1. Kovy reagujú s nekovmi.
2Me + n Hal 2 → 2 MeHal n
4Li + O2 = 2Li20
Alkalické kovy, s výnimkou lítia, tvoria peroxidy:
2Na + O2 \u003d Na202
2. Kovy stojace pred vodíkom reagujú s kyselinami (okrem dusičnej a sírovej konc.) za uvoľňovania vodíka
Me + HCl → soľ + H2
2 Al + 6 HCl -> 2 AlCl3 + 3 H2
Pb + 2 HCl → PbCl2↓ + H2
3. Aktívne kovy reagujú s vodou za vzniku alkálií a uvoľňujú vodík.
2Me+ 2n H20 -> 2Me(OH)n+ n H2
Produktom oxidácie kovu je jeho hydroxid - Me (OH) n (kde n je oxidačný stav kovu).
Napríklad:
Ca + 2H20 -> Ca (OH)2 + H2
4. Kovy so strednou aktivitou reagujú s vodou pri zahrievaní za vzniku oxidu kovu a vodíka.
2Me + nH20 -> Me20n + nH2
Oxidačným produktom pri takýchto reakciách je oxid kovu Me20n (kde n je oxidačný stav kovu).
3Fe + 4H20 → Fe203FeO + 4H2
5. Kovy stojace po vodíku nereagujú s vodou a kyslými roztokmi (okrem dusičnej a sírovej konc.)
6. Aktívnejšie kovy vytláčajú menej aktívne z roztokov ich solí.
CuSO4 + Zn \u003d ZnSO4 + Cu
CuSO 4 + Fe \u003d FeSO 4 + Cu
Aktívne kovy – zinok a železo nahradili meď v sírane a tvorili soli. Zinok a železo sa oxidujú a meď sa obnovuje.
7. Halogény reagujú s vodou a alkalickým roztokom.
Fluór, na rozdiel od iných halogénov, oxiduje vodu:
2H 2 O+2F 2 = 4HF + O 2 .
v chlade: Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2OCl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O vzniká chlorid a chlórnan
zahrievanie: 3Cl2+6KOH−→KClO3+5KCl+3H2O3Cl2+6KOH→t,∘CKClO3+5KCl+3H2O tvorí lorid a chlorečnan
8 Aktívne halogény (okrem fluóru) vytláčajú menej aktívne halogény z roztokov ich solí.
9. Halogény nereagujú s kyslíkom.
10. Amfotérne kovy (Al, Be, Zn) reagujú s roztokmi zásad a kyselín.
3Zn+4H2S04= 3 ZnS04+S+4H20
11. Horčík reaguje s oxidom uhličitým a oxidom kremičitým.
2Mg + C02 = C + 2MgO
Si02+2Mg=Si+2MgO
12. Alkalické kovy (okrem lítia) tvoria s kyslíkom peroxidy.
2Na + O2 \u003d Na202
3. Klasifikácia anorganických zlúčenín
Jednoduché látky - látky, ktorých molekuly pozostávajú z atómov rovnakého typu (atómov toho istého prvku). Pri chemických reakciách sa nemôžu rozkladať za vzniku iných látok.
Komplexné látky (alebo chemické zlúčeniny) - látky, ktorých molekuly pozostávajú z atómov rôznych typov (atómov rôznych chemických prvkov). Pri chemických reakciách sa rozkladajú za vzniku niekoľkých ďalších látok.
Jednoduché látky sú rozdelené do dvoch veľkých skupín: kovy a nekovy.
Kovy - skupina prvkov s charakteristickými kovovými vlastnosťami: pevné látky (s výnimkou ortuti) majú kovový lesk, sú dobrými vodičmi tepla a elektriny, kujné (železo (Fe), meď (Cu), hliník (Al), ortuť ( Hg), zlato (Au), striebro (Ag) atď.).
nekovy - skupina prvkov: tuhé, kvapalné (bróm) a plynné látky, ktoré nemajú kovový lesk, sú izolanty, krehké.
A komplexné látky sa zase delia do štyroch skupín alebo tried: oxidy, zásady, kyseliny a soli.
oxidy - sú to zložité látky, ktorých zloženie molekúl zahŕňa atómy kyslíka a niektoré ďalšie látky.
základy - Ide o komplexné látky, v ktorých sú atómy kovov spojené s jednou alebo viacerými hydroxylovými skupinami.
Z hľadiska teórie elektrolytickej disociácie sú zásady komplexné látky, ktorých disociáciou vo vodnom roztoku vznikajú katióny kovov (resp. NH4 +) a hydroxidové - anióny OH-.
kyseliny - sú to zložité látky, ktorých molekuly obsahujú atómy vodíka, ktoré možno nahradiť alebo zameniť za atómy kovov.
soľ - Ide o zložité látky, ktorých molekuly pozostávajú z atómov kovov a zvyškov kyselín. Soľ je produkt čiastočného alebo úplného nahradenia atómov vodíka kyseliny kovom.
Prvým materiálom, ktorý sa ľudia naučili využívať pre svoje potreby, je kameň. Avšak neskôr, keď si človek uvedomil vlastnosti kovov, kameň sa posunul ďaleko dozadu. Práve tieto látky a ich zliatiny sa stali najdôležitejším a hlavným materiálom v rukách ľudí. Vyrábali sa z nich domáce potreby, pracovné nástroje, stavali sa priestory. Preto v tomto článku zvážime, čo sú kovy, ktorých všeobecné charakteristiky, vlastnosti a použitie sú tak dôležité dodnes. Vskutku, doslova bezprostredne po dobe kamennej nasledovala celá galaxia kovových: meď, bronz a železo.
Kovy: všeobecná charakteristika
Čo spája všetkých predstaviteľov týchto jednoduchých látok? Samozrejme, ide o štruktúru ich kryštálovej mriežky, typy chemických väzieb a vlastnosti elektrónovej štruktúry atómu. Koniec koncov, odtiaľ charakteristické fyzikálne vlastnosti, ktoré sú základom používania týchto materiálov ľuďmi.
Najprv zvážte kovy ako chemické prvky periodického systému. V ňom sú umiestnené celkom voľne a zaberajú 95 buniek z dnes známych 115. Existuje niekoľko znakov ich umiestnenia vo všeobecnom systéme:
- Tvoria hlavné podskupiny skupín I a II, ako aj III, počnúc hliníkom.
- Všetky vedľajšie podskupiny pozostávajú iba z kovov.
- Sú umiestnené pod podmienenou uhlopriečkou od bóru po astat.
Na základe takýchto údajov je ľahké vidieť, že v pravej hornej časti systému sa zhromažďujú nekovy a zvyšok priestoru patrí prvkom, ktoré zvažujeme.
Všetky majú niekoľko vlastností elektronickej štruktúry atómu:
Všeobecná charakteristika kovov a nekovov umožňuje identifikovať vzory v ich štruktúre. Takže kryštálová mriežka prvej je kovová, špeciálna. Jeho uzly obsahujú niekoľko typov častíc naraz:
- ióny;
- atómy;
- elektróny.
Vo vnútri sa hromadí bežný oblak, nazývaný elektrónový plyn, ktorý vysvetľuje všetky fyzikálne vlastnosti týchto látok. Typ chemickej väzby v kovoch je s nimi rovnaký.
Fyzikálne vlastnosti
Existuje množstvo parametrov, ktoré spájajú všetky kovy. Ich všeobecné charakteristiky z hľadiska fyzikálnych vlastností sú nasledovné.
Uvedené parametre sú všeobecnou charakteristikou kovov, teda všetkým, čo ich spája do jednej veľkej rodiny. Treba však pochopiť, že z každého pravidla existujú výnimky. Okrem toho existuje príliš veľa prvkov tohto druhu. Preto aj v rámci samotnej rodiny existujú rozdelenia do rôznych skupín, ktorým sa budeme venovať nižšie a pre ktoré uvedieme charakteristické znaky.
Chemické vlastnosti
Z hľadiska vedy chémie sú všetky kovy redukčnými činidlami. A veľmi silný. Čím menej elektrónov vo vonkajšej úrovni a čím väčší je atómový polomer, tým silnejší je kov podľa špecifikovaného parametra.
Výsledkom je, že kovy sú schopné reagovať s:
Toto je len všeobecný prehľad chemických vlastností. Koniec koncov, pre každú skupinu prvkov sú čisto individuálne.
kovy alkalických zemín
Všeobecné vlastnosti kovov alkalických zemín sú nasledovné:
Kovy alkalických zemín sú teda bežnými prvkami rodiny s, vykazujúce vysokú chemickú aktivitu a sú silnými redukčnými činidlami a dôležitými účastníkmi biologických procesov v tele.
alkalických kovov
Všeobecná charakteristika začína ich menom. Dostali ho pre schopnosť rozpúšťať sa vo vode, vytvárať alkálie – žieravé hydroxidy. Reakcie s vodou sú veľmi prudké, niekedy horľavé. Tieto látky sa v prírode nenachádzajú vo voľnej forme, pretože ich chemická aktivita je príliš vysoká. Reagujú so vzduchom, vodnou parou, nekovmi, kyselinami, oxidmi a soľami, teda takmer so všetkým.
Je to spôsobené ich elektronickou štruktúrou. Na vonkajšej úrovni je len jeden elektrón, ktorý ľahko rozdajú. Sú to najsilnejšie redukčné činidlá, a preto ich získanie v čistej forme trvalo pomerne dlho. Prvýkrát to urobil Humphry Davy už v 18. storočí elektrolýzou hydroxidu sodného. Teraz sa touto metódou ťažia všetci zástupcovia tejto skupiny.
Všeobecnou charakteristikou alkalických kovov je tiež to, že tvoria prvú skupinu hlavnej podskupiny periodického systému. Všetky sú dôležitými prvkami, ktoré tvoria mnohé cenné prírodné zlúčeniny využívané človekom.
Všeobecná charakteristika kovov skupín d a f
Do tejto skupiny prvkov patria všetky prvky, ktorých oxidačný stav sa môže meniť. To znamená, že v závislosti od podmienok môže kov pôsobiť ako oxidačné činidlo aj ako redukčné činidlo. Takéto prvky majú veľkú schopnosť vstupovať do reakcií. Medzi nimi je veľké množstvo amfotérnych látok.
Spoločným názvom všetkých týchto atómov sú prechodné prvky. Dostali ho za to, že svojimi vlastnosťami skutočne stoja akoby v strede medzi typickými kovmi s-rodiny a nekovmi p-rodiny.
Všeobecná charakteristika prechodných kovov znamená označenie ich podobných vlastností. Sú to nasledovné:
- veľký počet elektrónov na vonkajšej úrovni;
- veľký atómový polomer;
- niekoľko stupňov oxidácie (od +3 do +7);
- sú na d- alebo f-podúrovni;
- tvoria 4-6 veľkých období systému.
Ako jednoduché látky sú kovy tejto skupiny veľmi pevné, ťažné a kujné, preto majú veľký priemyselný význam.
Vedľajšie podskupiny periodického systému
Všeobecné charakteristiky kovov sekundárnych podskupín sa úplne zhodujú s charakteristikami prechodných podskupín. A to nie je prekvapujúce, pretože v skutočnosti je to presne to isté. Ide len o to, že vedľajšie podskupiny systému tvoria práve zástupcovia rodín d a f, teda prechodné kovy. Preto môžeme povedať, že tieto pojmy sú synonymá.
Najaktívnejšie a najdôležitejšie z nich sú prvý rad 10 zástupcov od skandia po zinok. Všetky majú veľký priemyselný význam a človek ich často využíva najmä na tavenie.
Zliatiny
Všeobecná charakteristika kovov a zliatin umožňuje pochopiť, kde a ako je možné tieto látky použiť. Takéto zlúčeniny prešli v posledných desaťročiach veľkými premenami, pretože sa objavuje a syntetizuje stále viac nových aditív na zlepšenie ich kvality.
Najznámejšie zliatiny súčasnosti sú:
- mosadz;
- dural;
- liatina;
- oceľ;
- bronz;
- vyhrám;
- nichrom a ďalšie.
Čo je zliatina? Ide o zmes kovov získaných tavením v špeciálnych peciach. Deje sa tak s cieľom získať produkt, ktorý má lepšie vlastnosti ako čisté látky, ktoré ho tvoria.
Porovnanie vlastností kovov a nekovov
Ak hovoríme o všeobecných vlastnostiach, potom sa charakteristiky kovov a nekovov budú líšiť v jednom veľmi významnom bode: pre druhé nemožno rozlíšiť podobné vlastnosti, pretože sa značne líšia vo svojich prejavených vlastnostiach, fyzikálnych aj chemických.
Preto je nemožné vytvoriť takúto charakteristiku pre nekovy. Je možné len samostatne zvážiť zástupcov každej skupiny a opísať ich vlastnosti.
CHEMICKÉ VLASTNOSTI KOVOV
Podľa chemických vlastností sa kovy delia na:1 ) Aktívne (alkalické kovy a kovy alkalických zemín, Mg, Al, Zn atď.)
2) Kovypriemerná aktivita (Fe, Cr, Mn, atď.);
3 ) Neaktívne (Cu, Ag)
4) ušľachtilé kovy – Au, Pt, Pd atď.
V reakciách - iba redukčné činidlá. Atómy kovu ľahko darujú elektróny z vonkajšej (a niektoré z nich z predvonkajšej) elektrónovej vrstvy a menia sa na kladné ióny. Možné oxidačné stavy Me Nižšie 0,+1,+2,+3 Vyššie +4,+5,+6,+7,+8
1. INTERAKCIA S NEKOVOVMI
1. S VODÍKOM
Kovy skupín IA a IIA reagujú pri zahrievaní, okrem berýlia. Vznikajú tuhé nestabilné látky hydridy, iné kovy nereagujú.
2K + H2 = 2KH (hydrid draselný)
Ca + H2 = CaH2
2. S KYSLÍKOM
Všetky kovy reagujú okrem zlata a platiny. Reakcia so striebrom prebieha pri vysokých teplotách, ale oxid strieborný (II) prakticky nevzniká, pretože je tepelne nestabilný. Alkalické kovy za normálnych podmienok tvoria oxidy, peroxidy, superoxidy (lítium - oxid, sodík - peroxid, draslík, cézium, rubídium - superoxid
4Li + O2 = 2Li2O (oxid)
2Na + O2 = Na2O2 (peroxid)
K+O2=KO2 (superoxid)
Zvyšné kovy hlavných podskupín tvoria za normálnych podmienok oxidy s oxidačným stavom rovným číslu skupiny 2Сa + O2 = 2СaO
2Сa+O2=2СaO
Kovy sekundárnych podskupín tvoria za normálnych podmienok a pri zahriatí oxidy, oxidy rôzneho stupňa oxidácie a železné kamene Fe3O4 (Fe⁺²O∙Fe2⁺³O3)
3Fe + 202 = Fe304
4Cu + O2 = 2Cu2⁺10 (červená) 2Cu + O2 = 2Cu⁺20 (čierna);
2Zn + O₂ = ZnO 4Cr + 3O2 = 2Cr2O3
3. S HALOGÉNMI
halogenidy (fluoridy, chloridy, bromidy, jodidy). Alkalické za normálnych podmienok so vznietením F, Cl, Br:
2Na + Cl2 = 2NaCl (chlorid)
Alkalické zeminy a hliník reagujú za normálnych podmienok:
Sa+Cl2=SaCl2
2Al+3Cl2 = 2AlCl3
Kovy sekundárnych podskupín pri zvýšených teplotách
Cu + Cl2 = Cu⁺²Cl₂ Zn + Cl2 = ZnCl2
2Fe + ЗС12 = 2Fe⁺³Cl3 chlorid železitý (+3) 2Cr + 3Br2 = 2Cr⁺3Br3
2Cu + I2 = 2Cu⁺1I(neexistuje žiadny jodid meďnatý (+2)!)
4. INTERAKCIA SO sírou
pri zahrievaní aj s alkalickými kovmi, s ortuťou za normálnych podmienok. Všetky kovy reagujú okrem zlata a platiny
ssivá – sulfidy: 2K + S = K2S 2Li+S = Li2S (sulfid)
Sa+S=SaS(sulfid) 2Al+3S = Al2S3 Cu + S = Cu⁺²S (čierna)
Zn + S = ZnS 2Cr + 3S = Cr2⁺³S3 Fe + S = Fe⁺²S
5. INTERAKCIA S FOSFOROM A DUSÍKOM
netesnosti pri zahrievaní (výnimka: lítium s dusíkom za normálnych podmienok):
s fosforom - fosfidmi: 3Ca + 2 P= Ca3P2,
S dusíkom - nitridy 6Li + N2 = 3Li2N (nitrid lítny) (n.o.) 3Mg + N2 = Mg3N2 (nitrid horečnatý) 2Al + N2 = 2A1N 2Cr + N2 = 2CrN 3Fe + N2 = Fe₂3ºº³³³³³
6. INTERAKCIA S UHLÍKOM A KREMÍKOM
tečie pri zahrievaní:
S uhlíkom vznikajú karbidy.S uhlíkom reagujú len najaktívnejšie kovy. Z alkalických kovov tvoria karbidy lítium a sodík, draslík, rubídium, cézium neinteragujú s uhlíkom:
2Li + 2C = Li2C2, Ca + 2C = CaC2
Kovy - d-prvky tvoria zlúčeniny nestechiometrického zloženia ako tuhé roztoky s uhlíkom: WC, ZnC, TiC - používajú sa na získanie supertvrdých ocelí.
s kremíkom - silicidy: 4Cs + Si = Cs4Si,
7. INTERAKCIA KOVOV S VODOU:
Kovy, ktoré v elektrochemickom rade napätí dosahujú vodík, reagujú s vodou Alkalické kovy a kovy alkalických zemín reagujú s vodou bez zahrievania, pričom vznikajú rozpustné hydroxidy (zásady) a vodík, hliník (po deštrukcii oxidového filmu - amalgácia), horčík pri zahrievaní , tvoria nerozpustné zásady a vodík .
2Na + 2HOH = 2NaOH + H2
Sa + 2HOH = Ca(OH)2 + H2
2Al + 6H20 = 2Al(OH)3 + ZH2
Zvyšné kovy reagujú s vodou iba v horúcom stave, pričom vznikajú oxidy (železo - železný kameň)
Zn + H2O = ZnO + H2 3Fe + 4HOH = Fe3O4 + 4H2 2Cr + 3H20 = Cr203 + 3H2
8 S KYSLÍKOM A VODOU
Železo a chróm na vzduchu ľahko oxidujú v prítomnosti vlhkosti (hrdzavenie)
4Fe + 302 + 6H20 = 4Fe(OH)3
4Cr + 302 + 6H20 = 4Cr(OH)3
9. INTERAKCIA KOVOV S OXIDMI
Kovy (Al, Mg, Ca), redukujú nekovy alebo menej aktívne kovy z ich oxidov pri vysokej teplote → nekovy alebo nízkoaktívne kovy a oxidy (kalciumtermia, magnéziotermia, aluminotermia)
2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3 3Са + Cr₂O₃ = 3СаО + 2Cr (800 °C) 8Al + 3Fe3O4 = 4Al2O3 + 9Fe (termit) 2Mg + CO2 = 2MgO + CO2C02 = MgO + CO2O = N2MgO + CO2C02 2Cu + 2NO = 2CuO + N2 3Zn + SO2 = ZnS + 2ZnO
10. S OXIDMI
Kovy železo a chróm reagujú s oxidmi, čím sa znižuje stupeň oxidácie
Cr + Cr2⁺³O3 = 3Cr⁺²O Fe+ Fe2⁺³O3 = 3Fe⁺²O
11. INTERAKCIA KOVOV S ALKALI
S alkáliami interagujú len tie kovy, ktorých oxidy a hydroxidy majú amfotérne vlastnosti ((Zn, Al, Cr (III), Fe (III) atď. MELT → soľ kovu + vodík.
2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + H2 (zinečnan sodný)
2Al + 2(NaOH H20) = 2NaAl02 + 3H2
RIEŠENIE → komplexná soľ kovu + vodík.
2NaOH + Zn0 + 2H2O = Na2 + H2 (tetrahydroxozinkát sodný) 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + 3H2
12. INTERAKCIA S KYSELINAMI (OKREM HNO3 a H2SO4 (konc.)
Kovy stojace v elektrochemickom rade napätí kovov naľavo od vodíka ho vytláčajú zo zriedených kyselín → soľ a vodík
Pamätajte! Kyselina dusičná nikdy neuvoľňuje vodík pri interakcii s kovmi.
Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2
Al + 2HC1 = Al+3Cl3 + H2
13. REAKCIE SO SOĽOU
Aktívne kovy vytláčajú menej aktívne kovy zo solí. Obnova z riešení:
CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu
FeSO4 + Cu =REAKCIENIE
Mg + CuCl2(pp) = MgCl2+Su
Získavanie kovov z tavenín ich solí
3Na+ AlCl3 = 3NaCl + Al
TiCl2 + 2Mg = MgCl2 + Ti
Kovy skupiny B reagujú so soľami, čím sa znižuje ich oxidačný stav.
2Fe⁺3Cl3 + Fe = 3Fe⁺2Cl2
Vlastnosti kovov.
1. Základné vlastnosti kovov.
Vlastnosti kovov sa delia na fyzikálne, chemické, mechanické a technologické.
Fyzikálne vlastnosti zahŕňajú: farbu, špecifickú hmotnosť, tavivosť, elektrickú vodivosť, magnetické vlastnosti, tepelnú vodivosť, rozťažnosť pri zahrievaní.
K chemickej - oxidovateľnosť, rozpustnosť a odolnosť proti korózii.
K mechanickému - pevnosť, tvrdosť, elasticita, viskozita, plasticita.
K technologickým - kaliteľnosť, tekutosť, kujnosť, zvariteľnosť, obrobiteľnosť.
1. Fyzikálne a chemické vlastnosti.
Farba. Kovy sú nepriehľadné, t.j. neprepúšťajú svetlo a v tomto odrazenom svetle má každý kov svoj špeciálny odtieň - farbu.
Z technických kovov je farebná len meď (červená) a jej zliatiny. Farba ostatných kovov sa pohybuje od oceľovosivej po striebristo bielu. Najtenšie filmy oxidov na povrchu kovových výrobkov im dodávajú ďalšie farby.
Špecifická hmotnosť. Hmotnosť jedného kubického centimetra látky vyjadrená v gramoch sa nazýva špecifická hmotnosť.
Podľa špecifickej hmotnosti sa rozlišujú ľahké kovy a ťažké kovy. Z technických kovov je najľahší horčík (merná hmotnosť 1,74), najťažší je volfrám (špecifická hmotnosť 19,3). Špecifická hmotnosť kovov závisí do určitej miery od spôsobu ich výroby a spracovania.
Taviteľnosť. Schopnosť prejsť pri zahrievaní z pevného do kvapalného skupenstva je najdôležitejšou vlastnosťou kovov. Pri zahrievaní prechádzajú všetky kovy z pevného do kvapalného stavu a pri ochladzovaní roztaveného kovu z kvapalného do tuhého stavu. Teplota topenia technických zliatin nemá jeden konkrétny bod topenia, ale rozsah teplôt, niekedy dosť významný.
Elektrická vodivosť. Vodivosť je prenos elektriny voľnými elektrónmi. Elektrická vodivosť kovov je tisíckrát vyššia ako elektrická vodivosť nekovových telies. So stúpajúcou teplotou elektrická vodivosť kovov klesá a pri znižovaní teploty sa zvyšuje. Pri približovaní sa k absolútnej nule (-273 0 С) sa elektrická vodivosť kovov pohybuje od +232 0 (cín) do 3370 0 (volfrám) na neurčito. Väčšina sa zvyšuje (odpor klesne takmer na nulu).
Elektrická vodivosť zliatin je vždy nižšia ako elektrická vodivosť jednej zo zložiek tvoriacich zliatiny.
Magnetické vlastnosti. Iba tri kovy sú jednoznačne magnetické (feromagnetické): železo, nikel a kobalt, ako aj niektoré z ich zliatin. Pri zahriatí na určité teploty strácajú tieto kovy aj svoje magnetické vlastnosti. Niektoré zliatiny železa nie sú feromagnetické ani pri izbovej teplote. Všetky ostatné kovy sa delia na paramagnetické (priťahované magnetmi) a diamagnetické (magnety odpudzované).
Tepelná vodivosť. Tepelná vodivosť je prenos tepla v telese z teplejšieho miesta na menej vyhrievané miesto bez viditeľného pohybu častíc tohto telesa. Vysoká tepelná vodivosť kovov umožňuje ich rýchle a rovnomerné zahrievanie a ochladzovanie.
Z technických kovov má najvyššiu tepelnú vodivosť meď. Tepelná vodivosť železa je oveľa nižšia a tepelná vodivosť ocele sa mení v závislosti od obsahu zložiek v nej. So stúpajúcou teplotou sa tepelná vodivosť znižuje a pri znižovaní teploty sa zvyšuje.
Tepelná kapacita. Tepelná kapacita je množstvo tepla potrebné na zvýšenie teploty telesa o 10.
Merná tepelná kapacita látky je množstvo tepla v kilogramoch – kalóriách, ktoré treba uviesť na 1 kg látky, aby sa jej teplota zvýšila o 10.
Špecifická tepelná kapacita kovov v porovnaní s inými látkami je malá, čo umožňuje relatívne ľahké ich zahriatie na vysoké teploty.
Rozšírenie pri zahrievaní. Pomer prírastku dĺžky telesa pri jeho zahriatí o 1 0 k jeho pôvodnej dĺžke sa nazýva koeficient lineárnej rozťažnosti. Pre rôzne kovy sa koeficient lineárnej rozťažnosti značne líši. Napríklad volfrám má koeficient lineárnej rozťažnosti 4,0·10-6 a olovo 29,5·10-6.
Odolnosť proti korózii. Korózia je deštrukcia kovu v dôsledku jeho chemickej alebo elektrochemickej interakcie s vonkajším prostredím. Príkladom korózie je hrdzavenie železa.
Vysoká odolnosť proti korózii (odolnosť voči korózii) je dôležitou prirodzenou vlastnosťou niektorých kovov: platiny, zlata a striebra, preto sa nazývajú ušľachtilé. Nikel a iné neželezné kovy tiež dobre odolávajú korózii. Železné kovy korodujú silnejšie a rýchlejšie ako neželezné kovy.
2. Mechanické vlastnosti.
Pevnosť. Sila kovu je jeho schopnosť odolávať pôsobeniu vonkajších síl bez toho, aby sa zrútil.
Tvrdosť. Tvrdosť je schopnosť telesa odolávať prenikaniu iného, pevnejšieho telesa do neho.
Elasticita. Elasticita kovu je jeho vlastnosťou obnoviť svoj tvar po ukončení pôsobenia vonkajších síl, ktoré spôsobili zmenu tvaru (deformáciu).
Viskozita. Húževnatosť je schopnosť kovu odolávať rýchlo rastúcim (šokom) vonkajším silám. Viskozita je opačná vlastnosť krehkosti.
Plastové. Plasticita je vlastnosť kovu deformovať sa bez deštrukcie pôsobením vonkajších síl a zachovať si nový tvar po ukončení pôsobenia síl. Plasticita je vlastnosť, ktorá je opakom elasticity.
V tabuľke. 1 sú znázornené vlastnosti technických kovov.
Stôl 1.
Vlastnosti technických kovov.
| kovový názov | Špecifická hmotnosť (hustota) g \ cm 3 | Teplota topenia 0 С | Tvrdosť podľa Brinella | Pevnosť v ťahu (pevnosť v ťahu) kg \ mm 2 | % relatívneho rozšírenia | Relatívna kontrakcia prierezu % |
| hliník Volfrám železo kobalt horčík mangán Meď nikel Cín Viesť Chromium Zinok | 2,7 19,3 7,87 8,9 1,74 7,44 8,84 8,9 7,3 11,34 7,14 7,14 | 658 3370 1530 1490 651 1242 1083 1452 232 327 1550 419 | 20-37 160 50 125 25 20 35 60 5-10 4-6 108 30-42 | 8-11 110 25-33 70 17-20 Krehké 22 40-50 2-4 1,8 Krehké 11,3-15 | 40 - 21-55 3 15 Krehké 60 40 40 50 Krehké 5-20 | 85 - 68-55 - 20 Krehké 75 70 74 100 Krehké - |
3. Význam vlastností kovov.
Mechanické vlastnosti. Prvou požiadavkou na akýkoľvek výrobok je dostatočná pevnosť.
Kovy majú v porovnaní s inými materiálmi vyššiu pevnosť, preto sú zaťažované časti strojov, mechanizmov a konštrukcií zvyčajne vyrobené z kovov.
Mnohé výrobky musia mať okrem všeobecnej pevnosti aj špeciálne vlastnosti charakteristické pre prevádzku tohto výrobku. Napríklad rezné nástroje musia mať vysokú tvrdosť. Na výrobu iných rezných nástrojov sa používajú nástrojové ocele a zliatiny.
Na výrobu pružín a pružín sa používajú špeciálne ocele a zliatiny s vysokou elasticitou.
Tvárne kovy sa používajú v prípadoch, keď sú časti počas prevádzky vystavené rázovému zaťaženiu.
Plasticita kovov umožňuje ich spracovanie tlakom (kovanie, valcovanie).
fyzikálne vlastnosti. Pri výrobe lietadiel, áut a kočiarov je hmotnosť dielov často najdôležitejšou charakteristikou, takže hliník a najmä zliatiny horčíka sú tu nenahraditeľné. Špecifická pevnosť (pomer pevnosti v ťahu k špecifickej hmotnosti) pre niektoré zliatiny, ako je hliník, je vyššia ako pre mäkkú oceľ.
Taviteľnosť používa sa na výrobu odliatkov liatím roztaveného kovu do foriem. Nízkotaviteľné kovy (napríklad olovo) sa používajú ako kaliace médium pre oceľ. Niektoré zložité zliatiny majú takú nízku teplotu topenia, že sa topia v horúcej vode. Takéto zliatiny sa používajú na odlievanie tlačových matríc, v zariadeniach, ktoré slúžia na ochranu pred požiarmi.
Kovy s vysokým elektrická vodivosť(meď, hliník) sa používajú v elektrotechnike, na stavbu elektrických vedení a zliatiny s vysokým elektrickým odporom - na žiarovky, elektrické ohrievače.
Magnetické vlastnosti kovy hrajú primárnu úlohu v elektrotechnike (dynamá, motory, transformátory), pre komunikačné zariadenia (telefónne a telegrafné súpravy) a používajú sa v mnohých ďalších typoch strojov a zariadení.
Tepelná vodivosť kovy umožňuje vytvárať ich fyzikálne vlastnosti. Tepelná vodivosť sa využíva aj pri výrobe spájkovania a zvárania kovov.
Niektoré kovové zliatiny majú koeficient lineárnej expanzie, blízko nule; takéto zliatiny sa používajú na výrobu presných prístrojov, rádiových trubíc. Pri konštrukcii dlhých konštrukcií, ako sú mosty, sa musí brať do úvahy rozťažnosť kovov. Malo by sa tiež pamätať na to, že dve časti vyrobené z kovov s rôznymi koeficientmi rozťažnosti a navzájom spojené sa môžu pri zahrievaní ohnúť a dokonca zlomiť.
Chemické vlastnosti. Odolnosť voči korózii je dôležitá najmä pri výrobkoch pracujúcich vo vysoko oxidačnom prostredí (roštové rošty, časti chemických strojov a zariadení). Na dosiahnutie vysokej odolnosti proti korózii sa vyrábajú špeciálne nerezové, kyselinovzdorné a žiaruvzdorné ocele a používajú sa aj ochranné nátery.
Kovy sa veľmi líšia svojou chemickou aktivitou. Chemickú aktivitu kovu možno zhruba posúdiť podľa jeho polohy v.
Najaktívnejšie kovy sa nachádzajú na začiatku tohto radu (vľavo), najneaktívnejšie - na konci (vpravo).
Reakcie s jednoduchými látkami. Kovy reagujú s nekovmi za vzniku binárnych zlúčenín. Reakčné podmienky a niekedy aj ich produkty sa pre rôzne kovy značne líšia.
Napríklad alkalické kovy aktívne reagujú s kyslíkom (vrátane zloženia vzduchu) pri izbovej teplote za tvorby oxidov a peroxidov.
4Li + 02 = 2Li20;
2Na + O2 \u003d Na202
Kovy so strednou aktivitou pri zahrievaní reagujú s kyslíkom. V tomto prípade sa tvoria oxidy:
2Mg + O2 \u003d t 2MgO.
Neaktívne kovy (napríklad zlato, platina) nereagujú s kyslíkom, a preto na vzduchu prakticky nemenia svoju brilanciu.
Väčšina kovov, keď sa zahrieva s práškom síry, vytvára zodpovedajúce sulfidy:
Reakcie s komplexnými látkami. S kovmi reagujú zlúčeniny všetkých tried - oxidy (vrátane vody), kyseliny, zásady a soli.
Aktívne kovy prudko reagujú s vodou pri izbovej teplote:
2Li + 2H20 \u003d 2LiOH + H2;
Ba + 2H20 \u003d Ba (OH)2 + H2.
Povrch kovov, ako je napríklad horčík a hliník, je chránený hustým filmom zodpovedajúceho oxidu. Tým sa zabráni reakcii s vodou. Ak sa však tento film odstráni alebo sa naruší jeho celistvosť, tieto kovy tiež aktívne reagujú. Napríklad práškový horčík reaguje s horúcou vodou:
Mg + 2H20 \u003d 100 °C Mg (OH)2 + H2.
Pri zvýšených teplotách reagujú s vodou aj menej aktívne kovy: Zn, Fe, Mil atď. V tomto prípade vznikajú zodpovedajúce oxidy. Napríklad, keď vodná para prechádza cez horúce železné hobliny, dochádza k nasledujúcej reakcii:
3Fe + 4H20 \u003d tFe304 + 4H2.
Kovy v rade aktivít až po vodík reagujú s kyselinami (okrem HNO 3) za vzniku solí a vodíka. Aktívne kovy (K, Na, Ca, Mg) reagujú s roztokmi kyselín veľmi prudko (pri vysokej rýchlosti):
Ca + 2HCl \u003d CaCl2 + H2;
2Al + 3H2S04 \u003d Al2(S04)3 + 3H2.
Neaktívne kovy sú často prakticky nerozpustné v kyselinách. Je to spôsobené tvorbou nerozpustného soľného filmu na ich povrchu. Napríklad olovo, ktoré je v rade aktivít až po vodík, sa v zriedenej kyseline sírovej a chlorovodíkovej prakticky nerozpúšťa v dôsledku tvorby filmu nerozpustných solí (PbSO 4 a PbCl 2) na jeho povrchu.
Ak chcete hlasovať, musíte mať povolený JavaScript