Применение неметаллов, металлов и сплавов

Главная мысль этой темы проста: свойства вещества определяют, где его применяют. Всё, что мы узнали о неметаллах и металлах в разделе 4, объясняет, почему провода делают из меди и алюминия, самолёты — из дюралюминия, а воду обеззараживают хлором.

Применение неметаллов

Водород идёт на синтез аммиака и получение маргарина, его используют как ракетное топливо. Кислород нужен в медицине, при сварке и резке металлов, в металлургии, где им выжигают лишний углерод из чугуна. Азот — сырьё для аммиака и удобрений, а жидкий азот — хладагент. Сера идёт на производство серной кислоты и вулканизацию каучука, фосфор — на спички и удобрения, кремний — на микросхемы и солнечные батареи.

Применение хлора очень широко: им обеззараживают водопроводную воду, из него получают соляную кислоту, отбеливатели, пластмассу поливинилхлорид, лекарства и средства защиты растений.

Применение углерода зависит от аллотропной модификации (тема 4.2). Алмазы идут на ювелирные украшения, а технические алмазы — на резцы, буры и шлифовальные круги. Графит проводит ток и выдерживает высокую температуру, поэтому из него делают электроды и тигли; он мягкий, поэтому служит смазкой и основой карандашных грифелей. Кокс — восстановитель в металлургии, активированный уголь — адсорбент в противогазах, фильтрах и медицине.

Сплавы

Чистые металлы используют редко: чаще применяют сплавы. Сплав — это материал, полученный сплавлением двух или нескольких металлов либо металла с неметаллом. Свойства сплава часто лучше, чем у компонентов: он бывает прочнее, твёрже, устойчивее к коррозии, легче плавится.

Чугун и сталь

Самые важные сплавы — сплавы железа с углеродом. Чугун содержит от 2 до 4 % углерода. Он твёрдый, но хрупкий, хорошо заполняет формы при литье, поэтому из него отливают станины станков, радиаторы, сковороды, решётки. Сталь содержит меньше 2 % углерода. Она прочная и упругая, её можно ковать, прокатывать и сваривать; из стали делают рельсы, мосты, корпуса машин и кораблей, инструменты. Добавки хрома, никеля, молибдена придают стали особые свойства, например нержавеющая сталь не ржавеет.

Сплавы цветных металлов

Бронза — сплав меди с оловом. Она прочнее меди и хорошо отливается; из бронзы отливали пушки, колокола и памятники, а когда-то — оружие и орудия труда целой исторической эпохи, бронзового века. Латунь — сплав меди с цинком, золотистого цвета, который хорошо обрабатывается; из неё делают водопроводную арматуру, музыкальные инструменты, детали приборов. Дюралюминий — сплав алюминия с медью, магнием и марганцем. Он почти так же лёгок, как алюминий, но во много раз прочнее, поэтому из него строят самолёты.

Применение алюминия

Применение алюминия основано на сочетании его свойств. Он лёгкий (плотность 2,7 г/см³, почти втрое меньше, чем у железа), хорошо проводит ток и тепло, не ядовит и благодаря оксидной плёнке не ржавеет. Поэтому из алюминия делают провода линий электропередачи, пищевую фольгу, банки для напитков, посуду, а из его сплавов — самолёты, вагоны и корпуса автомобилей. Алюминий восстанавливает металлы из оксидов при алюминотермии (тема 4.3).