Метали та їх сплави 2

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат на тему:

Метали та їх сплави

Учениці 10 класу

Школи № 31

Такою Катерини

м. Севастополь

2010

Зміст:

Поширення міді в природі. Родовища.

Фізичні і хімічні властивості міді.

Фізичні властивості

Колір міді та її сполук. Електропровідність.

Характеристики основних фізико-механічних властивостей міді

Хімічні властивості

Відношення до кисню.

Взаємодія з водою.

Взаємодія з кислотами.

Ставлення до галогенів і деяким іншим неметаллам.

Оксид міді.

Гідроксиди міді.

Сульфати.

Карбонати. Комплексоутворення.

Якісні реакції на іони міді.

Сплави

Латуні

Бронзи

Міднонікелевих сплави

Мідь і живі організми, застосування міді

Поширення міді в природі. Родовища

Метали підгрупи міді мають невелику хімічну активність, тому вони знаходяться частково у вигляді хімічних сполук, а частково у вільному вигляді, особливо золото.

Мідь у далекі геологічні епохи, очевидно, знаходилася лише у вигляді сірчистих сполук - халькопирита (Або ) І халькозін . Пояснюється це тим, що мідь має досить великим хімічним спорідненістю до сірки, в даний час сульфіди - найпоширеніші мінерали міді. При високих температурах, наприклад у районах вулканічної діяльності, під дією надлишку кисню відбувалося перетворення сульфідів міді в окисли, наприклад:

.

При температурі нижче 1000 0 C відбувалося утворення окису міді, яка у невеликих кількостях зустрічається в природі:

.

Самородна (металева) мідь, очевидно, виникла в природі при сильному нагріванні частково окислених сірчистих руд. Можна уявити, що після землетрусів, грандіозних вивержень окислені мінерали міді були поховані під товстим шаром гірських порід і нагрівалися за рахунок земного тепла. При цьому відбувалося взаємодія окислів з ​​сульфідами:

.

Подібні процеси протікають при виплавці міді на металургійних заводах. Такі природні "металургійні заводи" виплавляють величезні кількості міді: найбільший із знайдених самородків важив 420 т. По-видимому, в менших масштабах взаємодія оксидів деяких металів з ​​сульфідами йде і в даний час, наприклад в районі деяких Курильських островів.

Деякі інші мінерали міді вийшли з окисних руд. Наприклад, під дією вологи і двоокису вуглецю відбувалася гідратація окису міді та освіта основних карбонатів:

.

У лабораторії ми ці процеси не спостерігаємо, так як вони йдуть повільно. В "лабораторії" природи терміни в кілька тисяч років цілком незначні. Надалі під впливом тиску верхніх гірських порід і деякого нагрівання відбувалося ущільнення основного карбонату міді, і він перетворився на дивовижний по красі мінерал - малахіт. Особливо красивий полірований малахіт. Він буває забарвлений від світло-зеленого до темно-зеленого кольору. Переходи відтінків вигадливі і створюють фантастичний малюнок на поверхні каменю.

Перехід нерозчинних сульфідних сполук міді в розчин міг здійснюватися за рахунок взаємодії розчинів сульфату заліза (III):

.

Розчини сульфату заліза, як зазначено вище, виходять в природі при дії води, насиченою киснем, на пірит. Ці процеси повільно йдуть в природі і в даний час.

Мідь входить більш ніж в 198 мінералів, з яких для промисловості важливі лише 17. Для виробництва міді найбільше значення мають халькопірит (він же - мідний колчедан) CuFeS 2, халькозін (мідний блиск) Cu 2 S, ковеллін CuS, борної (строката мідна руда) Cu 5 FeS 4. Іноді зустрічається і самородна мідь. Поширення міді в земній корі - 4,7 * 10 -3% за масою (10 15 - 10 16 тонн).

Сполуки елементів підгрупи міді розподілені в земній корі нерівномірно, що пояснюється різницею в геологічних умовах, що склалися в різних місцях земної кулі. Найбагатші родовища міді є в Конго (Катангскій пояс). Матеріали, зібрані археологами про найдавніших родовищах датуються тисячоліттями до нової ери. Найдавніші вироблення міді на території нашої країни знайдені в Закавказзі, на узбережжі Балхаша, у численних пунктах Сибіру.

Планомірні пошуки родовищ міді починаються при Івана III, Івана Грозного і особливо за Петра I. При Івані Грозному в Олонецкий повіт був посланий новгородський гість (купець) Семен Гаврилов "для розшуку мідні руди", де вона і була знайдена. У 1652 р. Казанський воєвода повідомив царя: "Мідні руди ... знайти багато і заводи до мідного справі заводимо". [2, с.26] З документів випливає, що з 1562 по 1664 р. було послано з "Казані до Москви чисті міді 4641 пуд. 6 гривенки ". У 1702 р. стала виходити перша російська газета "Ведомости", яку, очевидно, редагував Петро I. 2 січня 1703 в ній писали: "З Казані пишуть. На річці Соку знайшли багато нафти і мідної руди, з тієї руди міді виплавили неабияк, від чого ють не малу прибуток Московської держави ".

На початку цього століття найголовнішими родовищами, які розроблялися, були: у районі Північного Уралу - Богословський завод, в районі Нижнього Тагілу - Вийском завод, а на Кавказі - Калакентскій і Кедабекскій заводи.

У наш час відомі родовища міді на східному схилі Уралу, Середньої Азії, Закавказзя і т.д.

Велика кількість міді та інших копалин знаходиться на дні океанів, яке покрите так званими конкреціями - скупченнями у вигляді каменів округлої неправильної форми. Вони містять у середньому 0,5% міді. За підрахунками вчених запаси цієї цінної і своєрідної руди становлять 5 млрд. тонн.

Фізичні і хімічні властивості міді

Фізичні властивості

Метали підгрупи міді, як і лужні метали, мають по одному вільному електрону на один іон-атом металу. Здавалося б, ці метали не повинні особливо сильно відрізняться від лужних. Але вони, на відміну від лужних металів, мають досить високими температурами плавлення. Велике розходження в температурах плавлення між металами цих підгруп пояснюється тим, що між іон-атомами металів підгрупи міді майже немає "проміжків" і вони розташовані ближче. Внаслідок цього кількість вільних електронів в одиниці об'єму, електронна щільність, у них більше. Отже, і міцність хімічного зв'язку у них більше. Тому метали підгрупи міді плавляться і киплять при більш високих температурах.

Метали підгрупи міді мають, у порівнянні з лужними металами, мають більшої твердістю. Пояснюється це збільшенням електронної щільністю і відсутністю "проміжків" між іон-атомами.

Необхідно відзначити, що твердість і міцність металів залежать від правильності розташування іон-атомів в кристалічній решітці. У металах, з якими ми стикаємося практично, є різного роду порушення правильного розташування іон-атомів, наприклад порожнечі в вузлах кристалічної решітки. До того ж метал складається з дрібних кристалів (кристалітів), між якими зв'язок ослаблена. В Академії Наук СРСР була отримана мідь без порушення у кристалічній решітці. Для цього дуже чисту мідь возгоняют при високій температурі в глибокому вакуумі на глибоку підкладку. Мідь виходила у вигляді невеликих ниточок - "вусів". Як виявилося така мідь в сто разів міцніше, ніж звичайна.

Колір міді та її сполук

Чиста мідь володіє і іншою цікавою особливістю. Червоний колір обумовлений слідами розчиненої в ній кисню. Виявилося, що мідь, багаторазово возогнанная у вакуумі (при відсутності кисню), має жовтуватий колір. Мідь в полірованому стані має сильним блиском.

При підвищенні валентності знижується забарвлення міді, наприклад CuCl - білий, Cu 2 O - червоний, CuCl + H 2 O - блакитний, CuO - чорний. Карбонати характеризуються синім і зеленим кольором за умови змісту води, ніж обумовлений цікавий практичний ознака для пошуків.

Електропровідність

Мідь володіє найбільшою (після срібла) електропровідністю, чим і обумовлено її застосування в електроніці.

Мідь кристалізується за типом централізованого куба (рис 1).

Малюнок 1. Кристалічна решітка міді.

Характеристики основних фізико-механічних властивостей міді

Щільність r, кг/м3

8890

Температура плавлення Тпл, ° С

1083

Прихована теплота плавлення D НПЛ, Дж / ​​г

208

Теплопровідність l, Вт / (м × град), при 20-100 ° С

390

Питома теплоємність Ср, Дж / ​​(г × К),

при 20-100 ° С

0,375

Коефіцієнт лінійного розширення

a × 10-6, град-1, при 0-100 ° С

16,8

Питомий електроопір r × 108, Ом × м, при 20-100 ° С

1,724

Температурний коефіцієнт електроопору, град-1, при 20-100 ° С

4,3 × 10-3

Межа міцності s в, МПа

м'якої міді (в відпаленого стані)

190-215

твердої міді (в нагартованной стані)

280-360

Відносне подовження d,%

м'якої міді (в відпаленого стані)

60

твердої міді (в нагартованной стані)

6

Твердість по Бринеллю НВ, МПа

м'якої міді (в відпаленого стані)

45

твердої міді (в нагартованной стані)

110

Межа плинності st, МПа

м'якої міді (в відпаленого стані)

60-75

твердої міді (в нагартованной стані)

280-340

Ударна в'язкість KCU, Дж/см2

630-470

Модуль зсуву G × 10-3, МПа

42-46

Модуль пружності Е × 10-3, МПа

м'якої міді (в відпаленого стані)

117-126

твердої міді (в нагартованной стані)

122-135

Температура рекристалізації, ° С

180-300

Температура гарячої деформації, ° С

1050-750

Температура лиття, ° С

1150-1250

Лінійна усадка,%

2,1

Хімічні властивості

Будова атома.

Рисунок 2. Схема будови атома міді.

29 Cu 1s 1 2s 2 sp 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1

E іонізації 1 = 7.72 еВ

E іонізації 2 = 20.29 еВ

E іонізації 3 = 36.83 еВ

Відношення до кисню

Мідь виявляє до кисню незначну активність, але у вологому повітрі поступово окислюється і покривається плівкою зеленуватого кольору, що складається з основних карбонатів міді:

У сухому повітрі окислювання йде надто повільно, на поверхні міді утворюється найтонший шар оксиду міді:

Зовні мідь при цьому не змінюється, оскільки оксид міді (I) як і сама мідь, рожевого кольору. До того ж шар оксиду настільки тонкий, що пропускає світло, тобто просвічує. По-іншому мідь окислюється при нагріванні, наприклад при 600-800 0 C. У перші секунди окислювання йде до оксиду міді (I), яка з поверхні перетворюється на оксид міді (II) чорного кольору. Утворюється двошарове окисное покриття.

Q освіти (Cu 2 O) = 84935 кДж.

Малюнок 3. Будова оксидної плівки міді.

Взаємодія з водою

Метали підгрупи міді стоять у кінці електрохімічного ряду напруг, після іона водню. Отже, ці метали не можуть витісняти водень із води. У той же час водень та інші метали можуть витісняти метали підгрупи міді з розчинів їх солей, наприклад: . Ця реакція окислювально-відновлювальна, так як відбувається перехід електронів:

Молекулярний водень витісняє метали підгрупи міді з великими труднощами. Пояснюється це тим, що зв'язок між атомами водню міцна і на її розрив витрачається багато енергії. Реакція ж йде тільки з атомами водню.

Мідь за відсутності кисню з водою практично не взаємодіє. У присутності кисню мідь повільно взаємодіє з водою і покривається зеленою плівкою гідроксиду міді і основного карбонату:

Взаємодія з кислотами

Перебуваючи в ряді напруг після водню, мідь не витісняє його з кислот. Тому соляна і розбавлена ​​сірчана кислота на мідь не діють. Однак у присутності кисню мідь розчиняється в цих кислотах з утворенням відповідних солей: .

Ставлення до галогенів і деяким іншим неметаллам

Q освіти (CuCl) = 134 300 кДж

Q освіти (CuCl 2) = 111 700 кДж

Мідь добре реагує з галогенами, дає два види галогенідів: CuX і CuX 2 .. При дії галогенів при кімнатній температурі видимих ​​змін не відбувається, але на поверхні спочатку утворюється шар адсорбованих молекул, а потім і найтонший шар галогенидов. При нагріванні реакція з міддю відбувається дуже бурхливо. Нагріємо мідну зволікання чи фольги і опустимо її в гарячому вигляді в банку з хлором - близько міді з'являться бурі пари, що складаються з хлориду міді (II) CuCl 2 з домішкою хлориду міді (I) CuCl. Реакція відбувається спонтанно за рахунок теплоти, що виділяється.

Одновалентні галогеніди міді отримують при взаємодії металевої міді з розчином галогенида двовалентної міді, наприклад: . Монохлорид випадає з розчину у вигляді білого осаду на поверхні міді.

Оксид міді

При прожарюванні міді на повітрі вона покривається чорним нальотом, що складається з оксиду міді . Його також легко можна отримати прожарюванням гідроксокарбоната міді (II) (CuOH) 2 CO 3 або нітрату міді (II) Cu (NO 3) 2. При нагріванні з різними органічними речовинами CuO окисляє їх, перетворюючи вуглець в діоксид вуглецю, а водень - у воду відновлюючись при цьому в металеву мідь. Цією реакцією користуються при елементарному аналізі органічних речовин для визначення вмісту в них вуглецю і водню.

Під шаром міді розташований окисел рожевого кольору - закис міді Cu 2 O. Цей же окисел виходить за спільної прокаливании еквівалентних кількостей міді та окису міді, взятих у вигляді порошків: .

Закис міді використовують при влаштуванні випрямлячів змінного струму, званих купроксних. Для їх приготування платівки міді нагрівають до 1020-1050 0 C. При цьому на поверхні утворюється двошарова окалина, що складається з закису міді та окису міді. Окис міді видаляють, витримуючи платівки якийсь час у азотної кислоти: .

Платівку промивають, висушують і прожарюють при невисокій температурі - і випрямляч готовий. Електрони можуть проходити тільки від міді через закис міді. У зворотному напрямку електрони проходити не можуть. Це пояснюється тим, що закис міді має різної провідністю. У шарі закису міді, який примикає безпосередньо до міді, є надлишок електронів, і електричний струм проходить за рахунок електронів, тобто існує електронна провідність. У зовнішньому шарі закису міді спостерігається нестача електронів, що рівноцінно появі позитивних зарядів. Тому, коли до міді підводять позитивний плюс джерела струму, а до закису міді - негативний, то електрони через систему не проходять. Електрони при такому положенні полюсів рухаються до позитивного електрода, а позитивні заряди - до негативного. Усередині шару закису виникає найтонший шар, позбавлений носіїв електричного струму, - замикаючий шар. Коли ж мідь підключена до негативного полюсу, а закис міді до позитивного, то рух електронів і позитивних зарядів змінюється на протилежне, і через систему проходить електричний струм. Так працює купроксних випрямляч. [6, с.63]

Гідроксиди міді

Гідроксид міді малорастворимое і нестійке з'єднання. Отримують його при дії лугу на розчин солі: . Це іонна реакція і протікає вона тому, що утворюється погано диссоциированное з'єднання, що випадає в осад:

Мідь, крім гідроксиду міді (II) блакитного кольору, дає ще гідроксид міді (I) білого кольору: . Це нестійке з'єднання, яке легко окислюється до гідроксиду міді (II): .

Обидва гідроксиду міді мають амфотерними властивостями. Наприклад, гідроксид міді (II) добре розчинний не тільки в кислотах, але і в концентрованих розчинах лугів: , .

Таким чином, гідроксид міді (II) може диссоциировать і як підстава: і як кислота. Цей тип дисоціації пов'язаний з приєднанням міді гідроксильних груп води:

Сульфати

Найбільше практичне значення має CuSO 4 * 5 H 2 O, званий мідним купоросом. Його готують розчиненням міді в концентрованої сірчаної кислоти. Оскільки мідь відноситься до малоактивним металам і розташована в ряді напруг після водню, водень при цьому не виділяється: .

Мідний купорос застосовують при електролітичному отриманні міді, в сільському господарстві для боротьби зі шкідниками та хворобами рослин, для отримання інших з'єднань міді.

Карбонати

Карбонати для металів підгрупи міді не характерні і в практиці майже не застосовуються. Деяке значення для одержання міді має лише основний карбонат міді, який зустрічається в природі.

Комплексоутворення

Характерна властивість двозарядних іонів міді - спроможність з'єднаються з молекулами аміаку з утворенням комплексних іонів.

Якісні реакції на іони міді

Іон міді можна відкрити, приплив до розчину її солі розчин аміаку. Поява інтенсивного синьо-блакитного забарвлення пов'язане з утворенням комплексного іона міді [Cu (NH 3) 4] 2 +:

Мідь інтенсивно забарвлює полум'я в зелений колір.

Приклад якісного аналізу сплаву міді

Досліджуваний об'єкт

Реагент, дію

Осад

Розчин

Спостереження

Висновки

Частина сплаву

Нагрівання з конц. HNO 3



Розчин 1 відразу придбав зелене забарвлення, яка перейшла в блакитну після охолодження


Розчин 1

25% NH 3, Додавання 1-2 краплі



Розчин став синім

Це мідний сплав

Частина сплаву

HNO 3, Спочатку розчиняють частина стружок в 10 краплях 6М HNO 3, а потім додають 20-25 крапель конц. HNO 3, нагрівають до повного розчинення сплаву


Розчин 2 може містити Cu, Zn, Ni, Cd, Fe, Mn, Al, Pb, Sn, Sb

Осад не випав


Розчин 2, Ni 2 +

Диметил-гліоксім



Розчин позеленів

Ni немає

Fe 3 +

NH 4 CNS



Кристали забарвилося в червоний колір, потім розчин позеленів і випав чорний осад

Є Fe 3 +

Cd 2 +

Дифеніл-карбазід



Розчин став червоним

Є Cd

Zn 2 +

Дитизоном



Фаза дитизона забарвилася в малиновий колір

Є Zn

Mn

NaBiO 3



Нічого не відбулося

Mn немає

Al 3 +

Алізарин



Розчин став жовто-коричневим

Al немає


Оксі-хінолін



Випав зелено-жовтий осад

Al немає

Розчин 2

HCl, H 2 SO 4, додавання


Розчин 3 можливо містить Sb, Sn

Осад не випав

Pb можливо немає

Розчин 3

H 2 O 2 і NaOH

Осад 1 може містити Sb

Розчин 4 може містити Sn

Випав зелено-сірий осад

(Утворився ос.2 і р-р 2)


Осад 1

HNO 3


Розчин 5

Осад розчинився

Sb немає

Розчин 5

NH 3, NH 4 Cl, H 2 O 2



Осад не випав


Розчин 4

NH 4 Cl



Осад не випав

Sn немає

Розчин 2

I -



Випав жовтий осад, який придбав червоний відтінок

Є Pb 2 +

Проведений якісний аналіз дає підстави вважати, що в сплаві міститься мідь, цинк, кадмій, залізо, свинець. Таким чином цей сплав є латунню.

Сплави

Латуні

Латуні - це подвійні і багатокомпонентні мідні сплави, в яких основний легуючий компонент - цинк (зміст не перевищує 45%). Серед мідних сплавів латуні набули найбільшого поширення в промисловості завдяки поєднанню високих механічних і технологічних властивостей. У порівнянні з міддю латуні мають більш високу міцність, корозійну стійкість, кращими ливарними властивостями, мають більш високу температуру рекристалізації. Латуні - найбільш дешеві мідні сплави.

Подвійні (прості) латуні відносяться до системи Cu-Zn (рис. 19.3). Мідь із цинком утворює крім a-твердого розчину на основі міді ряд проміжних фаз b, g і т. д.

Фаза b - це твердий розчин на основі електронного з'єднання CuZn (фаза Юм-Розера) з гратами ОЦК. При охолодженні при температурі близько 450 ° С b-фаза переходить у впорядкований стан (b ® b ¢), причому b ¢-фаза на відміну від

b-фази є більш твердою і крихкою.

Фаза g - твердий розчин на основі електрон-ного з'єднання Cu5Zn8 відрізняється дуже високою крихкістю і її присутність в промислових конструкційних сплавах виключається.

Механічні властивості латуні визначаються властивостями фаз. У міру збільшення вмісту цинку в латунях їх міцність зростає (рис. 19.4). Максимум міцності досягається в двофазної області (a + b) при вмісті цинку близько 45%. При більшому вмісті цинку міцність різко зменшується через високу крихкості b ¢-фази. Тому в промисловості застосовують переважно a - і (a + b)-латуні. Представляють інтерес як основа сплавів з ефектом пам'яті форми b-латуні.

Всі латуні, що містять більше 20% Zn, схильні до корозійного розтріскування. Це розтріскування проявляється при зберіганні та експлуатації виробів, в яких є залишкові напруження розтягу, у вологому атмосфері з невеликою кількістю аміаку або сірчистого газу. Встановлено певний зв'язок між даним явищем і порою року, що пояснюється закономірними змінами складу атмосфери. У зв'язку з цим це явище було названо «сезонним розтріскуванням» («сезонна хвороба»). Іншою формою корозії латуні є обесцінкованіе, яке характерно для латуней з підвищеним вмістом цинку (Л68, ЛС59-1 та ін.) Високомедістие латуні практично не піддаються обесцінкованію. Для зменшення обесцінкованія в латуні вводять невелику кількість миш'яку (0,02-0,06%).

У Росії прийнята буквено-цифрова маркування латуней, в якій літери позначають основні компоненти сплаву, числа - їх приблизний зміст у відсотках. Марка латуні починається з букви «Л». У подвійних (простих) латунях число після букви «Л» визначає середній вміст міді. У марках багатокомпонентних латуней після букви «Л» вказані легуючі елементи, яким дано такі позначення: О - олово; А - алюміній; Н - нікель; К - кремній; Ж - залізо і т. д. Порядок букв і чисел у деформівних і ливарних латунях різний. У деформируемой латуні перше число після літер вказує середній вміст міді, наступні числа, відокремлені через тире, вказують середній вміст легуючих елементів. Наприклад, латунь ЛА77-2 має такий склад: 77% Cu, 2% Al, решта Zn. У ливарних латунях середній вміст компонентів сплаву вказується відразу після букви, що позначає його назву; цинк позначається літерою «Ц». Наприклад, ливарна латунь ЛЦ30А3 містить 30% Zn, 3% AL, Cu - основа.

Бронзи

Бронзами називають мідні сплави, в яких основними легуючими елементами є різні метали, крім цинку. В особливу групу виділяють міднонікелевих сплави.

За хімічним складом бронзи поділяються на олов'яні і безолов'яні, і в кожній з цих груп за технологією виробництва бронзи діляться на оброблювані тиском і ливарні.

У марці оброблюваних тиском олов'яних (ГОСТ 5017-74) і безолов'яні бронз (18175-78) після букв «Бр» стоять літерні позначення назв легуючих елементів в порядку убування їх концентрації, а в кінці марки в тій же послідовності вказані середні концентрації соотвествующих елементів ( наприклад, БрОЦС4-4-2, 5). У марці ливарних олов'яних (ГОСТ 613-79) і безолов'яні бронз (ГОСТ 493-79) після кожного позначення легуючого елемента вказано його зміст. Якщо склади ливарної і деформируемой бронз перекриваються, то в кінці марки ливарної бронзи ставиться літера «Л» (наприклад, БрА9Ж3Л).

Властивості бронз визначаються вмістом у них легуючих елементів. Для бронз, в яких легуючі елементи входять в основному в твердий розчин, характерно твердорастворное зміцнення. Додатково вони можуть бути зміцнені шляхом пластичної деформації. Бронзи, що містять берилій, хром, цирконій і деякі інші елементи зі змінною розчинністю в твердому розчині, зміцнюються шляхом загартування і наступного дисперсійного твердіння. До класу термічно зміцнюючих сплавів відноситься також алюмінієва бронза БрАЖН10-4-4, в якій зміцнення при термообробці пов'язано з мартенситним перетворенням.

Бронзи в порівнянні з латунню мають більш високу міцність, корозійну стійкість і антифрикційними властивостями. Вони досить корозієстійких в морській воді, в розчинах більшості органічних кислот, вуглекислих розчинах.

Міднонікелевих сплави

Нікель - метал сріблясто-білого кольору, кристалізується в грати ГЦК з параметром а = 0,352 нм (при 20 ° С) і поліморфних перетворень не має. При температурі нижче 358 ° С (точка Кюрі) нікель є слабким феромагнетиком. Нікель - міцний, високопластичний метал, що відрізняється високою корозійною стійкістю, підвищеною температурою плавлення і високою каталітичної здатністю. Це зумовило його широке застосування в металургії, машинобудуванні, електроніці, медицині та інших галузях техніки.

Сплави міді з нікелем відрізняються хорошими механічними властивостями, корозійною стійкістю, технологічністю і особливими електричними властивостями, що обумовлює широке застосування їх у техніці.

Мідь утворює з нікелем безперервні тверді розчини. Нікель істотно зміцнити-вується мідь, причому максимальну міцність і твердість мають сплави приблизно еквіатомного складу. Важливо зазначити, що при цьому характеристики пластичності і ударної в'язкості практично не змінюються. Нікель підвищує характеристики жароміцності, модуль пружності і знижує температурний коефіцієнт електроопору міді.

За призначенням міднонікелевих сплави діляться на дві групи: конструкційні та електротехнічні. До першої групи належать високоміцні і корозійностійкі сплави типу мельхіор, нейзильбер та куніаль, до другої - константан, манганін і копель, що володіють високим електричним опором і певними термоелектричними властивостями.

Мідь і живі організми, застосування міді

Мідь входить в число життєво важливих мікроелементів. Вона бере участь у процесі фотосинтезу і засвоєння рослинами азоту, сприяє синтезу цукру, білків, крохмалю, вітамінів і ферментів. При відсутності або недоліку міді в рослинних тканинах зменшується вміст хлорофілу, листя жовтіє, рослина перестає плодоносити і може загинути. Найчастіше мідь вносять у грунт як пятіводного сульфату - мідного купоросу CuSO 4 * 5 H 2 O. У значних кількостях він отруйний, як і багато інших з'єднань міді, особливо для нижчих організмів. Польські вчені встановили, що в тих водоймах, де присутня мідь, коропи відрізняються великими габаритами. У ставках і озерах, де немає міді, швидко розвивається грибок, який вражає коропів. У малих же дозах мідь абсолютно необхідна всьому живому.

З представників живого світу невеликі кількості міді містять восьминоги, каракатиці, устриці і деякі інші молюски. У крові ракоподібних і головоногих, мідь входить до складу їх дихального пігменту - гемоціана (0,33-0,38%), - грає ту ж роль, що залізо в крові інших тварин. З'єднуючись з киснем повітря, гемоцианин синіє (тому в равликів кров блакитна), а віддаючи кисень тканинам, - знебарвлюється. У тварин, що стоять на вищому щаблі розвитку, і в людини мідь міститься головним чином в печінці. Щоденна потреба людського організму - приблизно 0,005 грама цього елемента. При недостатньому надходженні міді з їжею в людини розвивається недокрів'я, з'являється слабкість.

З біологічними процесами пов'язане й один із способів видобутку міді. Ще на початку XX століття в Америці були зариті мідні рудники в штаті Юта: вирішивши, що запаси руди вже вичерпані, господарі рудників затопили їх водою. Коли через два роки воду відкачали, у ній виявилося 12 тисяч тонн міді. Подібний випадок стався і в Мексиці, де з покинутих рудників, на який махнули рукою, тільки за один рік було "вичерпаний" 10 тисяч тонн міді. Виявилося, що серед численних видів бактерій є й такі, для яких улюбленими ласощами служать сірчисті сполуки деяких металів. Оскільки мідь у природі пов'язана саме з сіркою, ці мікроби небайдужі до мідних руд. Окислюючи нерозчинні у воді сульфіди, мікроби перетворюють їх в легко розчинні сполуки, причому процес цей протікає дуже швидко. Так при звичайному окислюванні за 24 дня з халькопирита вилуговується 5% міді, то в дослідах з участю бактерій за 4 дня вдалося витягти 80% цього елемента.

Приблизно половина виробленої міді в даний час використовується в радіотехніці та електротехнічної промисловості. Це пов'язано з її хорошою провідністю і відносно високою корозійною стійкістю. До міді, що йде на виготовлення електричних проводів, часто додають у невеликій кількості кадмій, який не знижує електропровідність міді, але підвищує її міцність на розрив.

Найдавніший сплав міді з цинком - латунь і в даний час виробляється у великих кількостях. Вміст цинку в латуні становить 30-45%. Вона застосовується для виготовлення різної арматури, дотичної з водою (крани, вентилі і т.д.), а також для виробництва різних труб. З латуні прокочують смуги та листи, що йдуть для вироблення найрізноманітніших виробів (дріт, твори мистецтв, предмети побуту тощо).

Латунь добре прокочується, штампується і трохи дешевше міді, так як цинк більш дешевий метал в порівнянні з міддю.

Інші сплави міді називаються бронзами. Найбільш поширена бронза - олов'яна. Вона містить від 5 до 80% олова. Залежно від змісту олова властивості та призначення змінюється. При вмісті олова 10-13% її колір червонувато-жовтий, а більш 27-30% - білий. Підшипникова бронза містить 81-87% міді. Для виготовлення підшипників, різних гальмівних пристроїв, де відбувається ковзання металу, застосовують бронзи, містять до 45% свинцю. У часових та інших точних механізмах, де потрібна висока механічна міцність і корозійна стійкість, застосовується берилієва бронза, що містить 1-2% берилію. Її міцність дорівнює міцності сталі.

У побуті і особливо в хімічній промисловості застосовують сплави міді з нікелем, наприклад монель-метал, в якому відношення міді до нікелю одно 2:1, і мельхіор, в якому це співвідношення дорівнює 4:1. Мельхіор за зовнішнім виглядом схожий на срібло, з нього готують предмети домашнього побуту: ложки, вилки, підноси і т.д. Монель-метал застосовують для виготовлення монет, різних реакторів для хімічної промисловості, так як це сплав корозійно-стійкий.

Гідроксокарбонат міді (II) - (CuOH) 2 CO 3 - застосовують для отримання хлориду міді (II), для приготування синіх і зелених мінеральних фарб, а також в піротехніці.

Сульфат міді (II) - CuSO 4 - у безводному стані являє собою білий порошок, який при поглинанні води синіє. Тому він застосовується для виявлення слідів вологи в органічних рідинах.

Змішаний ацетат-арсеніт міді (II) - Cu (CH 3 COO) 2 * Cu 3 (AsO 3) 2 - застосовують під назвою "паризька зелень" для знищення шкідників рослин.

З солее міді виробляють велику кількість мінеральних фарб, різноманітних за кольором: зелених, синіх, коричневих, фіолетових і чорних. Усі солі міді отруйні, тому мідну посуд лудять - покривають всередині шаром олова, щоб запобігти можливості утворення мідних солей.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
112.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Метали і їх сплави
Кольорові метали та сплави
Кольорові метали та їх сплави
Метали і сплави застосовуються в поліграфії
Сплави
Стоматологічні сплави
Метали 4
Метали 3
Метали 2
© Усі права захищені
написати до нас