Реферат: Олово, свинец и их сплавы - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Олово, свинец и их сплавы

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 813 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

20 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ВОЛЖСКИЙ ФИЛИАЛ КУРСОВАЯ РАБО ТА по дисциплине: Материаловедение на тему: «Олово, свинец и их сплавы» Выполнил: студент гр. ЭТ-44с ___________ С.В. Владимиров Проверила: преподаватель ___________ С.Б. Малеева г. Чебоксары 2005 г. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 3 1. Свин ец 5 2. Олов о 19 3. Спла вы 35 4. Спис ок литературы 37 ВВЕДЕНИЕ Материаловедение — наука, изучающая строение и свойс тва материалов и устанавливающая связи между их составом, строением и св ойствами. Вся история человечества связана с развитием материалов. Именно матери алы дали названия целым эпохам: каменный век, бронзовый век, железный век. На ранней стадии развития человечества использовались природные матер иалы — дерево, кость, камень. Особое место занял камень, из которого изгот авливались орудия труда — каменные топоры, каменные ножи. Следует отмет ить, что именно с помощью камня около 500 тыс. лет назад люди стали добывать о гонь. Использование огня для обжига глины при изготовлении предметов до машней утвари породило начало керамической технологии. На следующем этапе развития стали использоваться металлы. Естественно, что в первую очередь применялись те из них, которые встречаются в природ е в чистом, самородном виде. Прежде всего это медь, начало ее применения от носят к седьмому тысячелетию до нашей эры. В четвертом тысячелетии до на шей эры начали применять сплавы: преобладают уже металлические инструм енты из бронзы ^- сплава меди с другими металлами, в первую очередь с олово м, имеющие лучшие свойства, чем чистая медь. Это означает, что в историю те хники вступила технология металлургии. Важнейшим этапом развития стало использование железа и его сплавов. В се редине XIX века осваивается конвертерный метод производства стали, а к кон цу века— мартеновский. Сплавы на основе железа и в настоящее время явля ются основным конструкционным материалом. Бурный рост промышленности требует появления материалов с самыми различными Свойствами. Середина XX века ознаменована появлением полимеров — новых материал лов, свойств а которых резко отличаются от свойств металлов. Полимеры широко применя ют также в различных областях техники: машиностроении, химической и пище вой промышленности и ряде Других областей. Развитие техники требует материалов с новыми уникальными свойствами. Д ля атомной энергетики и космической техники необходимы материалы, кото рые могут работать при весьма высоких температурах. Компьютерные техно логии стали возможными только при использовании материалов с особыми э лектрическими свойствами. Таким образом, материаловедение — одна из ва жнейших, приоритетных наук, определяющих технический прогресс. В настоящей курсовой работе рассмотрены олово, свинец и их сплавы. 1. Свинец В художественной литературе часто приходится вст речаться с эпитетом «свинцовый». Как правило, он означает тяжесть в прям ом или переносном смысле; иногда же он указывает на угрюмый сине-серый цв ет. Против последнего сравнения возражать не приходится. Первое же требу ет уточнений. Среди металлов, используемых техникой нашего времени, мног ие тяжелее свинца. Свинец всплывает на поверхность, будучи погружен в рт уть. В расплаве меди свинцовый кораблик, несомненно, опустился бы на дно, т огда как в золоте плавал бы с очень большой легкостью. «Бы» – потому, что этого произойти не может: свинец плавится задолго до меди или золота (тем пературы плавления – 327, 1083 и 1063 °C соответственно), и кораблик расплавится раньше, чем утонет. Народы древности не могли изготовить из свинца ни меча, ни лемеха, ни даже горшка – для этого он слишком мягок и легкоплавок. Но в природе нет ни одн ого металла, который при обычных условиях мог бы соперничать с ним в плас тичности. По десятибалльной «алмазной» шкале Мооса сравнительная твер дость элемента №82 выражается цифрой 1,5. Чтобы получить на свинце какое-ниб удь изображение или надпись, нет надобности прибегать к чекану, достаточ но простого тиснения. Отсюда – свинцовые печати старины. И в наше время п ринято товарные вагоны, сейфы, складские помещения опечатывать свинцов ой пломбой. Кстати, само слово «пломба» (а их сейчас делают из разных матер иалов) произошло, видимо, от латинского названия свинца plumbum; по-французски название элемента – plomb. Столь примитивное использование пластичности свинца, как получение на нем оттисков, для современной техники кажется анахронизмом. Тем не менее отпечатки на свинце иногда незаменимы и в наше время. При глубинном бурении инструмент отнюдь не застрахован от поломок, вызы вающих подчас аварии. Если на глубине нескольких сот метров в скважине о станется сломанный бур, то как его извлечь обратно, как подцепить? Самое п ростое и надежное в таком случае средство – свинцовая болванка. Ее опус кают в скважину, и она расплющивается от удара, наткнувшись на сломанный бур. Извлеченная на поверхность болванка «предъявит» отпечаток, по кото рому можно определить, каким образом, за какую часть зацепить обломок. По явились, правда, гораздо более удобные «осведомители» – каротажные тел еустановки. Но насколько они дороже, прихотливей, сложнее! Свинец очень легко куется и прокатывается. Уже при давлении 2 т/см 2 свинцовая стружка спрессовываетс я в сплошную монолитную массу. С увеличением давления до 5 т/см 2 твердый свинец переходит в текучее со стояние. Свинцовую проволоку получают, продавливая через фильеру не рас плав, а твердый свинец. Обычным волочением ее сделать нельзя из-за малой р азрывной прочности свинца. Свинец и химическая промышленность Серная кислота до 80%-ной крепости, даже нагретая, не ра зъедает свинец. Достаточно стоек он и к действию соляной кислоты. В то же в ремя слабые органические кислоты – муравьиная и уксусная – сильно дей ствуют на элемент №82. Странным это кажется лишь поначалу: при действии сер ной и соляной кислот на поверхности свинца образуется труднорастворим ая пленка сульфата или хлорида свинца, препятствующая дальнейшему разр ушению металла; органические же кислоты образуют легкорастворимые сви нцовые соли, которые ни в коей мере не могут защитить поверхность металл а. В сернокислотной промышленности свинец – незаменимый материал. Основ ное оборудование – камеры, промывные башни, желобы, трубы, холодильники, детали насосов – все это изготовляется из свинца или свинцом облицовыв ается. Труднее аналогичным образом защитить от агрессивной среды движу щиеся детали – крыльчатки вентилятора, мешалки, вращающиеся барабаны. Э ти детали должны обладать б у льшим запасом прочности, чем имеет мягкий свинец. Выход из пол ожения – детали из свинцово-сурьмянистого сплава гартблея. Используют также освинцованные детали, сделанные из стали, но покрытые свинцом из р асплава. Чтобы получить равномерное свинцовое покрытие, детали предвар ительно лудят – покрывают оловом, а уже на оловянный слой наносят свине ц. Кислотная промышленность – не единственное производство, использующе е антикоррозийную стойкость свинца. Нуждается в нем и гальванотехника. Х ромовые ванны с горячим электролитом изнутри облицовывают свинцом. Некоторые соединения свинца защищают металл от коррозии не в условиях а грессивных сред, а просто на воздухе. Эти соединения вводят в состав лако красочных покрытий. Свинцовые белила – это затертая на олифе основная у глекислая соль свинца 2PbCO 3 · Pb(OH) 2 . Хорошая кроющая способност ь, прочность и долговечность образуемой пленки, устойчивость к действию воздуха и света – вот главные достоинства свинцовых белил. Но есть и ант идостоинства: высокая чувствительность к сероводороду, и главное – ток сичность. Именно из-за нее свинцовые белила применяют сейчас только для наружной окраски судов и металлоконструкций. В состав масляных красок входят и другие соединения свинца. Долгое время в качестве желтого пигмента использовали глет PbO, но с появлением на рынк е свинцового крона PbCrO 4 глет ут ратил свое значение. Однако это не помешало ему остаться одним из лучших сиккативов (ускорителей высыхания масел). Самый популярный и массовый пигмент на свинцовой основе – сурик Pb 3 O 4 . Этой замечательной краской ярко-красного цвета красят, в частности, подводные части кораблей. Свинец и элект ротехника Особенно много свинца потребляет кабельная промыш ленность, где им предохраняют от коррозии телеграфные и электрические п ровода при подземной или подводной прокладке. Много свинца идет и на изг отовление легкоплавких сплавов (с висмутом, оловом и кадмием) для электр ических предохранителей, а также для точной пригонки контактирующих де талей. Но главное, видимо, – это использование свинца в химических источ никах тока. Свинцовый аккумулятор с момента своего создания претерпел много конст руктивных изменений, но основа его осталась той же: две свинцовые пласти ны, погруженные в сернокислый электролит. На пластины нанесена паста из окиси свинца. При зарядке аккумулятора на одной из пластин выделяется во дород, восстанавливающий окись до металлического свинца, на другой – ки слород, переводящий окись в перекись. Вся конструкция превращается в гал ьванический элемент с электродами из свинца и перекиси свинца. В процесс е разрядки перекись раскисляется, а металлический свинец превращается в окись. Эти реакции сопровождаются возникновением электрического ток а, который будет течь по цепи до тех пор, пока электроды не станут одинаков ыми – покрытыми окисью свинца. Производство щелочных аккумуляторов достигло в наше время гигантских размеров, но оно не вытеснило аккумуляторы свинцовые. Последние уступаю т щелочным в прочности, они тяжелее, но зато дают ток большего напряжения. Так, для питания автостартера нужно пять кадмиево-никелевых аккумулято ров или три свинцовых. Аккумуляторная промышленность – один из самых емких потребителей сви нца. Можно, пожалуй, сказать и то, что свинец находился у истоков современной э лектронно-вычислительной техники. Свинец был одним из первых металлов, переведенных в состояние сверхпров одимости. Кстати, температура, ниже которой этот металл приобретает спос обность пропускать электрический ток без малейшего сопротивления, дов ольно высока – 7,17°K. (Для сравнения укажем, что у олова она равна 3,72, у цинка – 0,82, у титана – всего 0,4°K). Из свинца была сделана обмотка первого сверхпр оводящего трансформатора, построенного в 1961 г. На сверхпроводимости свинца основан один из самых эффектных физически х «фокусов», впервые продемонстрированный в 30-х годах советским физиком В.К. Аркадьевым. По преданию, гроб с телом Магомета висел в пространстве без опор. Из трезв омыслящих людей никто, конечно, этому не верит. Однако в опытах Аркадьева происходило нечто подобное: небольшой магнитик висел без какой-либо опо ры над свинцовой пластинкой, находившейся в среде жидкого гелия, т.е. при т емпературе 4,2°K, намного меньшей, чем критическая для свинца. Известно, что при изменении магнитного поля в любом проводнике возникаю т вихревые токи (токи Фуко). В обычных условиях они быстро гасятся сопроти влением. Но, если сопротивления нет (сверхпроводимость!), эти токи не затух ают и, естественно, сохраняется созданное ими магнитное поле. Магнитик н ад свинцовой пластинкой имел, разумеется, свое поле и, падая на нее, возбуж дал магнитное поле от самой пластинки, направленное навстречу полю магн ита, и оно отталкивало магнит. Значит, задача сводилась к тому, чтобы подоб рать магнитик такой массы, чтобы его могла удержать на почтительном расс тоянии эта сила отталкивания. В наше время сверхпроводимость – огромнейшая область научных исследо ваний и практического приложения. Говорить о том, что она связана только со свинцом, конечно нельзя. Но значение свинца в этой области не исчерпыв ается приведенными примерами. Один из лучших проводников электричества – медь – никак не удается пер евести в сверхпроводящее состояние. Почему это так, у ученых еще нет един ого мнения. В экспериментах по сверхпроводимости меди отведена роль эле ктроизолятора. Но сплав меди со свинцом используют в сверхпроводниково й технике. В температурном интервале 0,1...5°K этот сплав проявляет линейную з ависимость сопротивления от температуры. Поэтому его используют в приб орах для измерения исключительно низких температур. Свинец и транспорт И эта тема складывается из нескольких аспектов. Пер вый – это антифрикционные сплавы на основе свинца. Наряду с общеизвестн ыми баббитами и свинцовыми бронзами, антифрикционным сплавом часто слу жит свинцово-кальциевая лигатура (3...4% кальция). То же назначение имеют и не которые припои, отличающиеся низким содержанием олова и, в отдельных слу чаях, добавкой сурьмы. Все более важную роль начинают играть сплавы свин ца с таллием. Присутствие последнего повышает теплостойкость подшипни ков, уменьшает коррозию свинца органическими кислотами, образующимися при физико-химическом разрушении смазочных масел. Второй аспект – борьба с детонацией в двигателях. Процесс детонации сро дни процессу горения, но скорость его слишком велика... В двигателях внутр еннего сгорания он возникает из-за распада молекул еще не сгоревших угле водородов под влиянием растущих давления и температуры. Распадаясь, эти молекулы присоединяют кислород и образуют перекиси, устойчивые лишь в о чень узком интервале температур. Они-то и вызывают детонацию, и топливо в оспламеняется раньше, чем достигнуто необходимое сжатие смеси в цилинд ре. В результате мотор начинает «барахлить», перегреваться, появляется ч ерный выхлоп (признак неполного сгорания), ускоряется выгорание поршней , сильнее изнашивается шатунно-кривошипный механизм, теряется мощность ... Самый распространенный антидетонатор – тетраэтилсвинец (ТЭС) Pb(С 2 Н 5 ) 4 – бесцветна я ядовитая жидкость. Действие ее (и других металлоорганических антидето наторов) объясняется тем, что при температуре выше 200°C происходит распад молекул веществ а-антидетонатора. Образуются активные свободные радикалы, которые, реаг ируя прежде всего с перекисями, уменьшают их концентрацию. Роль металла, образующегося при полном распаде тетраэтилсвинца, сводится к дезактив ации активных частиц – продуктов взрывного распада тех же перекисей. Добавка тетраэтилсвинца к топливу никогда не превышает 1%, но не только из- за токсичности этого вещества. Избыток свободных радикалов может иници ировать образование перекисей. Важная роль в изучении процессов детонации моторных топлив и механизма действия антидетонаторов принадлежит ученым Института химической физ ики АН СССР во главе с академиком Н.Н. Семеновым и профессором А.С. Соколик ом. Свинец и война Свинец – тяжелый металл, его плотность 11,34. Именно эт о обстоятельство послужило причиной массового использования свинца в огнестрельном оружии. Между прочим, свинцовыми метательными снарядами пользовались еще в древности: пращники армии Ганнибала метали в римлян с винцовые шары. И сейчас пули отливают из свинца, лишь оболочку их делают и з других, более твердых металлов. Любая добавка к свинцу увеличивает его твердость, но количественно влия ние добавок неравноценно. В свинец, идущий на изготовление шрапнели, доб авляют до 12% сурьмы, а в свинец ружейной дроби – не более 1% мышьяка. Без инициирующих взрывчатых веществ ни одно скорострельное оружие дей ствовать не будет. Среди веществ этого класса преобладают соли тяжелых м еталлов. Используют, в частности, азид свинца PbN 6 . Ко всем взрывчатым веществам предъявляют очень жесткие требования с то чки зрения безопасности обращения с ними, мощности, химической и физичес кой стойкости, чувствительности. Из всех известных инициирующих взрывч атых веществ по всем этим характеристикам «проходят» лишь «гремучая рт уть», азид и тринитрорезорцинат свинца (ТНРС). Свинец и наука В Аламогордо – место первого атомного взрыва – Энрико Ферми выехал в танке, оборудованном свинцовой защитой. Чт обы понять, почему от гамма-излучения защищаются именно свинцом, нам нео бходимо обратиться к сущности поглощения коротковолнового излучения. Гамма-лучи, сопровождающие радиоактивный распад, идут из ядра, энергия к оторого почти в миллион раз превышает ту, что «собрана» во внешней оболо чке атома. Естественно, что гамма-лучи неизмеримо энергичнее лучей свето вых. Встречаясь с веществом, фотон или квант любого излучения теряет сво ю энергию, этим-то и выражается его поглощение. Но энергия лучей различна. Чем короче их волна, тем они энергичнее, или, как принято выражаться, жестч е. Чем плотнее среда, через которую проходят лучи, тем сильнее она их задер живает. Свинец плотен. Ударяясь о поверхность металла, гамма-кванты выби вают из нее электроны, на что расходуют свою энергию. Чем больше атомный н омер элемента, тем труднее выбить электрон с его внешней орбиты из-за бол ьшей силы притяжения ядром. Возможен и другой случай, когда гамма-квант сталкивается с электроном, с ообщает ему часть своей энергии и продолжает свое движение. Но после вст речи он стал менее энергичным, более «мягким», и в дальнейшем слою тяжело го элемента поглотить такой квант легче. Это явление носит название комп тон-эффекта по имени открывшего его американского ученого. Чем жестче лучи, тем больше их проникающая способность – аксиома, не тре бующая доказательств. Однако ученых, положившихся на эту аксиому, ожидал весьма любопытный сюрприз. Вдруг выяснилось, что гамма-лучи энергией бо лее 1 млн эВ задерживаются свинцом не слабее, а сильнее менее жестких! Фак т, казалось, противоречащий очевидности. После проведения тончайших экс периментов выяснилось, что гамма-квант энергией более 1,02 МэВ в непосредс твенной близости от ядра «исчезает», превращаясь в пару электрон – пози трон, и каждая из частиц уносит с собой половину затраченной на их образо вание энергии. Позитрон недолговечен и, столкнувшись с электроном, превр ащается в гамма-квант, но уже меньшей энергии. Образование электронно-по зитронных пар наблюдается только у гамма-квантов высокой энергии и толь ко вблизи от «массивного» ядра, то есть в элементе с б у льшим атомным номером. Свинец – один из последних стабильных элементов таблицы Менделеева. И и з тяжелых элементов – самый доступный, с отработанной веками технологи ей добычи, с разведанными рудами. И очень пластичный. И очень удобный в обр аботке. Вот почему свинцовая защита от излучения – самая распространен ная. Пятнадцати-двадцати-сантиметрового слоя свинца достаточно, чтобы п редохранить людей от действия излучения любого известного науке вида. Коротко упомянем еще об одной стороне служения свинца науке. Она тоже св язана с радиоактивностью. В часах, которыми мы пользуемся, нет свинцовых деталей. Но в тех случаях, к огда время измеряют не часами и минутами, а миллионами лет, без свинца не о бойтись. Радиоактивные превращения урана и тория завершаются образова нием стабильных изотопов элемента №82. При этом, правда, получается разный свинец. Распад изотопов 235 U и 238 U приводит в конечном итоге к изотопам 207 Pb и 206 Pb. Наиболее распространенный изотоп т ория 232 Th заканчивает свои пре вращения изотопом 208 Pb. Устано вив соотношение изотопов свинца в составе геологических пород, можно уз нать, сколько времени существует тот или иной минерал. При наличии особо точных приборов (масс-спектрометров) возраст породы устанавливают по тр ем независимым определениям – по соотношениям 206 Pb: 238 U; 207 Pb: 235 U и 208 Pb: 232 Th. Свинец и культура Начнем с того, что эти строчки отпечатаны литерами, и зготовленными из свинцового сплава. Главные компоненты типографских с плавов – свинец, олово и сурьма. Интересно, что свинец и олово стали испол ьзовать в книгопечатании с первых его шагов. Но тогда они не составляли е диного сплава. Немецкий первопечатник Иоганн Гуттенберг литеры из олов а отливал в свинцовые формы, так как считал удобным чеканить из мягкого с винца формы, которые выдерживали определенное количество заливок олов а. Нынешние оловянно-свинцовые типографские сплавы составляют так, чтоб ы они удовлетворяли многим требованиям: они должны иметь хорошие литьев ые свойства и незначительную усадку, быть достаточно твердыми и химичес ки стойкими по отношению к краскам и смывающим их растворам; при перепла вке должно сохраняться постоянство состава. Однако служение свинца человеческой культуре началось задолго до появ ления первых книг. Живопись появилась раньше письменности. На протяжени и многих столетий художники использовали краски на свинцовой основе, и о ни до сих пор не вышли из употребления: желтая – свинцовый крон, красная – сурик и, конечно, свинцовые белила. Между прочим, именно из-за свинцовых белил кажутся темными картины старых мастеров. Под действием микроприм есей сероводорода в воздухе свинцовые белила превращаются в темный сер нистый свинец PbS... С давних пор стенки гончарных изделий покрывали глазурями. Простейшая г лазурь делается из окиси свинца и кварцевого песка. Ныне санитарный надз ор запрещает использовать эту глазурь при изготовлении предметов дома шнего обихода: контакт пищевых продуктов с солями свинца должен быть иск лючен. Но в составе майоликовых глазурей, предназначенных для декоратив ных целей, сравнительно легкоплавкие соединения свинца используют, как и прежде. Наконец, свинец входит в состав хрусталя, точнее, не свинец, а его окись. Св инцовое стекло варится без каких-либо осложнений, оно легко выдувается и гранится, сравнительно просто нанести на него узоры и обычную нарезку, в интовую, в частности. Такое стекло хорошо преломляет световые лучи и пот ому находит применение в оптических приборах. Добавляя в шихту свинец и поташ (вместо извести), приготовляют страз – ст екло с блеском, большим, чем у драгоценных камней. Свинец и медицина Попадая в организм, свинец, как и большинство тяжелы х металлов, вызывает отравления. И тем не менее свинец нужен медицине. Со в ремен древних греков остались во врачебной практике свинцовые примочк и и пластыри, но этим не ограничивается медицинская служба свинца. Желчь нужна не только сатирикам. Содержащиеся в ней органические кислот ы, прежде всего гликохолевая C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 COOH, а также таурохолевая C 23 H 36 (OH) 3 CONHCH 2 CH 2 SO 3 H, стимулируют деятельность печени. А по скольку не всегда и не у всех печень работает с точностью хорошо отлажен ного механизма, эти кислоты нужны медицине. Выделяют их и разделяют с пом ощью уксуснокислого свинца. Свинцовая соль гликохолевой кислоты выпад ает при этом в осадок, а таурохолевой – остается в маточном растворе. Отф ильтровав осадок, из маточного раствора выделяют и второй препарат, дейс твуя опять же свинцовым соединением – основной уксусной солью. Но главная работа свинца в медицине связана с диагностикой и рентгеноте рапией. Он защищает врачей от постоянного рентгеновского облучения. Для практически полного поглощения лучей Рентгена достаточно на их пути по ставить слой свинца в 2...3 мм. Вот почему медицинский персонал рентгеновск их кабинетов облачен в фартуки, рукавицы и шлемы из резины, в состав котор ой введен свинец. И изображение на экране наблюдают через свинцовое стек ло. Таковы главные аспекты взаимоотношений человечества со свинцом – эле ментом, известным с глубокой древности, но и сегодня служащим человеку в о многих областях его деятельности. Чудесные горшки Производство металлов, прежде всего золота, в Древн ем Египте считалось «священным искусством». Завоеватели Египта истяза ли его жрецов, выпытывая у них секреты выплавки золота, но те умирали, сохр аняя тайну. Сущность процесса, который египтяне так оберегали, выяснили спустя много лет. Они обрабатывали золотую руду расплавленным свинцом, р астворяющим благородные металлы, и таким образом извлекали золото из ру д. Этот раствор затем подвергали окислительному обжигу, и свинец превращ ался в окись. Главной тайной этого процесса были горшки для обжига. Их дел али из костяной золы. При плавке окись свинца впитывалась в стенки горшк а, увлекая при этом случайные примеси. А на дне оставался чистый сплав. Сила слова 26 мая 1931 г. проф ессор Огюст Пиккар должен был подняться в небо на стратостате собственн ой конструкции – с герметичной кабиной. И поднялся. Но, разрабатывая дет али предстоящего полета, Пиккар неожиданно столкнулся с препятствием с овсем не технического порядка. В качестве балласта он решил взять на бор т не песок, а свинцовую дробь, для которой требовалось гораздо меньше мес та в гондоле. Узнав об этом, чиновники, ведавшие полетом, категорически за претили замену: в правилах сказано «песок», ничто другое сбрасывать на г оловы людей недопустимо (за исключением лишь воды). Пиккар решил доказат ь безопасность своего балласта. Он вычислил силу трения свинцовой дроби о воздух и распорядился сбросить эту дробь ему на голову с самой высокой постройки Брюсселя. Полная безопасность «свинцового дождя» была доказ ана наглядно. Однако администрация оставила опыт без внимания: «Закон ес ть закон, сказано песок, значит, песок, а не дробь». Препятствие казалось н еодолимым, но ученый нашел выход: он объявил, что в гондоле стратостата в к ачестве балласта будет находиться «свинцовый песок». Заменой слова «др обь» на слово «песок» бюрократы были обезоружены и более не препятствов али Пиккару. Из белой краски – красная Свинцовые белила умели изготовлять 3 тыс. лет назад. Основным поставщиком их в древнем мире был остров Родос в Средиземном мо ре. Красок тогда не хватало, и стоили они чрезвычайно дорого. Прославленн ый греческий художник Никий однажды с нетерпением ожидал прибытия бели л с Родоса. Драгоценный груз прибыл в афинский порт Пирей, но там неожидан но вспыхнул пожар. Пламя охватило корабли, на которых были привезены бел ила. Когда пожар погасили, расстроенный художник поднялся на палубу одно го из пострадавших кораблей. Он надеялся, что не весь груз погиб, мог же уц елеть хотя бы один бочонок с нужной ему краской. Действительно, в трюме на шлись бочки с белилами: они не сгорели, но сильно обуглились. Когда бочки в скрыли, то удивлению художника не было границ: в них была не белая краска, а ярко-красная! Так пожар в порту подсказал путь изготовления замечатель ной краски – сурика. Свинец и газы При плавке того или иного металла приходится забот иться об удалении из расплава газов, так как иначе получается низкокачес твенный материал. Добиваются этого различными технологическими приема ми. Выплавка же свинца в этом смысле никаких хлопот металлургам не доста вляет: кислород, азот, сернистый газ» водород, окись углерода, углекислый газ, углеводороды не растворяются ни в жидком, ни в твердом свинце. «Свинцовая мечеть» В древности при строительстве зданий или обороните льных сооружений камни нередко скрепляли расплавленным свинцом. В селе нии Старый Крым и сейчас сохранились руины так называемой свинцовой меч ети, сооруженной в XIV столетии. Такое название здание получило оттого, что зазоры в каменной кладке залиты свинцом. 2. Олово Олово – один из немногих металлов, известных челов еку еще с доисторических времен. Олово и медь были открыты раньше железа, а сплав их, бронза, – это, по-видимому, самый первый «искусственный» матер иал, первый материал, приготовленный человеком. Результаты археологических раскопок позволяют считать, что еще за пять тысячелетий до нашей эры люди умели выплавлять и само олово. Известно, чт о древние египтяне олово для производства бронзы возили из Персии. Под названием «трапу» этот металл описан в древнеиндийской литературе. Латинское название олова stannum происходит от санскритского «ста», что озна чает «твердый». Упоминание об олове встречается и у Гомера. Почти за десять веков до ново й эры финикияне доставляли оловянную руду с Британских островов, называ вшихся тогда Касситеридами. Отсюда название касситерита – важнейшего из минералов олова; состав его SnO 2 . Другой важный минерал – станнин, или оловянный колчедан, Cu 2 FeSnS 4 . Остальные 14 минералов элемента №50 встречаются намного реже и промышленного значения не имеют. Между прочим, наши предки распол агали более богатыми оловянными рудами, чем мы. Можно было выплавлять ме талл непосредственно из руд, находящихся на поверхности Земли и обогаще нных в ходе естественных процессов выветривания и вымывания. В наше врем я таких руд уже нет. В современных условиях процесс получения олова мног оступенчатый и трудоемкий. Руды, из которых выплавляют олово теперь, сло жны по составу: кроме элемента №50 (в виде окисла или сульфида) в них обычно п рисутствуют кремний, железо, свинец, медь, цинк, мышьяк, алюминий, кальций, вольфрам и другие элементы. Нынешние оловянные руды редко содержат боль ше 1% Sn, а россыпи – и того меньше: 0,01...0,02% Sn. Это значит, что для получения килогра мма олова необходимо добыть и переработать по меньшей мере центнер руды. Свойства олова Атомный номе р…………………………...50 Атомная масса……………………………118,710 Изотопы стабильные ………………………………..112, 114– 120, 122, 124 нестабильные……………………………..108– 111, 113, 121, 123, 125– 127 Температура плавления, ° С……………..231,9 Температура кипения, ° С………………..262,5 Плотность, г/см 3 …………………….…….7,29 Твердость (по Бринеллю)………………...3,9 Содержание в земной коре, % (масс.)…...0,0004 Применение Олово начали применять, вероятно, еще во времена Гомера и Моисея. Открытие его было связано, скорее всего, со случайным восстанов лением наносного касситерита (оловянного камня); наносные отложения вст речаются на поверхности или близко к ней, и оловянные руды намного легче восстанавливаются, чем руды других металлов. Древние бритты были хорошо знакомы с оловом: в Корнуолле на юго-западе Англии были обнаружены древн ие горны со шлаком. Металл был, очевидно, малодоступен и дорог, т.к. оловянн ые предметы редко встречаются среди римских и греческих древностей, хот я об олове говорится в Библии в Четвертой книге Моисеевой (Числа), а слово касситерит, которое и сегодня используется для обозначения оксидной ол овянной руды, – греческого происхождения. Малакка и Восточная Индия упо минаются как источники олова в арабской литературе 8– 9 вв. и различными а вторами в 16 в. в связи с Великими географическими открытиями. История олов янных разработок в Саксонии и Богемии относится еще к 12 в., но в 17 в. 30-летняя в ойна (1618– 1648) разрушила эту промышленность. Производство впоследствии воз обновили, но вскоре оно пришло в упадок из-за открытия богатых месторожд ений в Америке. Бронза. Задолго до того как научились добывать олово в ч истом виде, был известен сплав олова с медью – бронза, который получали, в идимо, уже в 2500– 2000 до н.э. Олово в рудах часто встречается вместе с медью, так что при плавке меди в Британии, Богемии, Китае и на юге Испании образовыва лась не чистая медь, а ее сплав с некоторым количеством олова. Ранние медн ые плотничные инструменты (долото, тесло и др.) из Ирландии содержали до 1% Sn. В Египте медная утварь 12-й династии (2000 до н.э.) содержала до 2% Sn, по-видимому, ка к случайную примесь. Первобытная практика выплавки меди основывалась н а использовании смеси медных и оловянных руд, в результате чего и получа лась бронза, содержащая до 22% Sn. В современном мире более трети добываемого олова р асходуется на изготовление пищевой жести и емкостей для напитков. Жесть в основном состоит из стали, но имеет покрытие из олова обычно толщиной м енее 0,4 мкм. Сплавы. Одна треть олова идет на изготовление п рипоев. Припои – это сплавы олова в основном со свинцом в разных пропорц иях в зависимости от назначения. Сплав, содержащий 62% Sn и 38% Pb, называется эвте ктическим и имеет самую низкую температуру плавления среди сплавов сис темы Sn – Pb. Он входит в составы, используемые в электронике и электротехни ке. Другие свинцово-оловянные сплавы, например 30% Sn + 70% Pb, имеющие широкую обла сть затвердевания, используются для пайки трубопроводов и как присадоч ный материал. Применяются и оловянные припои без свинца. Сплавы олова с с урьмой и медью используются как антифрикционные сплавы (баббиты, бронзы ) в технологии подшипников для различных механизмов. Современные оловян но-свинцовые сплавы содержат 90– 97% Sn и небольшие добавки меди и сурьмы для увеличения твердости и прочности. В отличие от ранних и средневековых св инецсодержащих сплавов, современная посуда из cплавов олова безопасна д ля использования. Покрытия из олова и его сплавов. Олово легко образует сплавы со многими металлами. Оловянные покрытия имеют хорошее сцепление с основой, обеспе чивают хорошую коррозионную защиту и красивый внешний вид. Оловянные и о ловянно-свинцовые покрытия можно наносить, погружая специально пригот овленный предмет в ванну с расплавом, однако большинство оловянных покр ытий и сплавов олова со свинцом, медью, никелем, цинком и кобальтом осажда ют электролитически из водных растворов. Наличие большого диапазона со ставов для покрытий из олова и его сплавов позволяет решать многообразн ые задачи промышленного и декоративного характера. Соединения. Олово образует различные химические с оединения, многие из которых находят важное промышленное применение. Кр оме многочисленных неорганических соединений, атом олова способен к об разованию химической связи с углеродом, что позволяет получать металло органические соединения, известные как оловоорганические Водные раств оры хлоридов, сульфатов и фтороборатов олова служат электролитами для о саждения олова и его сплавов. Оксид олова применяют в составе глазури дл я керамики; он придает глазури непрозрачность и служит красящим пигмент ом. Оксид олова можно также осаждать из растворов в виде тонкой пленки на различных изделиях, что придает прочность стеклянным изделиям (или умен ьшает вес сосудов, сохраняя их прочность). Введение станната цинка и друг их производных олова в пластические и синтетические материалы уменьша ет их возгораемость и препятствует образованию токсичного дыма, и эта об ласть применения становится важнейшей для соединений олова. Огромное к оличество оловоорганических соединений расходуется в качестве стабил изаторов поливинилхлорида – вещества, используемого для изготовления тары, трубопроводов, прозрачного кровельного материала, оконных рам, во достоков и др. Другие оловоорганические соединения используются как се льскохозяйственные химикаты, для изготовления красок и консервации др евесины. Месторождение Кительское олово - полиметаллическое месторождени е Местоположение. Основное месторождение расположено в Северном Приладожье на территории Питкярантского района Республики К арелия в 15 км к северо-западу от г. Пи ткяранта и в 250 км от Петрозаводска. Ближайшая железнодорожная станция Койрин-Оя находится в 1.5 км к югу от месторождения на линии Петрозаводс к – Янисъярви - С.Петербург с выходом на магистраль Мурманск - С.Петербург через г.г. Питкяранта и Лодейное Поле. В районе широко развита сеть автомо бильных дорог республиканского значения, выходящих на шоссе Питкярант а - Петрозаводск. Основная водная магистраль - Ладожское озеро - находится в 5.5 км южнее месторождения и входи т в систему Беломорско - Балтийского канала, пропускающего суда типа рек а-море. В г. Питкяранта имеется причал, используемый для отгрузки щебня. В восточной части месторождения проходит линия электропередач 1 класса н апряжением 110 кВ и местная ЛЭП напряжением 6 кВ. Геологическая позиция. Месторожде ние находится в западной олово -полиметаллической подзоне Салминско – Уксинско - Кительской рудной зоны. Оловянное и сопутствующее оруденение локализовано в пределах пластообразной скарноворудной залежи, относящ ейся ко II подсвите питкярантской свиты нижнего протерозоя и обрамляющей с севера Койринойско - Питкярантский гнейсо - гранитовый купол. Восточна я его часть и породы и породы обрамления "срезаны" гранитами рапакиви и пр онизаны их силлоподобными апофизами. Все промышленно-значимое оловянн ое оруденение сосредоточено в южной части скарново-рудной залежи вблиз и контакта скарнов с гнейсо-гранитами купола. Залежь характеризуется су бширотным простиранием и крутым падением. С поверхности она повсеместн о перекрыта чехлом четвертичных отложений мощностью 30 - 40 м. Схема строения Кит ельского месторождения (план и разрезы): 1 - четвертичные отложения; 2 - граниты рапакиви (2 фаза) З – кварциты; полевошпат - биотитовые сланцы; 4 - кальцuфupы, мpaморы; 5-полевошпа тамфиболовые, графитсодержащие кварц-биотитовые скарны; 6 - пироксеновы е, гранатовые, гранат-пироксеновые, магнетит-пироксеновые скарны; 7-гнейс о-граниты. Кроме Кительского месторождения, в Северном Приладожье выявлены Люппи кковское, Хопунварское, Уксинское и др. проявления оловянно-полиметалли ческтих руд скарнового типа, что свидетельствует о возможности значите льного расширения здесь оловорудно-сырьевой базы. Как получают олово из руд Производство элемента №50 из руд и россыпей всегда на чинается с обогащения. Методы обогащения оловянных руд довольно разноо бразны. Применяют, в частности, гравитационный метод, основанный на разл ичии плотности основного и сопутствующих минералов. При этом нельзя заб ывать, что сопутствующие далеко не всегда бывают пустой породой. Часто о ни содержат ценные металлы, например вольфрам, титан, лантаноиды. В таких случаях из оловянной руды пытаются извлечь все ценные компоненты. Состав полученного оловянного концентрата зависит от сырья, и еще от тог о, каким способом этот концентрат получали. Содержание олова в нем колеб лется от 40 до 70%. Концентрат направляют в печи для обжига (при 600...700°C), где из нег о удаляются относительно летучие примеси мышьяка и серы. А большую часть железа, сурьмы, висмута и некоторых других металлов уже после обжига выщ елачивают соляной кислотой. После того как это сделано, остается отделит ь олово от кислорода и кремния. Поэтому последняя стадия производства че рнового олова – плавка с углем и флюсами в отражательных или электричес ких печах. С физико-химической точки зрения этот процесс аналогичен доме нному: углерод «отнимает» у олова кислород, а флюсы превращают двуокись кремния в легкий по сравнению с металлом шлак. В черновом олове примесей еще довольно много: 5...8%. Чтобы получить металл со ртовых марок (96,5...99,9% Sn), используют огневое или реже электролитическое рафин ирование. А нужное полупроводниковой промышленности олово чистотой по чти шесть девяток – 99,99985% Sn – получают преимущественно методом зонной пла вки. Еще один источник Для того чтобы получить килограмм олова, не обязате льно перерабатывать центнер руды. Можно поступить иначе: «ободрать» 2000 ст арых консервных банок. Всего лишь полграмма олова приходится на каждую банку. Но помноженные на масштабы производства эти полуграммы превращаются в десятки тонн... Дол я «вторичного» олова в промышленности капиталистических стран составл яет примерно треть общего производства. В нашей стране работают около ст а промышленных установок по регенерации олова. Как же снимают олово с белой жести? Механическими способами сделать это почти невозможно, поэтому используют различие в химических свойствах ж елеза и олова. Чаще всего жесть обрабатывают газообразным хлором. Железо в отсутствие влаги с ним не реагирует. Олово же соединяется с хлором очен ь легко. Образуется дымящаяся жидкость – хлорное олово SnCl 4 , которое применяют в химической и текст ильной промышленности или отправляют в электролизер, чтобы получить та м из него металлическое олово. И опять начнется «круговерть»: этим олово м покроют стальные листы, получат белую жесть. Из нее сделают банки, банки заполнят едой и запечатают. Потом их вскроют, консервы съедят, банки выбр осят. А потом они (не все, к сожалению) вновь попадут на заводы «вторичного » олова. Другие элементы совершают круговорот в природе с участием растений, мик роорганизмов и т.д. Круговорот олова – дело рук человеческих. Олово в сплава х На консервные банки идет примерно половина мировог о производства олова. Другая половина – в металлургию, для получения ра зличных сплавов. Мы не будем подробно рассказывать о самом известном из сплавов олова – бронзе, адресуя читателей к статье о меди – другом важн ейшем компоненте бронз. Это тем более оправдано, что есть безоловянные б ронзы, но нет «безмедных». Одна из главных причин создания безоловянпьтх бронз – дефицитность элемента №50. Тем не менее бронза, содержащая олово, по-прежнему остается важным материалом и для машиностроения, и для искус ства. Техника нуждается и в других оловянных сплавах. Их, правда, почти не приме няют в качестве конструкционных, материалов: они недостаточно прочны и с лишком дороги. Зато у них есть другие свойства, позволяющие решать важны е технические задачи при сравнительно небольших затратах материала. Чаще всего оловянные сплавы применяют в качестве антифрикционных мате риалов или припоев. Первые позволяют сохранять машины и механизмы, умень шая потери на трение; вторые соединяют металлические детали. Из всех антифрикционных сплавов наилучшими свойствами обладают оловян ные баббиты, в составе которых до 90% олова. Мягкие и легкоплавкие свинцово оловянные припои хорошо смачивают поверхность большинства металлов, о бладают высокой пластичностью и сопротивлением усталости. Однако обла сть их применения ограничивается из-за недостаточной механической про чности самих припоев. Олово входит также в состав типографского сплава гарта. Наконец, сплавы на основе олова очень нужны электротехнике. Важнейший материал для элек троконденсаторов – станиоль; это почти чистое олово, превращенное в тон кие листы (доля других металлов в станиоле не превышает 5%). Между прочим, многие сплавы олова – истинные химические соединения эле мента №50 с другими металлами. Сплавляясь, олово взаимодействует с кальци ем, магнием, цирконием, титаном, многими редкоземельными элементами. Обр азующиеся при этом соединения отличаются довольно большой тугоплавкос тью. Так, станнид циркония Zr 3 Sn 2 плавится лишь при 1985°C. И «виновата» здесь не только т угоплавкость циркония, но и характер сплава, химическая связь между обра зующими его веществами. Или другой пример. Магний к числу тугоплавких ме таллов не отнесешь, 651°C – далеко не рекордная температура плавления. Олово плавится при еще более низкой температуре – 232°C . А их сплав – соединение Mg 2 Sn – имеет температуру плавления 778°C. Тот факт, что элемент №50 образует довольно многочисленные сплавы такого рода, заставляет критически отнестись к утверждению, что лишь 7% производ имого в мире олова расходуется в виде химических соединений («Краткая хи мическая энциклопедия», т. 3, с. 739). Видимо, речь здесь идет только о соединен иях с неметаллами. Соединения с неметаллами Из этих веществ наибольшее значение имеют хлориды. В тетрахлориде олова SnCl 4 раств оряются иод, фосфор, сера, многие органические вещества. Поэтому и исполь зуют его главным образом как весьма специфический растворитель. Дихлор ид олова SnCl 2 применяют как прот раву при крашении и как восстановитель при синтезе органических красит елей. Те же функции в текстильном производстве еще у одного соединения э лемента №50 – станната натрия Na 2 SnO 3 . Кроме того, с его помощью утяжеляют шелк. Промышленность ограниченно использует и окислы олова. SnO применяют для п олучения рубинового стекла, a SnO 2 – белой глазури. Золотисто-желтые кристаллы дисульфида олов а SnS 2 нередко называют сусальн ым золотом, которым «золотят» дерево, гипс. Это, если можно так выразиться , самое «антисовременное» применение соединений олова. А самое современ ное? Если иметь в виду только соединения олова, то это применение станната ба рия BaSnO 3 в радиотехнике в качест ве превосходного диэлектрика. А один из изотопов олова, 119 Sn, сыграл заметную роль при изучении эф фекта Мессбауэра – явления, благодаря которому был создан новый метод и сследования – гамма-резонансная спектроскопия. И это не единственный с лучай, когда древний металл сослужил службу современной науке. На примере серого олова – одной из модификаций элемента №50 – была выявл ена связь между свойствами и химической природой полупроводникового м атериала. И это, видимо, единственное, за что серое олово можно помянуть до брым словом: вреда оно принесло больше, тем пользы. Мы еще вернемся к этой разновидности элемента №50 после рассказа о еще одной большой и важной гр уппе соединений олова. Об оловоорганике Элементоорганических соединений, в состав которых входит олово, известно великое множество. Первое из них получено еще в 1852 г. Сначала вещества этого класса получали лишь одним способом – в обменно й реакции между неорганическими соединениями олова и реактивами Гринь яра. Вот пример такой реакции: SnCl 4 + 4RMgX
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- А у меня перед сексом с женщиной кружится голова.
- Странно, а что ты делаешь с женщиной перед сексом?
- Как что? Надуваю...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru