Proprietăți ale metalelor și aliajelor (generale). Proprietăți fizice ale metalelor - Hypermarket de cunoștințe Proprietăți fizice ale chimiei metalelor 9

Subiectul lecției. „Proprietățile fizice ale metalelor” gradul 9

Profesor de chimie Vera Ivanova

Goluri : pentru a forma înțelegerea studenților cu privire la caracteristicile structurale ale atomilor de metal, proprietățile lor fizice generale și dependența proprietăților de tipul rețelei cristaline

Sarcini:

Educational: pentru a rezuma informații despre legătura chimică metalică și rețeaua cristalină a metalelor,

pentru a-și forma o idee despre natura proprietăților fizice

În curs de dezvoltare: capacitatea de a forma, analiza, lucra cu tabele, text, observa, trage concluzii

Educational : intensificarea activitatii cognitive a elevilor, independenta, initiativa

Echipamente : colectare de probe de metal, tabele cuprinzând materiale privind proprietățile fizice ale metalelor, fișe cu sarcini, sistemul periodic al elementelor chimice ale D.I. Mendeleev

Forme de lucru: lucru individual, pereche

Tipul de lecție : învățarea de material nou

Motto-ul lecției „În primul rând, studiază chimia cât mai de aproape! Aceasta este știință uimitoare! Privirea ei îndrăzneață pătrunzătoare pătrunde în întunericul scoarței terestre ”M. Gorki.

În timpul orelor:

1. Moment organizatoric

Fără ce substanțe este de neconceput civilizația modernă?

Într-adevăr, metalele joacă un rol important în viața umană.

Cuvântul metal în traducere înseamnă al meu, al meu. V scoarța terestră există rezerve mari de minereuri metalice și polimetalice, care sunt folosite pentru obținerea metalelor.

2. Actualizarea cunoștințelor

Înainte de a trece la studiul noului material, să aflăm ce știm deja despre metale.

1. Unde sunt metalele din tabelul periodic al elementelor

2. Cum se modifică raza atomilor de metal în grupuri, în perioade

3. Cum se schimbă proprietățile metalice în grupuri, perioade

4. Care sunt caracteristicile structurale ale metalelor?

3. Explicarea noului material

Profesor.

Natura legăturii chimice metalice a fost discutată mai devreme în cursul clasei a VIII-a.

Care este natura legăturii metalice?

Care sunt caracteristicile rețelei metalice cristaline?

Faceți o diagramă a rețelei de cristal metalic de pe tablă.

În nodurile rețelei cristaline sunt localizați atât atomi neutri, cât și cationi metalici, legați prin intermediul unor electroni împărtășiți (numiți și gaz de electroni) aparținând întregului cristal. Acești electroni se mișcă liber și atrag cationii metalici, care sunt localizați în nodurile rețelei cristaline, asigurând stabilitatea acesteia.

Astfel, o legătură metalică este o legătură care apare în cristale ca rezultat al interacțiunii electrostatice a ionilor metalici încărcați pozitiv cu electronii liberi încărcați negativ. Legătura metalică este caracteristică metalelor și aliajelor lor.

Ce înțelegem prin proprietățile fizice ale unei substanțe?

Ce determină proprietățile fizice?

Cele mai importante proprietăți fizice ale metalelor sunt determinate de natura legăturii metalice, de structura rețelei cristaline ..

Luați în considerare o colecție de mostre de metal. Elevii lucrează cu mostre de metal.

1. Setați culoarea, transparența

2. Cum este exprimată capacitatea de a reflecta lumina?

3. Cum reacţionează mostrele de metal la acţiunea unui magnet?

4. Care sunt proprietățile fizice ale metalelor?

Care sunt proprietățile fizice generale ale metalelor?

Elevii notează: luciu metalic, duritate, plasticitate, conductivitate electrică și termică.

Elevii studiază tabelul proprietăților fizice ale metalelor, apoi, folosind aceste tabele, răspund la întrebări și scriu într-un caiet

Proprietățile fizice ale metalelor

Elevii notează proprietățile fizice într-un caiet, dau exemple.

Densitate. După densitate, metalele sunt împărțite în două grupe:

plămânii , densitate nu mai mult de 5 g / cm 3 –

greu , densitate mai mare de 5 g/cm 3 –

Cel mai ușor - litiu, densitate 0,53 g / cm 3 , cel mai greu - osmiu, densitate 22,6 g / cm 3

Temperatura. Metalele, în funcție de punctul de topire, sunt împărțite:

fuzibil , punctul de topire nu este mai mare de 1000° С -

refractar , punct de topire peste 1000° С -

Metalul cu cel mai scăzut punct de topire este mercurul t = -39 ° С , cel mai refractar este wolfram

t = 3340 ° С

Duritate. Duritatea metalelor este comparată cu duritatea diamantului și este împărțită în grupuri:

moale -

solid -

cel mai dur metal - crom, zgârieturi de sticlă, cel mai moale - metale alcaline, care sunt tăiate cu un cuțit

Conductivitate electrică.Conductivitatea electrică se explică prin prezența electronilor liberi, sub acțiunea unei tensiuni electrice aplicate, electronii care se mișcă haotic în metal dobândesc mișcare direcțională, apare un curent electric.

Argintul, cuprul, aurul, aluminiul au o conductivitate electrică ridicată.

Mercurul, plumbul, wolframul au conductivitate electrică scăzută

Conductivitate termică... Indicele de conductivitate termică al metalelor, de regulă, coincide cu indicele de conductivitate electrică.

Luciu metalic... Metalele sunt capabile să reflecte undele de lumină, magneziul și aluminiul sunt capabile să păstreze un luciu metalic chiar și în pulbere.

Culoare - cele mai multe metale sunt argintii, cu excepția galben-aur, cuprul - roșu-galben.

Plastic. Plasticitate - capacitatea de a schimba forma la impact, de a se întinde în sârmă, de a se rostogoli în foi subțiri. În seria Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe scade.

Proprietăți magnetice.Proprietățile magnetice sunt determinate de capacitatea metalelor de a fi atrase de exterior camp magneticși păstrează capacitatea de a fi magnetizat. Cele mai puternice proprietăți magnetice sunt: ​​fierul, nichelul, cobaltul. Aceste metale sunt numite feromagnetice (de la cuvântul latin ferrum - fier).

4. Consolidarea cunoștințelor

Elevii primesc carduri de teme și răspund la întrebări.

Cărți de misiuni.

Instrucțiuni de testare: alegeți un răspuns corect

Opțiunea 1

raspunsurile

1. Selectați un grup de elemente care conține doar metale

A) Cu K Mg C

B) Ba Zn Pb Li

B) Na Mn Br Fe

2, Indicați structura comună a lui Li și K

A) 1 electron la ultimul nivel electronic

B) același număr de nivele electronice

B) 2 electroni la ultimul nivel electronic

3.Nu este tipic pentru metalele din grupa 1A

A) starea de oxidare în compușii -1

B) starea de oxidare în compușii +1

B) formula generală a oxidului superior R 2 O

4. Proprietățile metalice ale calciului sunt mai slabe decât

a) potasiu

B) litiu

C) fierul

5. Metalele active includ

A) Cu Ag Ca Fe

B) Mg K Ba Ca

B) Pb Li Zn Sn

6. Metalele cu activitate scăzută includ

A) Hg Ag Cu

B) Ca Sr Ba

C) Cs Mg K

5. Rezumând lecția

Profesor:

Ce nou ați învățat despre proprietățile fizice ale metalelor?

Cum poți explica prezența proprietăților fizice comune într-un număr atât de mare de substanțe simple?

6 teme

Pregătiți mesaje despre rolul metalelor în viața noastră.

Toate metalele și aliaje metalice au anumite proprietăți. Proprietăți metale si aliajeîmpărțite în patru grupe: fizice, chimice, mecanice și tehnologice.

Proprietăți fizice... La proprietățile fizice metale si aliaje includ: densitatea, punctul de topire, conductibilitatea termică, dilatarea termică, căldura specifică, conductibilitatea electrică și capacitatea de magnetizare. Proprietățile fizice ale unor metale sunt prezentate în tabel:

Proprietățile fizice ale metalelor

Densitate. Se numește cantitatea de substanță conținută într-o unitate de volum densitate. Densitatea metalului poate varia în funcție de metoda de producere a acestuia și de natura prelucrării.

Temperaturatopire... Se numește temperatura la care metalul trece complet de la starea solidă la starea lichidă punct de topire. Fiecare metal sau aliaj are propriul său punct de topire. Cunoașterea punctului de topire al metalelor ajută la desfășurarea corectă a proceselor termice în timpul tratamentului termic al metalelor.

Conductivitate termică. Capacitatea corpurilor de a transfera căldură de la particulele mai calde la cele mai puțin încălzite se numește conductivitate termică. . Conductivitatea termică a unui metal este determinată de cantitatea de căldură care trece printr-o tijă de metal cu secțiunea transversală de 1 cm 2 , lungime 1 cm în termen de 1 sec. la o diferență de temperatură de 1 ° C.

Termicextensie.Încălzirea metalului la o anumită temperatură face ca acesta să se extindă.

Mărimea alungirii metalului la încălzire este ușor de determinat dacă este cunoscut coeficientul de dilatare liniară a metalului α. Coeficientul de dilatare volumetrică a metalului ß este egal cu Zα.

Specificcapacitate termică... Cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura 1 G substanțe la 1 ° C, se numește căldură specifică. Metalele, în comparație cu alte substanțe, au o capacitate termică mai mică, prin urmare sunt încălzite fără cheltuieli mari de căldură.

Conductivitate electrică. Capacitatea metalelor de a conduce curentul electric se numește conductivitate electrică. Principala mărime care caracterizează proprietățile electrice ale unui metal este rezistivitatea electrică ρ, adică rezistența pe care o are un fir dintr-un metal dat cu lungimea de 1 m la curent. și secțiunea 1 mm 2. Este definit în ohmi. Se numește inversul rezistivității electrice elekconductivitate.

Majoritatea metalelor au o conductivitate electrică ridicată, cum ar fi argintul, cuprul și aluminiul. Odată cu creșterea temperaturii, conductivitatea electrică scade, iar cu o scădere, crește.

Proprietăți magnetice. Proprietățile magnetice ale metalelor se caracterizează prin următoarele valori: inducția reziduală, forța coercitivă și permeabilitatea magnetică.

Inductie reziduala (Vr) se numește inducția magnetică care rămâne în probă după magnetizarea acesteia și îndepărtarea câmpului magnetic. Inducția reziduală se măsoară în gauss.

Forța coercitivă (NS) se numește puterea câmpului magnetic care trebuie aplicată probei pentru a reduce la zero inducția reziduală, adică pentru a demagnetiza proba. Forța coercitivă se măsoară în oersteds.

Permeabilitatea magnetică μ caracterizează capacitatea unui metal de a magnetiza sub el este determinată de formula

Fierul, nichelul, cobaltul și gadoliniul sunt atrase de câmpul magnetic extern mult mai puternic decât alte metale și își păstrează constant capacitatea de magnetizare. Aceste metale sunt numite feromagnetice (din latinescul ferrum - fier), iar proprietățile lor magnetice se numesc feromagnetism. Când este încălzit la o temperatură de 768 ° C (temperatura Curie), feromagnetismul dispare și metalul devine nemagnetic.

Proprietăți chimice. Proprietățile chimice ale metalelor și aliaje metalice numiți proprietățile care determină relația lor cu efectele chimice ale diferitelor medii active. Fiecare metal sau aliaj de metal are o anumită capacitate de a rezista acestor medii.

Influențe chimice mediile se manifestă în forme diferite: fierul ruginește, bronzul este acoperit cu un strat de oxid verde, oțel, atunci când este încălzit în cuptoare de stingere fără atmosferă protectoare, se oxidează, transformându-se în calcar și se dizolvă în acid sulfuric etc. Prin urmare, pentru utilizarea în practică a metalelor și aliajelor, trebuie sa le cunosti Proprietăți chimice... Aceste proprietăți sunt determinate de modificarea greutății probelor de testat pe unitatea de timp pe unitatea de suprafață. De exemplu, rezistența oțelului la formarea calcarului (rezistența la căldură) se stabilește prin creșterea greutății probelor timp de 1 oră cu 1 dm suprafata in grame (cresterea in greutate se obtine datorita formarii de oxizi).

Proprietăți mecanice. Proprietățile mecanice determină performanța aliaje metalice atunci când sunt expuse la forțe externe. Acestea includ rezistența, duritatea, elasticitatea, plasticitatea, rezistența la impact etc.

Pentru a determina proprietățile mecanice aliaje metalice sunt supuşi diferitelor încercări.

Procesde tracţiune(pauză). Aceasta este principala metodă de testare utilizată pentru a determina limita de proporționalitate σ pts, limita de curgere σ s, rezistență la tracțiune σ b alungirea relativă σ și contracția relativă ψ.

Pentru încercările de tracțiune se realizează eșantioane speciale - cilindrice și plate. Acestea pot fi de diferite dimensiuni, în funcție de tipul de mașină de încercare la tracțiune pe care metalul este testat la tracțiune.

Mașina de întindere funcționează astfel: proba de încercare este fixată în clemele capetelor și întinsă treptat cu o forță crescândă Rînainte de pauză.

La începutul testului la sarcini ușoare proba este deformată elastic, alungirea sa este proporțională cu creșterea sarcinii. Se numește dependența alungirii probei de sarcina aplicată legea proporționalității.

Se numește sarcina cea mai mare pe care o poate suporta o probă fără a se abate de la legea proporționalității inainte deresturi de proporționalitate:

σ pc = PP /Fo

FO mm 2.

Odată cu creșterea sarcinii, curba deviază în lateral, adică legea proporționalității este încălcată. Până la punctul P p deformarea probei a fost elastică. Deformarea se numește elastică dacă dispare complet după descărcarea probei. În practică, limita elastică pentru oțel este considerată egală cu limita de proporționalitate.

Cu o creștere suplimentară a sarcinii (peste punctul P e) curba începe să se abate semnificativ. Se numește cea mai mică sarcină la care proba este deformată fără o creștere vizibilă a sarcinii punct de randament:

σ s=Ps / Fo

Unde , kgf;

F o - aria secțiunii transversale inițiale a probei, mm 2. După limita de curgere, sarcina crește până la punctul P e, unde atinge maximul. Împărțind sarcina maximă la aria secțiunii transversale a probei, determinați rezistență la tracțiune:

σb = Pb / Fo,

F o - aria secțiunii transversale inițiale a probei, mm 2. La punctul P la eșantionul izbucnește. Modificarea probei după fractură este apreciată pe ductilitatea metalului, care este caracterizată prin alungirea relativă δ și contracția ψ.

Alungirea este înțeleasă ca raportul dintre creșterea lungimii probei după rupere și lungimea inițială, exprimată ca procent:

δ= l 1 - l 0 / l 0 · 100%

Unde l 1 este lungimea probei după ruptură, mm;

l 0 este lungimea inițială a probei, mm.

Constricția relativă este raportul dintre scăderea ariei secțiunii transversale a probei după ruptură și aria secțiunii transversale inițiale.

φ= F o- F 1 / F 0 · 100%,

Unde F o - aria secțiunii transversale inițiale a probei, mm 2;

F 1 - aria secțiunii transversale a probei în punctul de rupere (gât), mm 2.

Test de fluaj. Creep este o proprietate aliaje metalice se deformează plastic încet și continuu sub sarcină constantă și temperaturi ridicate. Scopul principal al testului de fluaj este de a determina limita de fluaj - magnitudinea tensiunii care acționează timp îndelungat la o anumită temperatură.

Pentru lucrul pieselor perioadă lungă de timp la temperaturi ridicate, luați în considerare numai rata de fluaj la un proces în stare de echilibru și setați condițiile limită, de exemplu, 1 ° / o la 1000 de ore. sau 1 °/o timp de 10.000 de ore.

Procesputerea impactului. Capacitatea metalelor de a rezista la socurile se numește duritate. Oțelurile de structură sunt supuse în principal testării la impact, deoarece trebuie să aibă nu numai valori ridicate de rezistență statică, ci și rezistență ridicată la impact.

Un eșantion de formă și dimensiune standard este prelevat pentru testare. Proba este tăiată la mijloc, astfel încât să se rupă în acest punct în timpul testului.

Proba este testată după cum urmează. O probă de testare este plasată pe suportul pendulului copra crestătură la pat . Pendul greutate G ridicat la o înălțime h 1 . La căderea de la această înălțime, pendulul cu tăișul de cuțit distruge proba, după care se ridică la o înălțime. h 2 .

Munca efectuată este determinată de greutatea pendulului și de înălțimea ridicării acestuia înainte și după distrugerea probei. A.

Cunoscând munca de distrugere a probei, calculăm rezistența la impact:

α La= A /F

Unde A- munca depusă la distrugerea probei, kgcm;

F - aria secțiunii transversale a probei la crestătură, cm 2.

CaleBrinell. Esența acestei metode este , că, folosind o presă mecanică, o bilă de oțel călit este presată în metalul de testare sub o anumită sarcină iar duritatea se determină din diametrul imprimării rezultate.

drumul lui Rockwell. Pentru a determina duritatea prin metoda Rockwell, se folosește un con de diamant cu un unghi de vârf de 120 °, sau o bilă de oțel cu diametrul de 1,58 mm.În această metodă, nu se măsoară diametrul indentării, ci adâncimea indentării conului de diamant sau a bilei de oțel. Duritatea este indicată de o săgeată indicatoare imediat după încheierea testului. Când testați părți întărite cu duritate mare, utilizați un con de diamant și o greutate de 150 kgf.În acest caz, duritatea este măsurată pe o scară CU si denota HRC. Dacă în timpul testului se iau o bilă de oțel și o greutate de 100 kgf, atunci duritatea este măsurată pe o scară. V si denota HRB. Când testați materiale foarte dure sau produse subțiri, utilizați un con de diamant și o greutate de 60 kgf.În acest caz, duritatea este măsurată pe o scară A si denota HRA.

Piesele pentru testarea durității pe un tester Rockwell trebuie să fie bine curățate și să nu aibă urme adânci. Metoda Rockwell permite testarea precisă și rapidă a metalelor.

modul Vickers . La determinarea durității prin metoda Vickers, se folosește ca vârf presat în material o piramidă de diamant tetraedrică cu un unghi între fețele de 136 °. Imprimarea rezultată este măsurată folosind un microscop în dispozitiv. Apoi, conform tabelului, se găsește numărul de duritate HV. Când măsurați duritatea, aplicați una dintre următoarele sarcini: 5, 10, 20, 30, 50, 100 kgf. Sarcinile mici fac posibilă determinarea durității produselor subțiri și a straturilor de suprafață ale pieselor nitrurate și cianurate. Dispozitivul Vickers este utilizat în mod obișnuit în laboratoare.

Metoda de determinare a microdurității . Această metodă este utilizată pentru a măsura duritatea straturilor de suprafață foarte subțiri și a unor componente structurale. aliaje metalice.

Microduritatea se determină cu ajutorul dispozitivului PMT-3, care constă dintr-un mecanism pentru presarea unei piramide de diamant sub o sarcină de 0,005-0,5 kgfși un microscop metalografic. În urma încercării se determină lungimea diagonalei amprentei obținute, după care se află valoarea durității din tabel. Microsecțiunile cu o suprafață lustruită sunt folosite ca probe pentru determinarea microdurității.

Metoda recul elastic... Pentru a determina duritatea prin metoda recul elastic, se folosește un dispozitiv Shor, care funcționează după cum urmează. Pe o suprafață bine curățată a piesei de testare de la înălțime H percutorul, dotat cu un vârf de diamant, cade. Lovind suprafața piesei, percutorul se ridică la o înălțime h. Numerele durității sunt numărate de-a lungul înălțimii de respingere a percutorului. Cu cât metalul de testat este mai dur, cu atât este mai mare înălțimea de rebound a percutorului și invers. Dispozitivul lui Shor este utilizat în principal pentru a testa duritatea arborilor cotiți mari, a capetelor de biele, a cilindrilor și a altor piese mari, a căror duritate este dificil de măsurat cu alte dispozitive. Dispozitivul lui Shor vă permite să verificați părțile solului fără a compromite calitatea suprafeței, dar rezultatele verificării nu sunt întotdeauna exacte.

Tabel de conversie a durității

Metoda de zgâriere. Această metodă, spre deosebire de cele descrise, se caracterizează prin faptul că nu numai deformarea elastică și plastică a materialului de testat are loc în timpul testării, ci și distrugerea acestuia.

În prezent, un dispozitiv, un detector de defecte inductiv DI-4, este utilizat pentru a verifica duritatea și calitatea tratamentului termic al țaglelor din oțel și pieselor finite fără distrugere. Acest dispozitiv funcționează pe curenți turbionari excitați prin alternanță câmp electromagnetic, care este creat de senzori în părțile controlate și standard.

Densitate. Aceasta este una dintre cele mai importante caracteristici ale metalelor și aliajelor. după densitate, metalele sunt împărțite în următoarele grupe:

plămânii(densitate nu mai mult de 5 g / cm 3) - magneziu, aluminiu, titan etc.:

greu- (densitate de la 5 la 10 g / cm 3) - fier, nichel, cupru, zinc, staniu etc. (acesta este grupul cel mai extins);

foarte greu(densitate peste 10 g/cm 3) - molibden, wolfram, aur, plumb etc.

Tabelul 2 prezintă valorile densității metalelor. (Acesta și următoarele tabele caracterizează proprietățile acelor metale care formează baza aliajelor pentru turnarea artistică).

Tabelul 2. Densitatea metalului.

Temperatură de topire.În funcție de punctul de topire, metalul este împărțit în următoarele grupe:

fuzibil(punctul de topire nu depășește 600 o С) - zinc, staniu, plumb, bismut etc.;

topire medie(de la 600 o C la 1600 o C) - acestea includ aproape jumătate din metale, inclusiv magneziu, aluminiu, fier, nichel, cupru, aur;

refractar(peste 1600 o C) - wolfram, molibden, titan, crom etc.

Mercurul este un lichid.

La fabricarea turnărilor artistice, punctul de topire al metalului sau aliajului determină alegerea unității de topire și a materialului de turnare refractar. Când se introduc aditivi în metal, punctul de topire, de regulă, scade.

Tabelul 3. Punctele de topire și de fierbere ale metalelor.

Căldura specifică. Aceasta este cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura unei unități de masă cu un grad. Capacitatea termică specifică scade odată cu creșterea numărului ordinal al elementului din tabelul periodic. Dependența capacității termice specifice a unui element în stare solidă de masa atomică este descrisă aproximativ de legea Dulong și Petit:

m a c m = 6.

Unde, m a- masă atomică; cm- capacitate termica specifica (J/kg* o C).

Tabelul 4 prezintă valorile capacității termice specifice a unor metale.

Tabelul 4. Căldura specifică a metalelor.

Căldura latentă de topire a metalelor. Această caracteristică (Tabelul 5), împreună cu capacitatea termică specifică a metalelor, determină în mare măsură puterea necesară a unității de topire. Uneori este necesară mai multă energie termică pentru a topi un metal cu punct de topire scăzut decât unul refractar. De exemplu, încălzirea cuprului de la 20 la 1133 o C necesită o energie termică de o ori și jumătate mai puțină decât încălzirea aceleiași cantități de aluminiu de la 20 la 710 o C.

Tabelul 5. Căldura latentă a metalului

Capacitate termica. Capacitatea termică caracterizează transferul de energie termică dintr-o parte a corpului în alta, sau mai bine zis, transferul molecular de căldură într-un mediu continuu, datorită prezenței unui gradient de temperatură. (tabelul 6)

Tabelul 6. Coeficientul de conductivitate termică a metalelor la 20 o С

Calitatea turnării artistice este strâns legată de conductivitatea termică a metalului. În procesul de topire, este important nu numai să se asigure suficient febră mare metal, dar și pentru a realiza o distribuție uniformă a temperaturii pe întregul volum al băii de lichid. Cu cât conductivitatea termică este mai mare, cu atât temperatura este distribuită mai uniform. În topirea cu arcul electric, în ciuda conductibilității termice ridicate a majorității metalelor, scăderea temperaturii pe secțiunea transversală a băii ajunge la 70-80 o С, iar pentru metalul cu conductivitate termică scăzută, această scădere poate ajunge la 200 o С și mai mult.

Conditii favorabile pentru a egaliza temperaturile sunt create prin topirea prin inducție.

Coeficientul de dilatare termică... Această valoare, care caracterizează modificarea dimensiunilor unei probe cu lungimea de 1 m atunci când este încălzită cu 1 o C, este importantă pentru prelucrarea smalțului (tabelul 7)

Coeficienții de dilatare termică ai bazei metalice și ai smalțului trebuie să fie cât mai apropiați posibil, astfel încât smalțul să nu crape după ardere. Majoritatea emailurilor, care reprezintă coeficientul dur al oxizilor de siliciu și al altor elemente, au un coeficient scăzut de dilatare termică. După cum a arătat practica, emailurile aderă foarte bine la fier, aur, mai puțin ferm - la cupru și argint. Se poate presupune că titanul este un material foarte potrivit pentru emailare.

Tabelul 7. Coeficientul de dilatare termică a metalelor.

Reflectivitatea. Aceasta este capacitatea unui metal de a reflecta unde luminoase de o anumită lungime, care este percepută de ochiul uman ca o culoare (tabelul 8). Culorile metalice sunt prezentate în tabelul 9.

Tabelul 8. Corespondența dintre culoare și lungimea de undă.

Tabelul 9. Culorile metalelor.

Metalele pure nu sunt practic folosite în arte și meșteșuguri. Pentru fabricarea diferitelor produse se folosesc aliaje, ale căror caracteristici de culoare diferă semnificativ de culoarea metalului de bază.

De-a lungul timpului, s-a acumulat o experiență uriașă în utilizarea diferitelor aliaje de turnare pentru fabricarea de bijuterii, articole de uz casnic, sculpturi și multe alte tipuri de turnare artistică. Cu toate acestea, relația dintre structura aliajului și reflectivitatea acestuia nu a fost încă dezvăluită.

1. Cum sunt situate metalele în tabelul periodic al lui DI Mendeleev? Care este diferența dintre structura atomilor metalici și structura atomilor nemetalici?
Metalele sunt localizate predominant în partea stângă și inferioară a tabelului periodic, adică. în principal în grupele I-III. Iar la nivel de energie externă, metalele au de obicei de la unu la trei electroni (deși sunt posibile excepții: antimoniul și bismutul au 5 electroni, iar poloniul are 6).

2. Cum diferă rețelele cristaline ale metalelor ca structură și proprietăți de rețelele cristaline ionice și atomice?
În nodurile rețelei cristaline metalice există ioni și atomi încărcați pozitiv, între care se mișcă electronii, iar în cel molecular și atomic. rețea cristalină moleculele și, respectiv, atomii sunt localizați la noduri.

3. Care sunt proprietățile fizice generale ale metalelor? Explicați aceste proprietăți pe baza înțelegerii dvs. despre legătura metalică.

4. De ce unele metale sunt ductile (de exemplu, cuprul), în timp ce altele sunt casante (de exemplu, antimoniul)?
Antimoniul are 5 electroni la nivelul energiei externe, cuprul are 1. Odată cu creșterea numărului de electroni, se asigură puterea straturilor individuale de ioni, împiedicând alunecarea liberă a acestora, reducând plasticitatea.

5. La „dizolvarea” în acid clorhidric 12,9 g dintr-un aliaj format din cupru și zinc, au primit 2,24 litri de hidrogen (NU). Calculați fracțiunile de masă (în procente) de zinc și cupru din acest aliaj.

6. Aliajul de cupru-aluminiu a fost tratat cu 60 g de acid clorhidric (fracția de masă a HCI - 10%). Calculați masa și volumul gazului degajat (n.o.).

PROBLEME DE TESTARE

1. Proprietățile metalice cele mai viu se manifestă printr-o substanță simplă, atomii căreia au structura unei învelișuri de electroni
1) 2e, 1e

2. Proprietățile metalice cele mai viu se manifestă printr-o substanță simplă, atomii căreia au structura unei învelișuri de electroni
4) 2e, 8e, 18e, 8e, 2e

3. Substanța solidă cu o rețea cristalină conduce bine curentul electric
3) metal

Densitate. Aceasta este una dintre cele mai importante caracteristici ale metalelor și aliajelor. după densitate, metalele sunt împărțite în următoarele grupe:

plămânii(densitate nu mai mult de 5 g / cm 3) - magneziu, aluminiu, titan etc.:

greu- (densitate de la 5 la 10 g / cm 3) - fier, nichel, cupru, zinc, staniu etc. (acesta este grupul cel mai extins);

foarte greu(densitate peste 10 g/cm 3) - molibden, wolfram, aur, plumb etc.

Tabelul 2 prezintă valorile densității metalelor. (Acesta și următoarele tabele caracterizează proprietățile acelor metale care formează baza aliajelor pentru turnarea artistică).

Tabelul 2. Densitatea metalului.

Temperatură de topire.În funcție de punctul de topire, metalul este împărțit în următoarele grupe:

fuzibil(punctul de topire nu depășește 600 o С) - zinc, staniu, plumb, bismut etc.;

topire medie(de la 600 o C la 1600 o C) - acestea includ aproape jumătate din metale, inclusiv magneziu, aluminiu, fier, nichel, cupru, aur;

refractar(peste 1600 o C) - wolfram, molibden, titan, crom etc.

Mercurul este un lichid.

La fabricarea turnărilor artistice, punctul de topire al metalului sau aliajului determină alegerea unității de topire și a materialului de turnare refractar. Când se introduc aditivi în metal, punctul de topire, de regulă, scade.

Tabelul 3. Punctele de topire și de fierbere ale metalelor.

Căldura specifică. Aceasta este cantitatea de energie necesară pentru a crește temperatura unei unități de masă cu un grad. Capacitatea termică specifică scade odată cu creșterea numărului ordinal al elementului din tabelul periodic. Dependența capacității termice specifice a unui element în stare solidă de masa atomică este descrisă aproximativ de legea Dulong și Petit:

m a c m = 6.

Unde, m a- masă atomică; cm- capacitate termica specifica (J/kg* o C).

Tabelul 4 prezintă valorile capacității termice specifice a unor metale.

Tabelul 4. Căldura specifică a metalelor.

Căldura latentă de topire a metalelor. Această caracteristică (Tabelul 5), împreună cu capacitatea termică specifică a metalelor, determină în mare măsură puterea necesară a unității de topire. Uneori este necesară mai multă energie termică pentru a topi un metal cu punct de topire scăzut decât unul refractar. De exemplu, încălzirea cuprului de la 20 la 1133 o C necesită o energie termică de o ori și jumătate mai puțină decât încălzirea aceleiași cantități de aluminiu de la 20 la 710 o C.

Tabelul 5. Căldura latentă a metalului

Capacitate termica. Capacitatea termică caracterizează transferul de energie termică dintr-o parte a corpului în alta, sau mai bine zis, transferul molecular de căldură într-un mediu continuu, datorită prezenței unui gradient de temperatură. (tabelul 6)

Tabelul 6. Coeficientul de conductivitate termică a metalelor la 20 o С

Calitatea turnării artistice este strâns legată de conductivitatea termică a metalului. În procesul de topire, este important nu numai să se asigure o temperatură suficient de ridicată a metalului, ci și să se realizeze o distribuție uniformă a temperaturii pe întregul volum al băii de lichid. Cu cât conductivitatea termică este mai mare, cu atât temperatura este distribuită mai uniform. În topirea cu arcul electric, în ciuda conductibilității termice ridicate a majorității metalelor, scăderea temperaturii pe secțiunea transversală a băii ajunge la 70-80 o С, iar pentru metalul cu conductivitate termică scăzută, această scădere poate ajunge la 200 o С și mai mult.

Topirea prin inducție creează condiții favorabile pentru egalizarea temperaturii.

Coeficientul de dilatare termică... Această valoare, care caracterizează modificarea dimensiunilor unei probe cu lungimea de 1 m atunci când este încălzită cu 1 o C, este importantă pentru prelucrarea smalțului (tabelul 7)

Coeficienții de dilatare termică ai bazei metalice și ai smalțului trebuie să fie cât mai apropiați posibil, astfel încât smalțul să nu crape după ardere. Majoritatea emailurilor, care reprezintă coeficientul dur al oxizilor de siliciu și al altor elemente, au un coeficient scăzut de dilatare termică. După cum a arătat practica, emailurile aderă foarte bine la fier, aur, mai puțin ferm - la cupru și argint. Se poate presupune că titanul este un material foarte potrivit pentru emailare.

Tabelul 7. Coeficientul de dilatare termică a metalelor.

Reflectivitatea. Aceasta este capacitatea unui metal de a reflecta unde luminoase de o anumită lungime, care este percepută de ochiul uman ca o culoare (tabelul 8). Culorile metalice sunt prezentate în tabelul 9.

Tabelul 8. Corespondența dintre culoare și lungimea de undă.

Tabelul 9. Culorile metalelor.

Metalele pure nu sunt practic folosite în arte și meșteșuguri. Pentru fabricarea diferitelor produse se folosesc aliaje, ale căror caracteristici de culoare diferă semnificativ de culoarea metalului de bază.

De-a lungul timpului, s-a acumulat o experiență uriașă în utilizarea diferitelor aliaje de turnare pentru fabricarea de bijuterii, articole de uz casnic, sculpturi și multe alte tipuri de turnare artistică. Cu toate acestea, relația dintre structura aliajului și reflectivitatea acestuia nu a fost încă dezvăluită.