Самый электропроводный металл в мире. Электропроводность хрома

Самый электропроводный металл в мире

Ценность металлов напрямую определяется их химическими и физическими свойствами. В случае с таким показателем, как электропроводимость, эта связь не так прямолинейна. Самый электропроводный металл, если измерять данный показатель при комнатной температуре (+20 °C), - серебро. Но высокая стоимость ограничивает применение деталей из серебра в электротехнике и микроэлектронике. Серебряные элементы в таких приборах применяются только в случае экономической целесообразности.

Физический смысл проводимости

Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в областях науки и техники, использующих электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, печатных плат и т. д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.

Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количественное выражение проводимости связано с единицей сопротивления, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица электрической проводимости в системе СИ – сименс. Русское обозначение этой единицы – См, интернациональное – S. Электрической проводимостью в 1 См обладает участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.

Удельная проводимость

Мера способности вещества проводить электроток называется удельной электропроводностью. Самым высоким подобным показателем обладает самый электропроводный металл. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. Удельная электропроводность цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения связана с удельным сопротивлением данного проводника.

Системной единицей удельной проводимости является сименс на метр – См/м. Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, достаточно сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора – микроомметра. Эти характеристики являются обратнозависимыми.

Проводимость металлов

Само понятие электрического тока как направленного потока заряженных частиц кажется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам. Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками. самый электропроводный металл это

Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток. Поэтому не зря именно металлы являются лучшими проводниками электрического тока, и именно такие молекулярные взаимодействия отличают самый электропроводный металл. На особенностях структуры кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство - высокая теплопроводность.

Топ лучших проводников - металлов

4 металла, имеющие практическое значение для их применения в качестве электропроводников распределяются в следующем порядке относительно величины удельной проводимости, измеряемой в См/м:

Серебро - 62 500 000.
Медь – 59 500 000.
Золото – 45 500 000.
Алюминий - 38 000 000.

Видно, что самый электропроводный металл – серебро. Но подобно золоту, оно используется для организации электрической сети лишь в особых специфических случаях. Причина – высокая стоимость.

Зато медь и алюминий – самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в качестве проводников редко.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки. Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и другими дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.

Повышенное сопротивление, присущее сплавам, находит применение в нагревательных элементах. Неслучайно для изготовления рабочих элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы. самый электропроводный металл серебро

Самый электропроводный металл - это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д. Но и в технике и приборостроении его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления. Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе часто делают его применение оправданным, несмотря на высокую стоимость.

fb.ru

Хром электропроводность ионов - Справочник химика 21

Температура оказывает двоякое влияние. С одной стороны, с ростом температуры возрастает диффузия ионов, что дает возможность увеличить плотность тока, при которой еще не начали образовываться дендриты, а также губчатые осадки. С другой стороны, повышение температуры электролита ведет к увеличению скорости роста кристаллов, что благоприятствует возникновению грубозернистой структуры. При не слишком высоких температурах преобладает влияние первого из рассмотренных факторов, вследствие чего качество покрытий улучшается. При высоких же температурах образуются покрытия худшего качества. Следует заметить, что при осаждении почти всех гальванических покрытий (за исключением хрома) с ростом температуры увеличивается выход по току. При этом улучшается и электропроводность раствора. [c.218] Сильнокислая среда раствора необходима в этом опыте для подавления гидролиза комплексных ионов хрома. Измерение электропроводности растворов комплексных соединений является одним из важных методов изучения их строения. [c.244]

Из данных таблицы видно, что концентрация хромат-ионов изменяется по сложному закону вначале (по мере замены части фосфата хрома на тетраоксихромат цинка) их концентрация растет и, пройдя через максимум (при соотношении компонентов 70 30), начинает снижаться, несмотря на высокую концентрацию тетраоксихромата цинка, из которого и вымываются хромат-ионы. Из чистого тетраоксихромата цинка в водную вытяжку переходит незначительное количество хромат-ионов. В соответствии с изменением ионного состава электролита изменяется и электропроводность раствора. Замена части фосфата хрома на тетраоксихромат цинка приводит вначале к снижению pH в дальнейшем по мере увеличения содержания тетраоксихромата цинка в смеси концентрация водородных ионов непрерывно снижается. [c.142]

Однако имеются металлы (например, железо или никель) с очень малой плотностью тока обмена (10 — 10" А/см ). Энергия активации их анодного растворения велика, они нуждаются в сильной активационной поляризации, растворение их идет медленно. Медленное растворение, то есть большая энергия активации для металлов группы железа, хрома, тантала и т. д., является, по-видимому, результатом наличия сильной связи между ионами металла и электронами, удерживающей частицы в кристалле металла. Этим также объясняется большая твердость и относительно плохая электропроводность таких металлов. По той же причине продукты их анодного или химического окисления во многих случаях не переходят в раствор, а остаются сцепленными с поверхностью и тем самым пре- [c.188]

Авторами не дается эначения наклона поляризационных кривых, так как выходы хрома по току во всех случаях очень низки (12—15%), и кривая поляризации относится в основном к разряду ионов водорода. Не приводятся также и значения электропроводности, так как взятые отдельно они не характеризуют распределение металлов на поверхности электрода. [c.437]

Регенерация Сг +. В результате неполного восстановления хромовой кислоты на катоде в электролите неизбежно накапливаются ионы трехвалентного хрома, что приводит к падению электропроводности, повышению вязкости и уменьшению степени чистоты обработки и интенсивности поверхности металла. По достижении концентрации Сг + в пределах 12—20 г/л растворы необходимо регенерировать. Для этого в отфильтрованный раствор помещают цинковые анод и катод с соотношением площадей не менее 20 1 [27]. При таком соотношении восстановления хрома практически не происходит, однако для более эффективного ведения процесса катод дополнительно изолируют пористой керамической диафрагмой с толщиной стенки 3—4 мм и диаметром 3 мкм или помещают в дырчатый цинковый цилиндр со сплошным дном, завернутый в мелкопористую ткань на основе стекловолокна. В этом случае в качестве материала катода можно использовать железные стержни небольшого диаметра. Высота цилиндра 300—400 мм, его диаметр 80— 100 мм диаметр отверстий 5 мм. [c.91]

Первое затруднение заключается в том, что при окислении камфена в оптимальных условиях кислотность, а следовательно, и электропроводность, растворов хромовых солей слишком низки для осуществления электролитического окисления. В то же время увеличение содержания серной кислоты в используемых для окисления камфена растворах шестивалентного хрома влечет за собой побочные реакции. Затруднение частично разрешается применением для окисления раствора хромовой кислоты с несколько повышенной против оптимальных условий кислотностью и выпаркой восстановленных растворов перед началом электролиза до концентрации ионов серной кислоты обеспечивающей необходимую электропроводность растворов. Но, тогда после окончания электролитического окисления растворы вновь придется разбавлять. Это знач ительно удорожает процесс. [c.137]

Природные поверхностные воды (как и подземные воды зоны активного водообмена) но своему составу, как правило, вполне пригодны непосредственно для питьевых целей. Улучшение органолептических свойств легко достигается на водопроводных станциях процессами коагуляции, фильтрации и окисления, вследствие чего для незагрязненных природных водоисточников объем аналитического контроля мог бы ограничиваться определением мутности (прозрачности) и цветности воды. Требования к качеству воды со стороны промышленных водопользователей зависят от особенностей технологического использования воды, которые и определяют минимально необходимый аналитический контроль исходной воды. Наиболее типично определение состава и качества воды [3]. В водо определяют жесткость, кислотность, мутность, pH, цветность, ш елочность, удельную электропроводность, масла, а также содержание бора, фтора, железа, кальция, натрия, магния, марганца, никеля, меди, свинца, цинка, хрома(VI), орто- и полифосфатов, нитрат-, нитрит-, сульфат-, сульфид-, сульфит-, хлорид-ионов, кремневой кислоты, аммиака, углекислого газа, растворенного кислорода, гидразина, тапнина, лигнина кроме того, определяют вес сухого остатка — до и после фильтрования. [c.8]

Существование нескольких форм гидратированных хлоридов хрома(1П) объясняют следующим образом. В соли темно-зеленого цвета ионизована лишь одна треть содержащегося в ней хлора, что было установлено с помощью определения электропроводности, а также при осаждении хлора ионами серебра. Над серной кислотой в эксикаторе соль теряет только две молекулы воды, следовательно, остальные четыре комплексно связаны. Поэтому темно-зеленый, светло-зеленый и фиолетовый гексагидрат трихлорида хрома должен иметь следующий состав (по Вернеру) [c.644]

Положение о связи активности с d-электронной конфигурацией усиленно отстаивалось Дауденом [78]. Имеется много экспериментальных подтверждений этой точки зрения для области хемосорбции и катализа на металлах, и Дауден попытался распространить ее на окислы переходных металлов. Успешнее всего это можно было сделать для реакций с участием водорода, потому что для этого газа, в отличие от кислорода, хемосорбция не обязательно осуществляется путем простого переноса электрона. Мы уже упоминали (раздел IV, А), что хемосорбция водорода на окиси цинка и закиси никеля ниже 100° не оказывает влияния на электропроводность, и отсюда можно сделать вывод о том, что осуществляется слабая форма хемосорбции, возможно, путем ковалентной связи через ионы металла. Для построения ряда активности наиболее пригодной для исследования является реакция обмена Нг — Ог. Она была изучена Дауденом, Маккензи и Трепнеллом [79], которые указали, что нельзя согласиться с прежними предварительными выводами об rt-характере проводимости (например, в окиси цинка или в восстановленной окиси хрома) как об основном факторе, объясняющем высокую активность в реакциях с участием водорода [80]. Вместо этого, согласно интерпретации названных авторов, их результаты указывают на пример такого изменения свойств в ряду ионов переходных металлов, которое отличается наличием двух максимумов, причем низкая активность окиси железа характеризует устойчивость а -конфигурации. Имеются сомнения в надежности некоторых из их экспериментальных [c.345]

Рассмотрим, как влияет величина pH на скорость коррозии, протекающей с выделением водорода, и на коррозионное поведение некоторых металлов. Уменьшение pH (увеличение концентрации Н -ионов) обычно приводит к возрастанию скорости коррозии прежде всего потому, что в кислой среде продукты коррозии (окиси, соли) лу чше растворимы и не создают помех для контакта металла со средой. Если в коррозии принимают участие макропары, то тогда увеличение концентрации Н способствует коррозии еще и потому, что приводит к значительному увеличению электропроводности среды. Высокие значения pH (щелочная среда) оказываются опасными для металлов, окислы которых амфотерны, т. е. растворяются в кислотах и в щелочах. Примерами таких металлов могут служить алюминий, свинец, олово, цинк, хром и некоторые другие. [c.185]

НЫМИ валентностями (неионогенная связь). Молекула. клорного хрома, существующего в трех формах, может быть представлена в виде координационных групп [Си(Н20)4]С1, [Сг(Н20)о]С12 Г1 [Сг(Н20)б]С1з причем последний комплекс диссоциирует на катион (фиолетового цвета) и три иона С1 , вследствие чего он обладает в водном растворе значительной электропроводностью. [c.160]

В-четвертых, сведения о внутреннем строении нестехиометрических соединений можно получить в результате изучения изменения электропроводности при добавке катионов повышенной или пониженной валентности, что можно объяснить на примере модели N10 (см. рис. 6). При добавке небольшого количества (1% мол.) окиси хрома СГ2О3 электропроводность уменьшается Б 1000 раз (Хауффе и Фирк [66 ). Сопоставив рис. 6 с рис. 8, можно увидеть, что добавка трехвалентных ионов хрома в решетку N10 увеличивает число катионных дефектов, но уменьшает число трехвалентных ионов никеля, благодаря чему число электронных дефектов уменьшается. В этом случае ионная яро- [c.44]

Состав для хромовокислотного анодного окисления готовят растворением в воде хромового ангидрида непосредственно в ванне при перемешивании воздухом и нагревании до 35 °С. После растворения хромового ангидрида раствор в ванне доводят до рабочего уровня, тщательно перемешивают и нагревают до рабочей температуры. Содержание СгОз должно находиться в пределах 50—55 г/л, ионов 5С — не более 0,6 г/л, ионов СЬ — не более 0,2 г/л. Качество электролита контролируют химическим анализом и определением электропроводности или pH при помощи стеклянного электрода. Общее содержание хрома определяют раз в месяц, а содержание ионов 50 и С1 два раза в месяц. Электропроводность ванны с 50—55 г/л хромового ангидрида должна быть не ниже 0,137 См, а pH не выше 1,6. Ванну корректируют внесением добавок хромового ангидрида, учитывая, что на анодирование 1 м поверхности деталей расходуется около 25 г хромового ангидрида. [c.29]

Она не изменяется во времени и приблизительно вдвое меньше, чем можно было бы ожидать для вещества, обладающего строением, соответствующим предложенной [16] формуле. Описанное выше образование сложных ионов СгР" или i r(h30)5pi" позволяет объяснить низкую электропроводность растворов гексагидрата фторного хрома и, вместе с тем, дает основания сомневаться в правильности формулы, предложенной Вернером и Костаческу. [c.631]

Ранее указывались многочисленные и разносторонние экспериментальные данные, подтверждающие не только существование ионов, но и большую подвижность некоторых из них в расплавленных шлаках. Об этом свидетельствуют величина электропроводности, ее температурный коэффициент и резкое его снижение при затвердевании, электролитический перенос ионов, существование различных гальванических элементов со шлаками в качестве электролитов, электролиз жидких шлаков с получением сплавов железа, хрома, кремния, ванадия и т. д. и другие электрохимические явления, наблюдаемые в расплавенных силикатах. [c.272]

Все три соединения могут диссоциировать. Одно из них, фиолетового цвета, выделяет весь свой хлор в осадок при действии AgNOa молярная электропроводность раствора при разведении 1 моль на 1000 л показывает, что соединение диссоциирует с образованием 4 ионов, и ему можно приписать строение, выражаемое первой формулой. Второй хлорид хрома, зеленого цвета, при действии AgNOs выделяет в осадок только две трети общего количества хлора. Он имеет строение, выраженное второй формулой. У третьего хлорида хрома только одна треть общего количества хлора может быть осаждена AgNOs. На этом основании его строение можно изобразить третьей формулой. [c.32]

Согласно имеющимся литературным даипым, ионы двух- и трехвалепт-ного хрома обладают различной подвижностью. Это сказывается, в частности, на электропроводности безжелезистых шлаков [22]. Одиако ис-пользовапие графитовых тиглей, сильно восстанавливающих окислы [c.222]

На рис. 3 показаны три типа структур вольфрамовых бронз. Посторонние ионы проникают в туннели внутри ковалентной решетки. В случае гексагональной фазы эти туннели имеют гексагональное сечение, у квадратной фазы — квадратное или пятиугольное сечение и квадратное сечение у кубической фазы. Каждый посторонний ион, проникающий в ковалентную решетку, теряет свои периферические электроны, которые переходят на 5й-уровень. Если количество посторонних ионов, выражаемое величиной а , достаточно велико, то эти электроны делокализу-ются в решетке и бронзы типа Mд.WOз обладают тогда металлическими свойствами. Рисунок 4 показывает, что в этих условиях величина электропроводности пропорциональна х [51. Несмотря на сходство строения, фазы К РеРд и К СгРз резко отличаются от вольфрамовых бронз своими изолирующими свойствами. -Электроны локализованы в этих соединениях вблизи железа или хрома. Это объясняется, несомненно, меньшей растяжимостью Зй-орбиталей, но также, конечно, очень электроотрицательным характером фтора, что облегчает захват электронов и делает обмен электронами более трудным. [c.78]

chem21.info

Хром, окись электропроводность - Справочник химика 21

Модель адсорбции на двух центрах предполагает наличие на поверхности катализатора активных пар центров (дуплет Баландина), с расстоянием между компонентами пары от 2,5 до 2,8 Л. Это могут быть ионы хрома. Удалось проследить за изменением электропроводности окисла в процессе катализа окись СГаОз, которая до реакции обладала [c.154] Помимо сплошности первоначально образующегося слоя окислов на защитные свойства окисных пленок оказывают влияние и другие факторы. Большое значение имеет соответствие между кристаллическими структурами образующихся окислов и металла. Чем больше различия между этими структурами, тем большие напряжения возникают в соприкасающихся кристаллических решетках металла и окисла. Накопление в растущей пленке остаточных внутренних напряжений приводит к механическому ее разрушению (вспучиванию, отслаиванию, растрескиванию). Когда объем окислов намного больше объема окислившегося металла (Уок> ме), в окисной пленке возникают напряжения сжатия. У вольфрама, имеющего соотношение ок Уме=3,35, условие получения сплошной пленки окислов выполняется. Однако большая разница в объемах окисла Оз и металла обусловливает возникновение значительных внутренних напряжений. В результате окисная пленка на вольфраме получается очень хрупкой, со слабыми защитными свойствами. Предпосылкой высоких защитных свойств пленки является малая электропроводность образующихся окислов. Большая стойкость алюминия к окислению кислородом объясняется низким значением электропроводности АЬОз, которая при 1000°С равна 10 " Ом Х Хсм- . При относительно высокой электропроводности окислов возможно образование пленок с хорошими защитными свойствами в связи с решающим влиянием других факторов. Например, удельная электропроводность СггОз больше, чем у N 0, почти в 10 раз, в то же время защитные свойства у окислов хрома выше, чем у окислов никеля. [c.28]

Чтобы интерпретировать результаты, следует помнить, что, если в окислительной атмосфере окись хрома является р-полупроводником, то в восстановительной атмосфере с увеличением парциального давления водорода р-тип проводимости переходит в п-тип [12—14]. Изменение проводимости во времени может быть также объяснено р — м-переходом. Найденный на опыте минимум электропроводности может найти объяснение во временной собственной проводимости вследствие р — тг-перехода. [c.435]

С повышением содержания полевого шпата увеличивается прочность на электропробой, а одновременное введение в шихту полевого шпата и кварца увеличивает механическую прочность. Увеличение содержания окиси магния уменьшает электропроводность и улучшает термоустойчивость керамики и ее стойкость к воздействию оснований. Окись бария придает изделиям щелочестойкость и повышает прочность их на изгиб, удар и электрическую прочность на пробой. Повышенное содержание фосфорного ангидрида (РзО ) придает изделиям повышенную кислотоупорность (даже против плавиковой кислоты) и понижает точку плавления массы. Окись цинка повышает кислотоупорность. Двуокись циркония увеличивает, кроме того, механическую и термическую стойкость. Окись хрома повышает щелочность без ущерба для кислотостойкости. Окись алюминия повышает термическую стойкость изделия. [c.375]

Приводились [177, 178] и более низкие величины энергии активации, близкие к 10—12 ккал/моль. Обычно считают, что углекислота, образующаяся одновременно с окисью этилена, частично получается в результате окисления последней, а частично независимым путем из этилена [177]. Это подтверждается при использовании в этилене [179]. Имеется сообщение [180], что углекислота может уменьшать скорость образования окиси этилена, тогда как ацетальдегид или хлорированные этилены [174, 181] увеличивают ее выход. На окисях меди и хрома окись этилена окисляется очень быстро подобные же результаты получены [182] для смеси окись магния — окись хрома. Куммер нашел [183], что на различных гранях монокристаллов серебра реакция протекает с различными начальными скоростями, однако спустя некоторое время эти скорости на различных гранях снова уравниваются, так как наблюдается некоторый процесс спекания (синтеринг). Кроме того, оказывается, что скорость реакции одинакова и на пленках, на поверхности которых первоначально находились различные грани [184]. Твигг [177] исследовал хемосорбцию реагентов на серебре и нашел, что этилен едва ли хемосорбируется, а хемосорбция кислорода — медленная и активированная. Он изучил также скорость реакции между этиленом и хемосорбированным кислородом и показал, что скорость образования окиси этилена пропорциональна доле 0о поверхности, покрытой кислородом, а скорость образования углекислоты пропорциональна 0 он считает, что скорость реакции определяется взаимодействием между хемосорбированным кислородом и молекулой этилена из физически адсорбированного слоя. Как и другие, Твигг полагает, что при нормальном окислении смеси этилена с кислородом скорость реакции лимитируется скоростью хемосорбцин кислорода. Любарский [185] измерил электропроводность пленок серебра на стеклянных нитях и показал, что хемосорбция кислорода вызывает переход электронов от серебра к хемосорбированным частицам, так что электропроводность пленки уменьшается. Однако в условиях реакции, приводящей к образованию окиси этилена, электропроводность близка к наблюдаемой для восстановленной пленки это подтверждает, что хемосорбция кислорода является медленной стадией. Наконец, некоторые изме- [c.334]

Как известно из практики, качество керамиковых изделий может быть улучшено путем введения различных добавок в основную сырьевую массу. Так, например, с повышением содержания глинозема увеличиваются механическая прочность, термическая стойкость, но при этом возрастает коэ( х )ициент расширения. С повышением содержания полевого шпата увеличивается прочность на электропробой, а одновременное введение в шихту полевого шпата и кварца увеличивает механическую прочность. Увеличение содержания окиси магния уменьшает электропроводность и улучшает термоустойчивость керамики и ее стойкость к воздействию оснований. Окись бария придает изделиям щелочестойкость и повышает прочность их на изгиб, удар и электрическую прочность на пробой. Повышенное содержание фосфорного ангидрида (Р2О5) придает изделиям повышенную кислотоупорность (даже против плавиковой кислоты) и понижает точку плавления массы. Окись цинка повышает кислотоупорность. Двуокись циркония увеличивает, кроме того, механическую и термическую стойкость. Окись хрома повышает щелочестойкость без ущерба для кислотостойкости. Окись алюминия (А1гОз) повышает термическую стойкость изделий. Кремнезем повышает кислотоупорность, но одновременно ухудшает механические свойства. Керамиковые изделия с улучшенными качествами могут быть получены на основе пирофиллита (естественного, природного водного алюмосиликата состава А12О3 45102 Н2О). [c.13]

На свойства окиси хрома как полупроводника, обладающего избытком кислорода (т. е. как полупроводника р-типа), впервые указали Бивен, Шелтон и Андерсон [1]. Этот вывод был основан на том факте, что электрическое сопротивление возрастает с уменьшением давления кислорода и еще более увеличивается, когда окружающий газ представляет собой водород илн окись углерода. Однако Хауффе и Блок [2] обнаружили, что электропроводность V- зависит от давления кислорода в гораздо меньшей степени, чем ожидалось полученная зависимость имела вид [c.248]

chem21.info

Материалы электронных средств - Стр 6

3.5. Легирование полупроводников

ботки. Существует множество методов легирования полупроводниковых материало. Рассмотрим основные из них.

Диффузия. Самым простым способом являетсятермическая диффузия примесей (ТДП). Диффузия имеет три механизма осуществления: обмен местами из одного равновесного состояния в другое; движение по вакансиям; движение по межузлиям.

Метод ТДП имеет ряд недостатков:

∙невозможность использования легирующих материалов в чистом виде (P — взрывоопасен, As, Sb — ядовиты), используются их производные;

∙для увеличения скорости процесса его приходится проводить при высоких температурах, что приводит к перераспределению ранее внедренных примесей;

∙изотропность процесса приводит к боковой диффузии, что недопустимо в субмикронной технологии;

∙использование многих материалов в качестве диффузанта по разным причинам ограничена;

∙максимальная концентрация примеси находится на поверхности подложки [2].

Лазерное легирование. Лазерное легирование — процесс введения примеси при воздействии лазерного излучения. Лазерное легирование позволяет осуществить локальный нагрев участка образца, а также относительно просто производить регулировку температуры.

По способу подвода лазерного излучения различают две схемы: прямую и обратную. В прямой схеме лазерный луч попадает на легируемую поверхность, вобратной схеме облучают с обратной стороны подложки. При использовании обратной схемы энергия квантов излучения должна быть меньше, чем ширина запрещенной зоны, иначе излучение будет поглощаться подложкой.

Существуют пять способов подвода легирующей смеси.

1.Легирование из газовой фазы под действием лазерного нагрева поверхности подложки. Лазерное излучение используется только для нагрева поверхности образца, поэтому применяемое лазерное излучение, с одной стороны, должно обладать малым значением коэффициента оптического поглощения в газовой фазе, т. е. не должно быть больше энергии

studfiles.net

Хром

Нахождение в природе.

Хром встречается в виде соединений в различных минералах. Наиболее распространен минерал хромит, или хромистый железняк FeCr204, богатые месторождения которого имеются на Урале и в Казахстане. Массовая доля хрома в земной коре составляет 0,03%. Хром обнаружен на Солнце, звездах и в метеоритах.

...Еще в 1766 году петербургский профессор химии И. Г. Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга (ныне Свердловск). Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П. С. Паллас. «Березовские копи, — писал он, — состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...».

В 1936 году в Казахстане, в районе Актюбинска, были найдены огромные залежи хромита — основного промышленного сырья для производства феррохрома. В годы войны на базе этого месторождения был построен Актюбинский ферросплавный завод, который впоследствии стал крупнейшим предприятием по выпуску феррохрома и хрома всех марок.

Богат хромистой рудой и Урал. Здесь расположено большое число месторождений этого металла: Сарановское, Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и др. По разведанным запасам хромистых руд Россия занимает ведущее место в мире.

Руды хрома имеются в Турции, Индии, Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии, некоторых странах Африки. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Норвегия, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами, практически не пригодными для производства феррохрома. Всего же на долю хрома приходится 0,02% земной коры.

Происхождение.

Найденный минерал был назван «сибирским красным свинцом». Впоследствии за ним закрепилось название «крокоит».

Образец этого минерала был в конце XVIII века привезен Палласом в Париж. Крокоитом заинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году он подверг минерал химическому анализу. «Все образцы этого вещества, которые имеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, — писал Воклен в своем отчете, — были получены из этого (т. е. Березовского.—С. В.) золотого рудника. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности, если он желтый. Образцы минерала, не имеющие правильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их в живописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся на воздухе... Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале...».

Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески «хрома» — окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Между прочим, слог «хром» в значении «окрашенный» входит во многие термины, не связанные с элементом хромом: слово «хромосома», например, в переводе с греческого означает «тело, которое окрашивается»; для получения цветного, изображения пользуются прибором хромоскопом; фотолюбителям хорошо известны пленки «изопанхром», «панхром», «ортохром»; яркие образования в атмосфере Солнца астрофизики называют хромосферными вспышками и т. д.

Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытый им металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени. Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французская Академия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего мира внесли слово «хром» в списки известных науке элементов.

Свое название хром получил от греческого слова «хрома» — краска за то, что все соединения хрома имеют яркие окраски.

Получение.

Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (III) при нагревании с алюминием:

Сr2О3 + 2Аl = Аl2О3 +2Сr

Металлический хром получают также электролизом водных растворов соединений хрома.

В 1797 году Воклен повторил анализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия и прокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтый раствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. При добавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакции со свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого олова окрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинца Воклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был хромовый ангидрид) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокой температуры. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серых сросшихся металлических иголок, весивших в 3 раза меньше, чем исходное вещество. Так впервые был выделен новый элемент.

Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома.

Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси окислов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом водных растворов хлорида хрома. К этому же времени относятся и первые попытки выплавить углеродистый феррохром в доменной печи. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь. Потребность в феррохроме начала резко расти.

Важную роль в развитии производства феррохрома сыграл электрический ток, точнее электротермический способ получения металлов и сплавов. В 1893 году французский ученый Муассан выплавил в электропечи углеродистый феррохром, содержащий 60% хрома и 6% углерода.

В дореволюционной России ферросплавное производство развивалось черепашьими темпами. Мизерные количества ферросилиция и ферромарганца выплавляли доменные печи южных заводов. В 1910 году на берегу реки Сатки (Южный Урал) был построен маленький электрометаллургический завод «Пороги», который стал производить феррохром, а затем и ферросилиций. Но об удовлетворении нужд своей промышленности не могло быть и речи: потребность России в ферросплавах приходилось почти полностью покрывать ввозом их из других стран.

Физические свойства.

Хром — серовато-белый блестящий металл по внешнему виду похож на сталь. Из металлов он самый твердый, его плотность 7,19 г/см3, т. пл. 1855 °С. Природный хром состоит из смеси пяти изотопов с массовыми числами 50, 52, 53, 54 и 56. Радиоактивные изотопы получены искусственно.

Хром обладает всеми характерными свойствами металлов — хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особенность хрома: при температуре около 37°С он ведет себя явно «вызывающе» — многие его физические свойства резко, скачкообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые не могут объяснить эту аномалию.

Даже незначительные примеси делают хром очень хрупким, поэтому в качестве конструкционного материала его практически не применяют, зато как легирующий элемент он издавна пользуется у металлургов почетом. Небольшие добавки его придают стали твердость и износостойкость. Такие свойства присущи шарикоподшипниковой стали, в состав которой, наряду с хромом (до 1,5%), входит углерод (около 1%). Образующиеся в ней карбиды хрома отличаются исключительной твердостью — они-то и позволяют металлу уверенно сопротивляться одному из опаснейших врагов — износу.

В качестве представителя металлов, относящихся к побочным подгруппам периодической системы, рассмотрим хром: он возглавляет побочную подгруппу VI группы. Хром — металл, по внешнему виду похожий на сталь. От ранее рассмотренных металлов он, как и все металлы с достраивающимся предпоследним электронным слоем атома, отличается тугоплавкостью и твердостью. По твердости хром превосходит все металлы, он царапает стекло.

Химические свойства.

Расположение электронов на 3d- и 4s-орбиталях атома хрома можно представить схемой:

Отсюда видно, что хром может проявлять в соединениях различные степени окисления — от +1 до +6; из них наиболее устойчивы соединения хрома со степенями окисления +2, +3, +6. Таким образом, в образовании химических связей участвует не только электрон внешнего уровня, но и пять электронов d-подуровня второго снаружи уровня.

Как и у алюминия, на поверхности хрома образуется оксидная пленка Сr2О3. Поэтому хром в разбавленных серной и соляной кислотах начинает растворяться не сразу, а после растворения оксидной пленки:

Cr + 2H+=Cr5+ + h3

В азотной и концентрированной серной кислотах хром не растворяется, так как его оксидная пленка упрочняется, т. е. хром переходит в пассивное состояние. По этой же причине не взаимодействуют с хромом разбавленные серная и соляная кислоты, содержащие растворенный кислород. Пассивацию хрома можно устранить очисткой поверхности металла.

При высокой температуре хром горит в кислороде, образуя оксид Cr2О3. Раскаленный хром реагирует с парами воды:

2Cr + ЗН2О = Cr2О3 + ЗН2

Металлический хром при нагревании реагирует также с галогенами, галогеноводородами, серой, азотом, фосфором, углем, кремнием и бором. Например:

Cr + 2HF = CrF2 + h3; 2Cr + N2 = 2CrN

2Cr + 3S = Cr2S3; Cr + Si = CrSiНа воздухе хром совершенно не изменяется. Поэтому хромом с помощью электролиза его соединений покрывают — хромируют — стальные изделия для предохранения их от ржавления и механического износа. Эти же качества хром придает своим сплавам с железом — хромистым сталям. К ним относится нержавеющая сталь, содержащая около 12% хрома.

В быт нержавеющая сталь вошла в виде вилок, ножей и других предметов домашнего обихода. Блестящие, серебристого цвета полосы нержавеющей стали украшают арки станции «Маяковская» Московского метрополитена.

При химических реакциях атом хрома может отдавать, кроме единственного электрона наружного слоя, до 5 электронов предпоследнего слоя, т. е. проявлять высшую степень окисления (+6). Но, как и все элементы с достраивающимся предпоследним слоем атома, хром проявляет несколько значений степеней окисления, т. е. кроме высшего и низшие значения, а именно + 2 и + 3. У металлов с переменной валентностью, как и у элементов одного и того же периода, например III, с возрастанием степени окисления уменьшается радиус иона. Так, у хрома:

Радиус иона

При этом соблюдается та же самая закономерность в изменении химических свойств соединений металла с возрастанием его степени окисления, как у элементов одного и того же периода, а именно:

1. С возрастанием степени окисления основные свойства гидроксидов ослабляются, а кислотные усиливаются.

2. При одинаковых значениях степени окисления и близких значениях ионного радиуса химические свойства гидроксидов элементов оказываются сходными.Это мы и наблюдаем на гидроксидах хрома, учитывая близость численных значений радиусов ионов Сг2 и Mg2; Сг3 и А13; С г6 и S6*:

Гидроксиды хромаГидроксиды элементов III периодаХром образует три ряда соединений:

Познакомимся с важнейшими из этих соединений. При растворении хрома в кислотах получаются соли, в которых хром двухвалентен, например:

Соединения двухвалентного хрома сходны по составу и свойствам с соединениями магния; гидроксид хрома (II) является основанием.

проявляют все соединения, в которых содержится хром в степени окисления +6: оксид

Применение.

Хром широко используется, как добавочный материал к металлам, для получения высококачественной стали, подшипников и др. данный процесс называется хромированием.

Молодое Советское государство не могло зависеть от капиталистических стран в такой важнейшей отрасли промышленности, как производство качественных сталей, являющейся основным потребителем ферросплавов. Чтобы воплотить в жизнь грандиозные планы индустриализации нашей страны, требовалась сталь—конструкционная, инструментальная, нержавеющая, шарикоподшипниковая, автотракторная. Один из важнейших компонентов этих сталей — хром.

Уже в 1927—1928 годах началось проектирование и строительство ферросплавных заводов. В 1931 году вошел в строй Челябинский завод ферросплавов, ставший первенцем нашей ферросплавной промышленности. Один из создателей советской качественной металлургии член-корреспондент Академии наук СССР В. С. Емельянов в эти годы находился в Германии, куда он был направлен для изучения опыта зарубежных специалистов.

Да, в то время наша хромистая руда вывозилась не только в Германию, но и в Швецию, Италию, США. И у них же нам приходилось покупать феррохром.

Но когда вслед за Челябинским в 1933 году были построены еще два ферросплавных завода—в Запорожье и Зестафони, наша страна не только прекратила ввозить важнейшие ферросплавы, в том числе и феррохром, но и получила возможность экспортировать их за границу. Качественная металлургия страны была практически полностью обеспечена необходимыми материалами отечественного производства.

«Нержавейка»—сталь, отлично противостоящая коррозии и окислению, содержит примерно 17—19% хрома и 8—13% никеля. Но этой стали углерод вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к тому, что большие количества этого элемента связываются в карбиды, выделяющиеся на границах зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом и не могут стойко обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтому содержание углерода в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более 0,1%).

При высоких температурах сталь может покрываться «чешуей» окалины. В некоторых машинах детали нагреваются до сотен градусов. Чтобы сталь, из которой сделаны эти детали, не «страдала» окалинообразованием, в нее вводят 25—30% хрома. Такая сталь выдерживает температуры до 1000°С!

В качестве нагревательных элементов успешно служат сплавы хрома с никелем — нихромы. Добавка к хромоникелевым сплавам кобальта и молибдена придает металлу способность переносить большие нагрузки при t = 650—900° С. Из этих сплавов делают, например, лопатки газовых турбин.Сплав кобальта, молибдена и хрома («комохром») безвреден для человеческого организма и поэтому используется в восстановительной хирургии.

Одна из американских фирм недавно создала новые материалы, магнитные свойства которых изменяются под влиянием температуры. Эти материалы, основу которых составляют соединения марганца, хрома и сурьмы, по мнению ученых, найдут применение в различных автоматических устройствах, чувствительных к колебаниям температуры, и смогут заменить более дорогие термоэлементы.

Хромиты широко используют и в огнеупорной промышленности. Магнезитохромитовый кирпич—отличный огнеупорный материал для футеровки мартеновских печей и других металлургических агрегатов. Этот материал обладает высокой термостойкостью, ему не страшны многократные резкие изменения температуры.

Химики используют хромиты для получения бихроматов калия и натрия, а также хромовых квасцов, которые применяются для дубления кожи, придающего ей красивый блеск и прочность. Такую кожу называют «хромом», а сапоги из нее «хромовыми».

Как бы оправдывая свое название, хром принимает деятельное участие в производстве красителей для стекольной, керамической, текстильной промышленности.

Окись хрома позволила тракторостроителям значительно сократить сроки обкатки двигателей. Обычно эта операция, во время которой все трущиеся детали должны «привыкнуть» друг к другу, продолжалась довольно долго и это, конечно, не очень устраивало работников тракторных заводов. Выход из положения был найден, когда удалось разработать новую топливную присадку, в состав которой вошла окись хрома. Секрет действия присадки прост: при сгорании топлива образуются мельчайшие абразивные частицы окиси хрома, которые, оседая на внутренних стенках цилиндров и других подвергающихся трению поверхностях, быстро ликвидируют шероховатости, полируют и плотно подгоняют детали. Эта присадка в сочетании с новым сортом масла позволила в 30 раз сократить продолжительность обкатки.

Недавно окись хрома приобрела еще одну интересную «специальность»: в США изготовлена экспериментальная магнитофонная пленка, рабочий слой которой содержит не частицы окиси железа, как обычно, а Частицы окиси хрома. Замена оказалась удачной — качество звучания резко улучшилось, пленка стала надежнее в работе. Новинкой в первую очередь предполагается обеспечить блоки магнитной памяти электронно-вычислительных машин.

Почти три четверти века бились ученые над проблемой хромирования, и лишь в 20-х годах нашего столетия проблема была решена. Причина неудач заключалась в том, что используемый при этом электролит содержал трехвалентный хром, который не мог создать нужное покрытие. А вот его шестивалентному «собрату» такая задача оказалась по плечу. С этого времени в качестве электролита начали применять хромовую кислоту — в ней валентность хрома равна 6. Толщина защитных покрытий (например, на некоторых наружных деталях автомобилей, мотоциклов, велосипедов) составляет до 0,1 миллиметра. Но иногда хромовое покрытие используют в декоративных целях — для отделки часов, дверных ручек и других предметов, не подвергающихся серьезной опасности. В таких случаях на изделие наносят тончайший слой хрома (0,0002—0,0005 миллиметра).

Существует и другой способ хромирования — диффузионный, протекающий не в гальванических ваннах, а в печах. Первоначально стальную деталь помещали в порошок хрома и нагревали в восстановительной атмосфере до высоких температур. При этом на поверхности детали появлялся обогащенный хромом слой, по твердости и коррозионной стойкости значительно превосходящий сталь, из которой сделана деталь. Но (и здесь нашлись свои «но») при температуре примерно 1000°С хромовый порошок спекается и, кроме того, на поверхности покрываемого металла образуются карбиды, препятствующие диффузии хрома в сталь. Пришлось подыскивать другой носитель хрома; вместо порошка для этой цели начали использовать летучие галоидные соли хрома — хлорид или иодид, что позволило снизить температуру процесса.

Хлорид (или иодид) хрома получают непосредственно в установке для хромирования, пропуская пары соответствующей галоидоводородной кислоты через порошкообразный хром или феррохром. Образующийся газообразный хлорид обволакивает хромируемое изделие, и поверхностный слой насыщается хромом. Такое покрытие гораздо прочнее связано с основным материалом, чем гальваническое.

До последнего времени хромировали только металлические детали. А недавно советские ученые научились наносить хромовую «броню» на изделия из пластмасс. Подвергнутый испытаниям широко известный полимер—полистирол, «одетый» в хром, стал прочнее, для него оказались менее страшными такие известные «враги» конструкционных материалов, как истирание, изгиб, удар. Само собой разумеется, возрос срок службы деталей.

Резюме.

...Прежде чем закончить рассказ о хроме, мы вновь обратимся к воспоминаниям В. С. Емельянова. «Года два назад,—писал ученый в 1967 году, — я узнал глубоко взволновавшую меня новость, оставшуюся в нашей стране — увы! — незамеченной. Мы продали партию феррохрома Англии — стране, которая всегда была для нас символом технического прогресса. И вот теперь Англия покупает наш феррохром! Англичане понимают толк в том, что покупают».

Список Литературы:

1. «Химия за 11 класс». Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман

2. «Неорганическая химия за 9 класс». Ю.В. Ходаков, Д.А. Эпштейн, П.А. Глоризов.

3. «Химия для подготовительных отделений». Г.П. Хомченко.

4. Интернет.

ua-referat.com

Свойства металлов. DjVu

ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Мы уже знаем, что в пространственной решётке металлических кристаллов находятся положительно заряженные атомы металлов — ионы. Они более или менее прочно удерживаются на своих местах. Вокруг ионов беспорядочно движутся свободные электроны. Их можно представить в виде «электронного газа», омывающего кристаллическую решётку. Свободные электроны легко перемещаются внутри решётки и служат хорошими переносчиками тепловой энергии от нагретых слоёв металла к холодным. Высокую теплопроводность металла всегда легко обнаружить. Прикоснитесь в холодную погоду рукой к стене деревянного дома и к железной ограде: железо на ощупь всегда гораздо холоднее, чем дерево, так как железо быстро отводит тепло от руки, а дерево — в сотни раз медленнее. Лучше всех других металлов проводят тепло серебро и золото, затем идут медь, алюминий, вольфрам, магний, цинк и другие. Самые плохие металлические проводники тепла — свинец и ртуть. Теплопроводность измеряют количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 квадратный сантиметр за 1 минуту. Если теплопроводность серебра условно принять за 100, то теплопроводность меди будет 90, алюминия 27, железа 15, свинца 12, ртути 2, а теплопроводность дерева всего 0,05. Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее и равномернее он нагревается. Благодаря своей высокой теплопроводности металлы широко используются в тех случаях, когда необходимо быстрое нагревание или охлаждение. Паровые котлы, аппараты, в которых протекают различные химические процессы при высоких температурах, батареи центрального отопления, радиаторы автомобилей — всё это делается из металлов. Аппараты, которые должны отдавать или поглощать много тепла, чаще всего изготовляются из хороших проводников тепла — меди, алюминия. Самые лучшие проводники электричества — металлы. Хорошей электропроводностью металлы опять-таки обязаны свободным электронам. Когда мы присоединяем лампочку, плитку или какой-нибудь другой электрический прибор к источнику тока, в проводах, в нити лампочки, в спирали плитки мгновенно возникают большие изменения: электроны теряют прежнюю полную свободу движения и устремляются к положительному полюсу источника тока. Такой направленный поток электронов и есть электрический ток в металлах. Поток электронов движется по металлу не беспрепятственно — он встречает на своём пути ионы. Движение отдельных электронов тормозится. Электроны передают часть своей энергии ионам, благодаря чему скорость колебательного движения ионов увеличивается. Это приводит к тому, что проводник нагревается. Ионы разных металлов оказывают движению электронов неодинаковое сопротивление. Если сопротивление мало, металл нагревается током слабо, если же сопротивление велико, металл может раскалиться. Медные провода, подводящие ток к электрической плитке, почти не нагреваются, так как электрическое сопротивление меди ничтожно. А нихромовая спираль плитки раскаляется докрасна. Ещё сильнее нагревается вольфрамовая нить электрической лампочки. Наиболее высокой электропроводностью отличаются серебро и медь, затем следуют золото, хром, алюминий, марганец, вольфрам и т. д. Плохо проводят ток железо, ртуть и титан. Если электропроводность серебра принять за 100, то электропроводность меди равна 94, алюминия— 55, железа и ртути — 2, а титана — лишь 0,3. Серебро — металл дорогой и в электротехнике используется мало, но медь применяется для изготовления проводов, кабелей, шин и других электротехнических изделий в громадных количествах. Электропроводность алюминия в 1,7 раза меньше, чем у меди, и поэтому алюминий применяется в электротехнике реже, чем медь. Серебро, медь, золото, хром, алюминий, свинец, ртуть. Мы видели, что в таком же приблизительно порядке стоят металлы и в ряду с постепенно убывающей теплопроводностью (см. стр. 33). Наилучшие проводники электрического тока, как правило, являются и наилучшими проводниками тепла. Между теплопроводностью и электропроводностью металлов существует определённая связь, и чем выше электропроводность металла, тем обычно выше и его теплопроводность. Чистые металлы всегда проводят электрический ток лучше, чем их сплавы. Это объясняется следующим образом. Атомы элементов, составляющих примеси, вклиниваются в кристаллическую решётку металла и нарушают её правильность. В результате решётка становится более серьёзной преградой для электронного потока. Если в меди присутствуют ничтожные количества примесей — десятые и даже сотые доли процента — электропроводность её уже сильно понижается. Поэтому в электротехнике используют преимущественно очень чистую медь, содержащую только 0,05% примесей. И наоборот, в тех случаях, когда необходим материал с высоким сопротивлением— для реостатов), для различных нагревательных приборов, применяются сплавы — нихром, никелин, константан и другие. Электропроводность металла зависит также и от характера его обработки. После прокатки, волочения и обработки резанием электропроводность металла понижается. Это связано с искажением кристаллической решётки при обработке, с образованием в ней дефектов, которые тормозят движение свободных электронов. Очень интересна зависимость электропроводности металлов от температуры. Мы уже знаем, что при нагревании размах и скорость колебаний ионов в кристаллической решётке металла увеличиваются. В связи с этим должно возрастать и сопротивление ионов электронному потоку. И действительно, чем выше температура, тем выше сопротивление проводника току. При температурах плавления сопротивление большинства металлов увеличивается в полтора-два раза. При охлаждении происходит-обратное явление: беспорядочное колебательное движение ионов в узлах решётки уменьшается, сопротивление потоку электронов понижается и электропроводность увеличивается. Исследуя свойства металлов при глубоком (очень сильном) охлаждении, учёные обнаружили замечательное явление: вблизи абсолютного нуля, то-есть при температурах около минус 273,16°, металлы полностью утрачивают электрическое сопротивление. Они становятся «идеальными проводниками»: в замкнутом металлическом кольце ток не ослабевает долгое время, хотя кольцо уже не соединено с источником тока! Это явление названо сверхпроводимостью. Оно наблюдается у алюминия, цинка, олова, свинца и некоторых других металлов. Эти металлы становятся сверхпроводниками при температурах ниже минус 263°. Как объяснить сверхпроводимость? Почему одни металлы достигают состояния идеальной проводимости, а другие нет? На эти вопросы пока ещё нет ответа. Явление сверхпроводимости имеет громадное значение для теории строения металлов, и в настоящее время его изучают советские учёные. Работы академика Ландау и члена-корреспондента Академии наук СССР А. И. Шаль-никова в этой области удостоены Сталинских премий. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА Известна железная руда — магнитный железняк. Куски магнитного железняка обладают замечательным свойством притягивать к себе железные и стальные предметы. Это — естественные магниты. Лёгкая стрелка, сделанная из магнитного железняка, всегда поворачивается одним и тем же концом к северному полюсу Земли. Этот конец магнита условились считать северным полюсом, а противоположный ему — южным. Если железный или стальной стержень привести в соприкосновение с магнитом, стержень сам становится магнитом, сам будет притягивать железные опилки, стальные гвозди. Говорят, что стержень намагничивается. Намагничиваться способны все металлы, но в разной степени. Очень сильно намагничиваются только четыре чистых металла — железо, кобальт, никель и редкий металл гадолиний. Хорошо намагничиваются также сталь, чугун и некоторые сплавы, не содержащие в своём составе железа, например сплав никеля и кобальта. Все эти металлы и сплавы называют ферромагнитными (от латинского слова «феррум» — железо). Совсем слабо притягиваются к магниту алюминий, платина, хром, титан, ванадий, марганец. Намагничиваются они так незначительно, что без специальных приборов обнаружить их магнитные свойства нельзя. Эти металлы получили название парамагнитных (греческое слово «пара» означает около, возле).

sheba.spb.ru

Электропроводимость (электрическая проводимость) и электрическое сопротивление для железа, сталей и суперсплавов.

Материал	Проводимость		Сопротивление
	(% IACS)	(Сименс/м)	(Ом*м)
Железо и чугун
Железо чистое	18.00	1.044*107	9.579*10-8
В слитке Iron Ingot (непр.назв.ignot) (99.9% Fe)	15.60	9.048*106	1.105*10-7
Низкоуглеродистый белый чугун	3.25		5.300*10-7
Мартенситное хромо-никелевое (стое) железо /martensitic nickel-chromium iron	2.16		8.000*10-7
Высококремнистый чугун / high-silicon iron	3.45		5.000*10-7
Железо-никелевые сплавы/ h igh-nickel iron	1.0-1.2		1.410-6--1.710-6
Хромо-никелевое кремнистое железо / nickel-chromium-silicon iron	1.0-1.2		1.510-6--1.710-6
Алюминиево-железные сплавы/ high-aluminum iron	0.72		2.400*10-6
Кремнистый чугун/ medium-silicoon ductile iron	2.0-3.0		5.810-7--8.710-7
Ниель-железные сплавы / high-nickel ductile (20% Ni)	1.69		1.020*10-6
Углеродистые и низколегированные стали. AISI
1008 (Отожженная)	11.81		1.460*10-7
1010	12.06		1.430*10-7
1015 (Отожженная)	10.84		1.590*10-7
1016 (Отожженная)	10.78		1.600*10-7
1018 (Отожженная)	10.84		1.590*10-7
1020	10.84		1.590*10-7
1022 (Отожженная)	10.84		1.590*10-7
1025 (Отожженная)	10.84		1.590*10-7
1029 (Отожженная)	10.78		1.600*10-7
1030 (Отожженная)	10.39		1.660*10-7
1035 (Отожженная)	10.58		1.630*10-7
1040 (Отожженная)	10.78		1.600*10-7
1042 (Отожженная)	10.08		1.710*10-7
1043 (Отожженная)	10.58		1.630*10-7
1045 (Отожженная)	10.64		1.620*10-7
1046	10.58		1.630*10-7
1050 (Отожженная)	10.58		1.630*10-7
1055	10.58		1.630*10-7
1060	9.58		1.800*10-7
1065	10.58		1.630*10-7
1070	10.26		1.680*10-7
1078 (Отожженная)	9.58		1.800*10-7
1080	9.58		1.800*10-7
1095	9.58		1.800*10-7
1137	10.14		1.700*10-7
1141	10.14		1.700*10-7
1151	10.14		1.700*10-7
1524	8.29		2.080*10-7
1524 (Отожженная)	10.78		1.600*10-7
1552	10.58		1.630*10-7
4130 (Закаленная и отпущенная)	7.73		2.230*10-7
4140 (Закаленная и отпущенная)	7.84		2.200*10-7
4626 (Нормализованная и отпущенная)	8.62		2.000*10-7
4815	6.63		2.600*10-7
5132	8.21		2.100*10-7
5140 (Закаленная и отпущенная)	7.56		2.280*10-7
Холоднодеформированные нержавеющие стали отожженные AISI
201	2.50		6.900*10-7
202	2.50		6.900*10-7
301	2.39		7.200*10-7
302	2.39		7.200*10-7
302B	2.39		7.200*10-7
303	2.39		7.200*10-7
304	2.39		7.200*10-7
302Cu	2.39		7.200*10-7
304N	2.39		7.200*10-7
304	2.50	1.450*106	6.897*10-7
304	2.50	1.450*106	6.897*10-7
305	2.39		7.200*10-7
308	2.39		7.200*10-7
309	2.21		7.800*10-7
310	2.21		7.800*10-7
314	2.24		7.700*10-7
316	2.33		7.400*10-7
316N	2.33		7.400*10-7
316	2.30	1.334*106	7.496*10-7
317	2.33		7.400*10-7
317L	2.18		7.900*10-7
321	2.39		7.200*10-7
329	2.30		7.500*10-7
330	1.69		1.020*10-6
347	2.36		7.300*10-7
347	2.40	1.392*106	7.184*10-7
384	2.18		7.900*10-7
405	2.87		6.000*10-7
410	3.02		5.700*10-7
414	2.46		7.000*10-7
416	3.02		5.700*10-7
420	3.13		5.500*10-7
429	2.92		5.900*10-7
430	2.87		6.000*10-7
430F	2.87		6.000*10-7
431	2.39		7.200*10-7
434	2.87		6.000*10-7
436	2.87		6.000*10-7
439	2.74		6.300*10-7
440A	2.87		6.000*10-7
440C	2.87		6.000*10-7
444	2.78		6.200*10-7
446	2.57		6.700*10-7
PH 13-8 Mo	1.69		1.020*10-6
15-5 PH	2.24		7.700*10-7
17-4 PH	2.16		8.000*10-7
17-7 PH	2.08		8.300*10-7
Холоднодеформированные и спеченные суперсплавы (супераллои, супералои)
Elgiloy	1.73		9.950*10-7
Hastelloy Хастеллой "A"	1.40	8.120*105	1.232*10-6
Hastelloy Хастеллой"B" и "C"	1.30	7.540*105	1.326*10-6
Hastelloy Хастеллой"D"	1.50	8.700*105	1.149*10-6
Hastelloy Хастеллой"X"	1.50	8.700*105	1.149*10-6
Haynes 150	2.13		8.100*10-7
Haynes 188	1.87		9.220*10-7
Haynes 230	1.38		1.250*10-6
Incoloy 800 Инкаллой	1.74		9.890*10-7
Incoloy 825	1.53		1.130*10-6
Incoloy 903	2.83		6.100*10-7
Incoloy 907	2.47		6.970*10-7
Incoloy 909	2.37		7.280*10-7
Inconel 600 Инконель	1.70	9.860*105	1.014*10-6
Inconel 600	1.67		1.030*10-6
Inconel 601	1.45		1.190*10-6
Inconel 617	1.41		1.220*10-6
Inconel 625	1.34		1.290*10-6
Inconel 690	11.65		1.480*10-7
Inconel 718	1.38		1.250*10-6
Inconel X750	1.41		1.220*10-6
L-605	1.94		8.900*10-7
M-252	1.58		1.090*10-6
MP35N	1.71		1.010*10-6
Nimonic? 263	1.50		1.150*10-6
Nimonic 105	1.32		1.310*10-6
Nimonic 115	1.24		1.390*10-6
Nimonic 75	1.39		1.240*10-6
Nimonic 80A	1.36		1.270*10-6
Nimonic 90	1.46		1.180*10-6
Nimonic PE.16	1.57		1.100*10-6
Nimonic PK.33	1.37		1.260*10-6
Rene 41	1.32		1.308*10-6
Stellite 6B Стеллит, стелит	1.89		9.100*10-7
Udimet 500	1.43		1.203*10-6
Waspaloy	1.39		1.240*10-6