жировую пленку, которой всегда покрыта нормальная кожа и забивают ее поры. Признаком такого негативного воздействия является характерный "скрип" чисто вымытой кожи или волос.

Оказывается, что вызывающее у некоторых раздражение чувство "мылкости" после пользования мягкой водой является признаком того, что защитная жировая пленка на коже цела и невредима. Именно она и скользит. В противном случае, приходится тратиться на лосьоны, умягчающие и увлажняющие кремы и прочие хитрости для восстановления той защиты кожи, которой нас и так снабдила матушка Природа.

Вместе с тем, необходимо упомянуть и о другой стороне медали. Мягкая вода с жесткостью менее 2 мг-экв/л имеет низкую буферную емкость (щелочность) и может, в зависимости от уровня рН и ряда других факторов, оказывать повышенное коррозионное воздействие на водопроводные трубы. Поэтому, в ряде применений (особенно в теплотехнике) иногда приходится проводить специальную обработку воды с целью достижения оптимального соотношения между жесткостью воды и ее коррозионной активностью.

www.coral-club34.ru