Ты побывал на Большой научной программе на маршруте "Неорганическая химия". Ты узнал, какими физическими и химическими свойствами обладают металлы, в каком виде они находятся в земной коре и как их найти. Ты самостоятельно выделил чистую медь из минерала двумя способами и сделал оловянный слиток. Мы хотим предложить тебе продолжить изучение свойств металлов у себя дома.

Металлы используют не только в чистом виде (железо, медь, олово), но еще делают из них различные сплавы. Сплав - это однородный материал из двух и более металлов с различными добавками. Они могут быть не только металлические, но металл должен преобладать в смеси. Зачем же делать сплавы? Дело в том, что добавление к металлу других веществ часто принципиально меняет его свойства. Сплав может быть более прочным, более пластичным, с большей тепло- и электропроводностью, чем исходный металл.

Давай разберем самые часто используемые сплавы. Названия многих ты наверняка знаешь, но знаешь ли ты, из чего они состоят?

Сталь - это сплав железа с углеродом. Углерод придает сплаву прочность и твердость.

Чугун - сплав железа с углеродом, в котором углерода больше 2,14%. Чугун еще более твердый, чем сталь, но из-за большого содержания углерода становится хрупким.

Дюраль - сплав алюминия с добавлением меди, магния и марганца. Алюминий с такими добавками становится более прочным и твердым, не теряя при этом своей пластичности.

Бронза - сплав меди с оловом. Бронза более прочная и легкоплавкая по сравнению с медью. Этот сплав научились делать очень давно, еще 3000 лет до нашей эры. Период активного использования этого сплава так и называется - "Бронзовый век".

Латунь - сплав меди с цинком. Она обладает высокой коррозионной стойкостью и красивым золотым цветом.

Мельхиор - сплав меди с никелем. Этот сплав обладает высокой коррозионной стойкостью и пластичен.

Сплав Вуда - Олово — 12,5 %, Свинец — 25 %, Висмут — 50 %, Кадмий — 12,5 %. Особенностью этого сплава является то, что он плавится при 60०С, при том, что температура плавления каждого из металлов по отдельности намного выше.

Алюминий является самым распространенным металлом в земной коре. А среди всех химических элементов земной коры он третий после кислорода и углерода. Алюминий составляет 8,6% земной коры по массе. Это вдвое больше, чем железа, в 350 раз больше, чем меди, цинка, хрома и олова вместе взятых. Для сравнения: золото составляет лишь 5 миллионных частей процента. Однако люди долго не знали про алюминий, так как он содержится в земной коре не в чистом виде, как, например золото, а в виде соединений из которых его еще нужно выделить. Первый алюминиевый слиток был выплавлен во Франции только в 1885 году, и на тот момент этот металл считался драгоценным. При дворе императора столовые приборы из алюминия подавались лишь самым почетным гостям, а остальным приходилось довольствоваться серебряными и золотыми ложками.

Давай и мы немного поизучаем свойства своих домашних столовых приборов.

Теплопроводность материала - это его способность проводить тепло (энергию) от более нагретых частей к менее нагретым частям. Иными словами, если мы возьмем одинаковые предметы из разных материалов и одним концом их положим на батарею, то как быстро нагреется второй конец? Если материал хорошо проводит тепло (например, серебро), то дальний от батареи конец предмета нагреется быстро, а если материал плохо проводит тепло, то дальний от батареи конец ещё долго будет оставаться холодным.

Давай попробуем определить, какая из ложек сделана из наиболее теплопроводного материала.

Плотность - это отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. Если взять два одинаковых по объему ведра, в одно положить вату, а в другое насыпать песок, то какое будет тяжелее? То, которое с песком. Значит и плотность у песка больше, чем у ваты.

У разных металлов плотность тоже разная. Если сделать слитки одинакового размера из разных металлов, то масса у них будет разная.

*для сплавов приведен диапазон значений, так как сплавы бывают разные по составу.


Давай попробуем зная плотность металлов, определить из каких металлов сделаны предметы, которые ты нашел.

Вес ложки = 31 г
Вес воды, вытесненный ложкой = 3 г, значит объем ложки = 3 см³
Плотность металла из которого сделана ложка = 31/3 = 10,3 г/см³
Посмотрим в таблицу со значениями плотностей металлов. Полученное значение ближе всего к плотности серебра.

Очень часто изделия из серебра темнеют со временем. Это происходит потому, что серебро активно вступает в реакцию с серой, образуя сульфид серебра.

Алюминий вытеснил серебро из его соединения с серой. При этом образовался сульфид алюминия. Серебро стало чистым, а на дне кастрюли можно увидеть темный осадок — сульфид алюминия.

Уравнение химической реакции выглядит так: 3 Ag2S+ 2 Al → 6 Ag + Al2S3