Підготовка до ЗНО з хімії

У розплавлених металах можуть розчинятись інші метали, складні речовини та неметали. Після охолодження таких систем утворюються сплави. Властивості сплавів кардинально відрізняються від властивостей їх компонентів. Сплави зберігають високу тепло- та електропровідність, температура плавлення їх нижча, ніж температура плавлення вихідних речовин. Так, сплав Вуда (50 % Bi, 25 % Pb, 13 % Sn, 13 % Cd) плавиться при 75 ⁰С, тоді коли температура плавлення найлегкоплавкішого компоненту – олова – 232 ⁰С. Сплави твердіші ніж вихідні речовини, мають вищій електричний опір.

Сплави одержують сплавленням компонентів, електролізом розчинів і розплавів, випаровуванням порошків металів тощо.

Сплави класифікують:

а) за кількістю компонентів:

–       подвійні (бронзи Cu – Me, де Me – Be, Al, Mn; латунь Cu – Zn),

–       потрійні (мельхіор Cu – Ni – Fe; нейзільбер Cu – Zn – Ni);

б) за структурою:

–       гомогенні (однофазні),

–       гетерогенні (суміші);

в) за типом основного компонента:

–       чорні (на основі заліза – сталь, чавун),

–       кольорові (на основі міді, нікелю, алюмінію);

г) за властивостями:

–       тугоплавкі,

–       легкоплавкі,

–       жаростійкі,

–       тверді,

–       корозійно-стійкі тощо.

Залежно від якісного складу та співвідношення компонентів у сплавах, досягають бажаних властивостей. Сплави на основі алюмінію (дюралюміни, алюмінієві бронзи, силумін) – легкі, стійкі до окиснення, однак м’якші за сталь; на основі вольфраму – жароміцні, але крихкі;. на основі міді (бронзи, латунь, мельхіор) – корозійностійкі, електропровідні, пластичні, міцні.

На сьогодні у світі в техніці застосовують 75 металів та понад 1500 сплавів з найрізноманітнішими властивостями. Наведемо кілька найпоширеніших сплавів.

Бронзи (~ 90 % міді, решта – алюміній, олово або берилій, марганець тощо) використовують для виготовлення пружин, деталей машин. Латунь (60 % міді і 40 % цинку) – предмети побуту. Мельхіор (80 % міді і 20 % нікелю) – білі монети, посуд. Нейзільбер (65 % міді, 20 % цинку, 15 % нікелю) – художні вироби, спецінструменти. Константан (60 % міді, 40 % нікелю), манганін (мідь, нікель, марганець) – сплави з високим опором, використовують для виготовлення електричних нагрівників. “Победит” (карбід вольфраму WC і кобальт) – твердість на рівні алмазу, виготовлення ріжучих інструментів (склорізи). Силумін (алюміній і кремній) – легкий сплав, легко виливається, використовують для виготовлення складних деталей.

Для досягнення необхідних властивостей сплави легують – вносять певні кількості перехідних металів (ванадію, хрому, марганцю) – легуючі компоненти. Вперше леговану марганцем сталь одержав у 1882 р. Р. Хедфілд (Англія). Нержавіючу сталь вперше одержав Е. Хелвуд (США) у 1919 р., ввівши добавки хрому і нікелю.

Великий внесок у вивчення сплавів зробив у 1893 – 1902 р. академік М.С. Курнаков (Росія), заклавши основи фізико-хімічного аналізу багатокомпонентних систем.