Металлические сплавы, твердые растворы и интерметаллические соединения

Металлические сплавы - это вещества, образовавшиеся в результате затвердевания жидких расплавов, состоящих из двух или нескольких компонентов. К компонентам, образующим сплав, относятся химически индивидуальные вещества или их устойчивые соединения. Металлические сплавы состоят либо только из металлов (например, сплав меди и цинка - латунь), либо из металлов с небольшим содержанием неметаллов (сплавы железа с углеродом - чугун и сталь). Изменяя компоненты и соотношения между ними, получают сплавы с самыми разнообразными физическими, механическими или химическими свойствами. После затвердевания в составе сплавов могут образоваться твердые растворы, химические соединения или механические смеси.

Твердые растворы возникают в результате проникновения в кристаллическую решетку основного металла (растворителя) атомов другого металла или неметалла (растворимого компонента). По типу расположения атомов растворимого компонента в кристаллической решетке растворителя различают твердые растворы замещения и внедрения ().

Твердый раствор замещения возникает в результате замены части атомов в кристаллической решетке основного металла атомами растворяемого компонента. Примерами твердых растворов замещения служат сплавы меди с никелем, железа с никелем, хромом, кремнием, марганцем.

В твердом растворе внедрения атомы растворенного компонента размещаются в свободных промежутках между атомами основного металла. Обычно твердый раствор внедрения возникает в системе, состоящей из металла и неметалла, например в сплаве железа с углеродом. При образовании твердых растворов металлов повышаются прочность, твердость и электрическое сопротивление, но понижается пластичность в сравнении с основным металлом. Твердые растворы составляют основу технических сплавов: конструкционных, нержавеющих и кислотоупорных сталей, латуней, бронз.

Интерметалли́д (интерметаллическое соединение) — химическое соединение из двух или более металлов. Интерметаллиды, как и другие химические соединения, имеют фиксированное соотношение между компонентами. Интерметаллиды обладают, как правило, высокой твёрдостью и высокой химической стойкостью. Очень часто интерметаллиды имеют более высокую температуру плавления, чем исходные металлы. Почти все интерметаллиды хрупки, так как связь между атомами в решётке становится ковалентной или ионной (например, в ауриде цезия CsAu), а не металлической. Некоторые из них имеют полупроводниковые свойства, причём, чем ближе к стехиометрии соотношение элементов, тем выше электрическое сопротивление. Никелид титана, известный под маркой «нитинол», обладает памятью формы - после закалки изделие может быть деформировано механически, но примет исходную форму при небольшом нагреве.

Некоторые из металлов могут реагировать друг с другом очень активно. Например, реакция цинка и никеля при температурах выше 1000 °C носит взрывной характер.

 

 

1-основные понятия химии: атом, молекула, атомная и молекулярная массы, простое и сложное вещество, химический эквивалент. Моль.

2-сновные законы химии

3-основные классы неорганических веществ: кислоты, соли, основания, оксиды

4-периодический закон и периодическая система элементов Менделеева, ее структура

5-основные этапы развития представлений о строении атома и ядра. Квантово-механическая модель атома

6-понятие об электронном облаке. Волновая функция.

7-квантовые числа

8-порядок заполнения орбиталей электронами. Принцип минимума энергии. Принцип Паули. Правило Хунда. Правило Клечковского.

9-емкость энергетических уровней и подуровней. Строение электронных оболочек атомов и связь периодической системы со строением атомов.

10-энергия ионизации, энергия сродства к электрону, электроотрицательность. Ионизационный потенциал.

11-природа химической связи, теория валентности. Понятие о степени окисления.

12-ковалентная связь

13-пи и сигма связи. Длина связи, энергия связи

14-донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

15-ионная связь

16-металлическая связь

17-водородная связь. Механизм образования водородной связи

18-ОВР. Основные виды ОВР, типичные окислители и восстановители. Электронный и ионно-электронный баланс.

19-растворы, определение, классификация. понятие о концентрации растворов способы ее выражения

20-теория электролитической диссоциации, степень и константа электролитической диссоциации. Закон разведения Оствальда

21-сильные и слабы электролиты

22-вода, ионное произведение воды. Водородный показатель среды.

23-активность, коэффициент активности. Ионная сила растворов. Связь между коэффициентом активности и ионной силой раствора.

24-гидролиз солей степень и константа гидролиза

25-скорость химической реакции, влияние температуры на скорость хим. Реак. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.

26-порядок и молекулярность реакций. Энергия активации, ее физический смысл

27-влияние концентрации реагентов на скорость химической реакции закон действующих масс. Константа скорости химической реакции и ее физический смысл.

28-катализ.понятие о гомогенном и гетерогенном катализе. Влияние катализа на скорость прямой и обратной реакции

29-обратимость хим. Реак. Влияние концентрации. Давления и температуры на химическое равновесие. Принцип ле-шателье. Константа хим. Равновесия

30-определение электрохимических процессов. Понятие об электродном потенциале. Стандартный электродный потенциал. Уравнение нернста для расчета потенциала металлического электрода.

31-ГЭ. ЭДС ГЭ. Концентрационный элемент

32-газовые электроды. Расчет потенциалов водородного и кислородного электродов.

33-ОВ потенциал

34-кинетика электродных процессов. Концентрационная и электрохимическая поляризация.

35-электролиз, законы Фарадея, электролиз с растворимым и нерастворимым анодом(в расплаве и в растворе). Выход по току.

36-коррозия

37-термодинамика и кинетика коррозии.

38-физико-химические свойства металлов. Основные методы получения металлов.

39-металлические сплавы, твердые растворы и интерметаллические соединения.