Метали: будова атомів, положення у періодичній системі, фізичні та хімічні властивості. Корозія, сплави, отримання металів
Для захисту від корозії доцільно покривати поверхню металу шаром більш активного металу, ніж шаром менш активного. Проте інші міркування нерідко примушують застосовувати також покриття з менш активних металів.
На практиці частіше за все доводиться вживати заходів до захисту сталі як металу, особливо схильного корозії. Окрім цинку, з більш активних металів для цієї мети іноді застосовують кадмій, діючий подібно цинку. З менш активних металів для покриття сталі частіше за все використовують олово, мідь, нікель.
Покриті нікелем сталеві вироби мають красивий вигляд, ніж пояснюється широке розповсюдження нікелювання. При пошкодженні шару нікелю корозія проходить менш інтенсивно, ніж при пошкодженні шару міді (або олово), оскільки різниця потенціалів для пари нікель-залізо набагато менше, ніж для пари мідь-залізо.
З інших способів боротьби з корозією існує ще спосіб протекторів, що полягає в тому, що металевий об'єкт, що захищається, приводиться в контакт з великою поверхнею більш активного металу. Так, в парові казани вводять листи цинку, що знаходяться у контакті із стінками казана і створюючі з ними гальванічну пару.
V. V. Поняття про сплави.
Характерною особливістю металів є їх здатність утворювати один з одним або з неметалами сплави. Щоб отримати сплав, суміш металів звичайно піддають плавленню, а потім охолоджують з різною швидкістю, яка визначається природою компонентів і зміною характеру їх взаємодії залежно від температури. Іноді сплави одержують спіканням тонких порошків металів, не вдаючись до плавлення (порошкова металургія). Отже сплави - це продукти хімічної взаємодії металів.
Кристалічна структура сплавів багато в чому подібна чистим металам, які, взаємодіючи один з одним при плавленні і подальшій кристалізації, утворюють: а) хімічні з'єднання, звані інтерметалідами; б) тверді розчини; в) механічну суміш кристалів компонентів.
Той або інший тип взаємодії визначається співвідношенням енергії взаємодії різнорідних і однорідних частинок системи, тобто співвідношенням енергій взаємодії атомів в чистих металах і сплавах.Сучасна техніка використовує величезне число сплавів, причому в переважній більшості випадків вони складаються не з двох, а з трьох, чотирьох і більшого числа металів. Цікаво, що властивості сплавів часто різко відрізняються від властивостей індивідуальних металів, якими вони утворені. Так, сплав, що містить 50% вісмуту, 25% свинцю, 12,5% олово і 12,5% кадмії, плавиться всього при 60,5 градусах Цельсія, тоді як компоненти сплаву мають відповідно температури плавлення 271, 327, 232 і 321 градус Цельсія. Твердість олов'яної бронзи (90% мідь і 10% олово) втричі більше, ніж у чистої міді, а коефіцієнт лінійного розширення сплавів заліза і нікелю в 10 разів менше ніж у чистих компонентів.
Проте деякі домішки погіршують якість металів і сплавів. Відомо, наприклад, що чавун (сплав заліза і вуглецю) не володіє тією міцністю і твердістю, які характерні для сталі. Крім вуглецю, на властивості сталі впливають добавки сірки і фосфору, що збільшують її крихкість.
Серед властивостей сплавів найважливішою для практичного застосування є жароміцність, корозійна стійкість, механічна міцність і ін. Для авіації велике значення мають легкі сплави на основі магнію, титана або алюмінію, для металообробної промисловості - спеціальні сплави, що містять вольфрам, кобальт, нікель. В електронній техніці застосовують сплави, основним компонентом яких є мідь. Надпотужні магніти вдалося отримати, використовуючи продукти взаємодії кобальту, самарія і інших рідкоземельних елементів, а надпровідні при низьких температурах сплави - на основі інтерметалідів, утворюваних ніобієм з оловом і ін.
VI. Способи отримання металів.
Величезна більшість металів знаходиться в природі у вигляді з'єднань з іншими елементами.
Тільки небагато металів зустрічаються у вільному стані, і тоді вони називаються саморідними. Золото і платина зустрічаються майже виключно в саморідному вигляді, срібло і мідь - частково в саморідному вигляді; іноді попадаються також саморідні ртуть, олово і деякі інші метали.