Номер 6, страница 239 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

6. Используя данные рисунков 103 и 106, объясните, какие металлы можно применять:

а) для резки алюминия, магния, олова, натрия;

б) в качестве электропроводки или для изготовления электрических контактов.

а) для резки алюминия, магния, олова, натрия;

Основной принцип резки одного материала другим заключается в том, что режущий инструмент должен быть значительно тверже разрезаемого материала. Металлы, которые необходимо разрезать — алюминий, магний, олово и натрий — являются относительно мягкими. Их твердость по шкале Мооса невелика. Например, твердость натрия составляет около 0,5, олова — 1,5, магния — 2,5, а алюминия — 2,75.

Следовательно, для их резки необходимо использовать металл с гораздо более высокой твердостью. Наиболее распространенным и подходящим материалом для изготовления режущих инструментов (ножей, пил, сверл) является сталь — сплав железа с углеродом. Твердость железа по шкале Мооса составляет около 4,0, а твердость закаленной стали может достигать 7,0-8,0. Инструменты из стали легко справятся с резкой перечисленных металлов. Другие твердые металлы, такие как вольфрам или титан, также могут быть использованы, но они значительно дороже и применяются для специализированных инструментов.

Ответ: Для резки алюминия, магния, олова и натрия следует применять металлы, обладающие значительно большей твердостью, прежде всего железо и его сплавы, такие как сталь.

б) в качестве электропроводки или для изготовления электрических контактов.

Выбор металла для электротехнических применений основывается на его физических свойствах, в первую очередь на удельном электрическом сопротивлении ($ρ$). Чем ниже удельное сопротивление, тем лучше металл проводит электрический ток и тем меньше потери энергии на нагрев. Для электрических контактов также важна устойчивость к окислению (коррозии).

Для электропроводки используют металлы с очень низким удельным сопротивлением и приемлемой стоимостью.

Медь (Cu) является промышленным стандартом для большинства проводов и кабелей. Она обладает очень низким удельным сопротивлением ($ρ \approx 1.68 \times 10^{-8}$ Ом·м), хорошей пластичностью и доступной ценой.

Алюминий (Al) также хороший проводник, хотя и уступает меди ($ρ \approx 2.82 \times 10^{-8}$ Ом·м). Его главное преимущество — малая плотность (он почти в три раза легче меди) и более низкая стоимость. Поэтому алюминий широко применяется в линиях электропередач, где масса провода имеет решающее значение.

Для изготовления электрических контактов, помимо высокой электропроводности, критически важна стойкость к окислению. Оксидная пленка на поверхности контактов увеличивает сопротивление и может нарушить работу цепи.

Золото (Au) — идеальный материал для высоконадежных контактов в электронике. Оно является отличным проводником ($ρ \approx 2.44 \times 10^{-8}$ Ом·м) и практически не окисляется на воздухе, обеспечивая стабильное низкое контактное сопротивление.

Серебро (Ag) имеет самую высокую электропроводность среди всех металлов ($ρ \approx 1.59 \times 10^{-8}$ Ом·м). Однако оно со временем тускнеет (реагирует с серой в воздухе), что может увеличить сопротивление. Его часто используют в силовых контактах, где возникающая при коммутации дуга может очищать поверхность. Медь также используется для контактов, но для защиты от окисления ее поверхность часто покрывают оловом, серебром или золотом.

Ответ: В качестве электропроводки наиболее часто применяют медь и алюминий. Для изготовления электрических контактов, особенно в ответственных устройствах, используют золото и серебро благодаря их высокой проводимости и стойкости к окислению.