Думаймо
Назвіть два поширених металевих сплави, які відрізняються за кольором від своїх компонентів.
Латунь — це сплав міді та цинку, який має характерний жовтий колір, що нагадує золото. У той час, як складники сплаву: мідь — червоного кольору і цинк — сріблясто-білого кольору.
Сталь — це сплав заліза з вуглецем, у якому вміст вуглецю зазвичай не перевищує 2% і має сріблясто-сірий колір. У той час, як складники сплаву: чисте залізо — сріблясто-білого кольору і вуглець — чорного кольору.
Виконаймо вправу
Напишіть рівняння реакцій. Візьміть до уваги, що складниками сполук металічних елементів, які утворюються, є двозарядні катіони.
Реакції взаємодії латуні з хлором.
Cu + 2Cl = CuCl2
Zn + 2Cl = ZnCl2
Реакція взаємодії латуні з хлоридною кислотою:
Zn + 2HCl = ZnCl2+ H2↑
Думаймо
У яких сферах використовують алюміній і мідь?
Сфери застосування алюмінію:
— металургія (алюмотермією одержують інші метали);
— будівництво (будівельні конструкції, віконні рами, фасади);
— авіаційна промисловість (в складі ракетного палива, в складі дюралюмінію — корпуси літаків);
— харчова промисловість (тара, пакування, фольга);
— побут (посуд, столові прибори);
— металообробна промисловість (в складі терміту — зварювальної суміші).
Сфери застосування міді:
— електротехніка (кабелі, двигуни);
— електромережі (електричні дроти);
— будівництво та архітектура (труби, покрівля, фасади);
— металургія (складник виплавлених сплавів).
Відшукаймо
За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про берилієву бронзу та її використання в аерокосмічній техніці.
Берилієва бронза — це високоміцний сплав міді (Cu) з вмістом берилію (Be) до 3%. Завдяки унікальному поєднанню високої міцності, електропровідності та стійкості до зносу є критично важливим матеріалом в аерокосмічній галузі. Вона забезпечує надійність роботи компонентів, що зазнають значних навантажень.
Відшукаймо
Ювелірні вироби виготовляють не із чистого золота, а з його твердіших сплавів з міддю і сріблом. За інформацією з інтернету з'ясуйте склад цих сплавів. Про що інформує проба, яку нанесено на золотій обручці або сережці?
Стерлінгове срібло (925 проба) — це сплав, що складається з 92,5% чистого срібла та 7,5% інших металів (зазвичай міді), що забезпечує міцність, довговічність та гарний блиск для ювелірних виробів і столового посуду.
Проба на золотих виробах (обручках, сережках) інформує про кількісний вміст чистого золота у сплаві (на 1000 частин).
ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ
Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про металеві сплави, їхній склад, а також використання металів і сплавів.
Сплави виготовляють сплавлянням двох або більшої кількості металів. Сплави мають кращі механічні властивості (твердість, міцність, стійкість до корозії) у порівнянні з чистими металами. Це розширює сфери їхнього застосування. Перероблення металобрухту є економічно та енергетично вигіднішим, а також сприяє збереженню природних ресурсів.
Думаймо
Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям.
Чи відрізняються властивості сплавів від властивостей окремих їх компонентів?
Так, відрізняються. Адже сплави виявляють як загальні властивості металів, так і нові, відсутні у кожного окремо взятого компонента.
ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ
Вправа 459
Чому металеві сплави використовують частіше за метали?
У більшості випадків чисті метали або економічно не вигідні, або їхні властивості не відповідають певним вимогам. Тому сьогодні частіше використовують сплави металів. Металеві сплави виявляють як загальні властивості металів, так і нові, відсутні у кожного окремо взятому металі. Так, сплав олова зі свинцем плавиться за меншої температури (180°С), ніж окремо олово (232°С) і свинець (327°С), тому цим сплавом паяти легше, ніж окремо оловом або свинцем. Так, чиста мідь погано піддається литтю, в той час, як бронза — сплав міді і олова — має чудові ливарні властивості. Так, звичайне залізо швидко ржавіє, а сплави цього металу із хромом і нікелем дуже стійкі у природних умовах.
Вправа 460
Чим відрізняється латунь від бронзи?
Латунь відрізняється від бронзи масовою часткою міді (Cu) і другим складником cплаву. Так латунь містить 54-90% заліза (Fe), решта становить цинк (Zn), а бронза — 70-96% заліза (Fe), решта становить олово (Sn).
Вправа 461
Чому одержання металу з відходів вигідніше, ніж його видобування з руди?
Процес перероблення відходів металів і сплавів є менш енерговитратним порівняно з одержанням металів із руд, тому економічно вигідніший. До того ж металічні руди є вичерпним і невідновлюваним природним ресурсом.
Вправа 462
Які фізичні та хімічні властивості, на вашу думку, повинні мати металеві сплави, що використовують у літакобудуванні?
У літакобудуванні використовують сплави (переважно алюмінієві, титанові та магнієві), які є легкими, міцними, термостійкими і стійкими до корозії. Прикладом є дюралюміній, або дюраль — легкий і міцний сплав, з якого виготовляють корпуси літаків.
Вправа 463
Перші монети незалежної України номіналом 2 копійки було виготовлено з алюмінію. Потім їх почали виготовляти зі сталі. Чому, на вашу думку, відбулася така заміна?
Заміна алюмінію на сталь у виробництві монет номіналом 2 копійки була зумовлена практичними та економічними причинами. Алюмінієві монети в обігу швидко зношувалися, а використання сталі, яка була дешевшою за алюміній, робило її більш економічно вигідним матеріалом для масового карбування, незважаючи на більшу вагу самої монети.
Вправа 464
Для визначення густини сплаву учениця зважила його зразок. Маса сплаву становила 100 г. Потім учениця взяла мензурку з поділками ємністю в 1 л, налила в неї воду об’ємом 600 мл і обережно занурила зразок сплаву. Об’єм води разом зі сплавом становив 640 мл. За результатами експерименту обчисліть густину сплаву.
Відомо: m(сплаву)=100 г
Знайти: ρ(сплаву)–?
Розв'язання
Обчислюємо об'єм сплаву.
V(сплаву)=640 мл – 600 мл = 40 мл
Обчислюємо густину сплаву
ρ(сплаву)=m(сплаву):V(сплаву)=100 г : 40 мл = 2,5 г/мл
Відповідь: густина сплаву 2,5 г/мл.
Вправа 465
Масові частки металів у спеціальній бронзі такі (у відсотках): Cu — 85, Sn — 9, Zn — 6. Атомів якого хімічного елемента в бронзі найменша кількість? Скільки атомів Купруму припадає на кожні 10 атомів цього елемента?
Відомо: w(Cu)=85%,w(Sn)=9%,w(Zn)=6%
Розв'язування
У масі сплаву 100 г міститься 85 г Cu, 9 г Sn, 6 г Zn
M(Сu)=64 г/моль, M(Sn)=119, M(Zn)=65 г/моль
Обчислюємо кількість речовини кожного металу в сплаві.
n(Cu)=m(Cu):M(Cu)=85 г : 64 г/моль=1,328 моль
n(Sn)=m(Sn):M(Sn)=9 г : 119 г/моль=0,076 моль
n(Zn)=m(Zn):M(Zn)=6 г : 65 г/моль=0,092 моль
0,076 моль < 0,092 моль < 1,328 моль.
Беручи до уваги те, що в 1 моль речовини міститься однакова кількість атомів,
робимо висновок, що найменша кількість атомів припадає на Станум Sn.
Знайдемо співвідношення атомів:
x:y=n(Cu):n(Sn)=1,328:0,076=(1,328:0,076):(0,076:0,076)=17,6:1
На 1 атом Стануму припадає 17,6 атомів Купруму, а на 10 атомів — у десять разів більше, тобто 176 (17,6 • 10 = 176) атомів.
Відповідь: найменшу кількість атомів має Станум Sn, 176 атомів Купруму Cu припадає на 10 атомів Стануму Sn.
Вправа 466
Порошок силуміну (сплав алюмінію із силіцієм) масою 5 г із масовою часткою силіцію 14 % спалили в надлишку кисню. Обчисліть масові частки оксидів в утвореній суміші сполук.
Відомо: m(Al,Si)=5 г, w(Si)=14%
Знайти: w(Al2O3)–?, w(SiO2)–?
Розв'язання
Обчислюємо масу оксидів.
m(Si) = m(Al,Si) • w(Si) = 5 г • 14% : 100% = 0,7 г
m(Al) = m(Al,Si) – m(Si) = 5 г – 0,7 г = 4,3 г
Запишемо два рівняння реакцій:
|
0,7 г х г
Si + O2 = SiO2
28 г 60 г
|
4,3 г у г
4Al + 3O2 = 2Al2O3
108 г 204 г
|
M(Si)=28 г/моль, маса 1 моль=28 г, M(SiO2)=60 г/моль, маса 1 моль=60 г
M(Al)=27 г/моль, маса 1 моль=27 г, а маса 4 моль=108 г
M(Al2О3)=102 г/моль, маса 1 моль=102 г, а маса 2 моль=204 г
х=m(SiO2)=0,7 г • 60 г : 28 г=1,5 г
y=m(Al2O3)=4,3 г • 204 г : 108 г = 8,12 г
Обчислюємо масу суміші.
m(суміші)=m(SiO2)+m(Al2O3)=1,5 г + 8,12 г=9,62 г
Обчислюємо масові частки оксидів в суміші.
w(SiO2) = m(SiO2) : m(cуміші) = 1,5 г : 9,62 г = 0,156, або 15,6%
w(Al2O3) = 100% – w(SiO2) = 100% – 15,6% = 84,4%
Відповідь: w(SiO2)=15,6%, w(Al2О3)=84,4%
Вправа 467
Необхідно створити новий металевий сплав для виготовлення обладнання, яке працюватиме на зовнішній поверхні підводного човна. Які компоненти сплаву і його властивості ви закладете в програму ШІ (штучного інтелекту)?
Компоненти сплаву титан (Ti), нікель (Ni), бо є корозійно стійкими, легкими, міцними, термостійкими.
Вправа 468
Підготуйте за матеріалами з інтернету повідомлення на тему «Сплави металів у ювелірній справі (історія, сьогодення)».
Ювелірні сплави — це суміші благородних металів (золото, срібло, платина, паладій) з додаванням міді, нікеля, цинку, олова для покращення міцності, стійкості до подряпин та зміни кольору прикрас. Сплав золота з паладієм за кольором нагадує платину, тому його називають «білим золотом». Сплав золота з міддю надає золоту червоного відтінку, тому його називають «червоним золотом». А сплав золота з міддю і додаванням заліза надає золоту рожевого відтінку, тому його називають «рожевим золотом». Стерлінгове срібло — це сплав, що складається з чистого срібла з додаванням міді.
Вправа 469
Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.
Сплави — alloys, сплави металів — metal alloys.
Вправа 470
Складіть двомовний словничок із ключових слів і словосполучень, виписаних вами з параграфів 40—44. Отримаєте словничок до розділу 4 підручника.
§ 40 Метали — metals, металічний зв'язок — metallic bond, делокалізовані електрони — delocalized electrons.
§ 41 Властивості металів — properties of metals, металічний блиск — metallic luster, електропровідність — conductivity, теплопровідність — thermal conductivity, ковкість — malleability, пластичність — plasticity.
§ 42 Окисно–відновна реакція — redox reaction, окисник — оxidizer, відновник — restorer.
§ 43 Руди — ore, металічні руди — metal ores.
§ 44 Сплави — alloys, сплави металів — metal alloys.
Вправа 471
Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.
| Навчальні досягнення (що я знаю та вмію) | Самооцінка |
| Знаю склад поширених металічних сплавів і іхні назви. | ... |
| Вмію порівняти властивості металів і їхніх сплавів. | ... |
| Знаю сфери використання металів і поширених сплавів. | ... |
| Знаю переваги отримання металів з металовмісних відходів. | ... |