2019-2020年九年級(jí)化學(xué)下冊(cè) 第八單元 課題1 金屬材料教案 新人教版(I).doc

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2019-2020年九年級(jí)化學(xué)下冊(cè) 第八單元 課題1 金屬材料教案 新人教版(I) 教學(xué)目標(biāo)： 1、 過(guò)日常生活中廣泛使用金屬材料等具體事例，認(rèn)識(shí)金屬材料與人類生活和社會(huì)發(fā)展的密切聯(lián)系。 2、了解常見(jiàn)金屬的物理性質(zhì)，知道物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上決定物質(zhì)的用途，但還需考慮價(jià)格等因素。 3、認(rèn)識(shí)合金，知道生鐵和鋼等重要合金，以及合金比純金屬具有更廣泛的用途。 重點(diǎn)：1、知道物質(zhì)的性質(zhì)很大程度上決定物質(zhì)的用途，但還需考慮價(jià)格等因素。 2、認(rèn)識(shí)合金。 難點(diǎn)：采用活動(dòng)與探究的方式來(lái)研究金屬及合金的物理性質(zhì)上的差異 教學(xué)過(guò)程： 教師先展示一些物品，然后設(shè)問(wèn)：這些物品是由什么材料制成？教師引導(dǎo)學(xué)生，如何根據(jù)金屬的一些用途，推斷金屬的物理性質(zhì)。使學(xué)生明白：物質(zhì)的性質(zhì)、資源、價(jià)格、美觀等決定其用途 引導(dǎo)學(xué)生查詢資料解決實(shí)際問(wèn)題。教會(huì)學(xué)生如何獲取新的知識(shí)。 通過(guò)實(shí)物引入合金的概念。 舉例說(shuō)明合金與純金屬的區(qū)別。 動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：比較黃銅與銅、焊錫與錫在光澤、顏色、硬度等方面的區(qū)別。 實(shí)驗(yàn)操作：比較錫、鉛、焊錫的熔點(diǎn)。 引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究一些合金與純金屬物理性質(zhì)上的差異。 引導(dǎo)學(xué)生用自己的語(yǔ)言描述金屬及合金的性質(zhì)和用途。 在日常生活中，鋁、鈦、鋅、銅等金屬的應(yīng)用非常廣泛，如：鋁合金的門窗、銅線、銅火鍋、銅電器，以及鋅在常見(jiàn)干電池的應(yīng)用等。 一些金屬牛物理性質(zhì)比較 物理性質(zhì) 物理性質(zhì)比較 導(dǎo)電性 Ag Cu Au Al Zn Fe Pb 導(dǎo)電性逐漸減弱 密度 Au Pb Ag Cu Fe Zn Al 密度逐漸減少 熔點(diǎn) W Fe Cu Au Ag Al Sn 熔點(diǎn)由高到低 硬度 Cr Fe Ag Cu Au Al Pb 硬度由大到小 合金：合金是由一種金屬跟其它一種或幾種金屬（或金屬跟非金屬）一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。 【講述】合金的簡(jiǎn)單命名。 【引入】我們?cè)谌粘Ｉ钪薪佑|到的鋼鐵都是鐵碳合金。根據(jù)含碳量的不同，鐵碳合金又分為生鐵和鋼。 一些合金和組成它們的純金屬性質(zhì)比較 性質(zhì)比較 現(xiàn)象 黃銅 銅 焊錫 錫 光澤和顏色 硬度 結(jié)論 實(shí)驗(yàn)8-2比較焊錫、錫和鉛的熔化溫度 現(xiàn)象 結(jié)論 最近一些學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，古羅馬人的遺骸中含有大量鉛，古羅馬帝國(guó)的滅亡竟與鉛中毒有關(guān)。原來(lái)古羅馬貴族慣用鉛制器皿（瓶、杯、壺等）和含鉛化合物的化妝品，甚至輸送飲水的水管也是用鉛做的，從而導(dǎo)致慢性鉛中毒死亡。根據(jù)上述材料回答下列問(wèn)題： （1）人們?nèi)粘＝佑|的哪些物質(zhì)中含鉛？ （2）鉛對(duì)人體有哪些危害？ （3）為防止鉛中毒，請(qǐng)你提出幾條合理建議。 （4）以小組的形式組織一項(xiàng)調(diào)查活動(dòng)：到附近的加油站，調(diào)查汽油的種類，是否還在使用含鉛汽油？是什么時(shí)候停止使用含鉛汽油的？并進(jìn)行環(huán)保宣傳。 鐵片與鐵粉顏色不同的原因 問(wèn)題：鋁粉具有銀白色的光澤，常用來(lái)做涂料（俗稱銀粉、銀漆），保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀、但一般金屬的粉未的顏色多為黑色。為什么金屬在粉未狀時(shí)的顏色是黑色呢？ 實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)一：取一塊鐵片，用細(xì)砂紙打磨表面，用濾紙（或軟布）擦拭后，觀察鐵片的顏色；觀察實(shí)驗(yàn)室里的鐵屑樣品顏色。 實(shí)驗(yàn)二：取一小塊玻璃殘片，觀察其顏色。將玻璃小心敲碎（注意保護(hù)好眼睛），觀察玻璃屑的顏色。 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)探究，結(jié)合你學(xué)過(guò)的物理光學(xué)知識(shí)，解釋玻璃屑顏色不同于玻璃片的原因。推測(cè)鐵粉顏色與鐵片顏色不同的原因。 鐵合金的抗銹蝕性能 問(wèn)題：建筑物的防盜門及防盜網(wǎng)為什么常用不銹鋼制造呢？ 實(shí)驗(yàn)：班上的同學(xué)集體協(xié)作，選派代表到小五金商店購(gòu)買少量普通鐵釘和不銹鋼釘，并購(gòu)買一張細(xì)砂紙。利用這些材料進(jìn)行如下家庭小實(shí)驗(yàn)。 用細(xì)砂紙打磨普通鐵釘和不銹鋼釘表面。 將兩枚鐵釘分別浸在食鹽水中，食鹽水不要全部浸沒(méi)鐵釘。幾天后觀察兩枚鐵釘銹蝕的情況，并與同學(xué)們進(jìn)行交流。 （1）普通鐵釘與不銹鋼釘哪個(gè)更能抗銹蝕？ （2）查找課本，比較生鐵、鋼及不銹鋼的成分有何不同。 鐵的歷史 人類使用鐵的歷史可以追溯到四千五百多年以前，不過(guò)那時(shí)的鐵是從太空掉下的隕鐵（其中含鐵90％以上）。我國(guó)在商代就開(kāi)始用鐵，在河北、北京、河南的某些地區(qū)出土過(guò)用隕鐵打制的鐵刃銅鉞。我國(guó)最早的人工冶鐵制品是甘肅靈臺(tái)出土的春秋初年秦國(guó)的銅柄鐵劍，這說(shuō)明春秋初年我國(guó)已掌握了冶鐵技術(shù)。 鐵是人體健康、植物生長(zhǎng)所必需的元素之一。一個(gè)成年人的身體里約含3 g～5 g鐵元素，其中70％以上在血紅蛋白里。人體必須保證足夠的鐵的攝入，如果每天膳食中含鐵量太低，長(zhǎng)時(shí)間供鐵不足，就會(huì)患缺鐵性貧血。這類病人往往面色蒼白，并有頭昏、無(wú)力、心悸、氣急等癥狀。因此，應(yīng)多吃一些含鐵豐富的食物，含鐵較多的食物有動(dòng)物的肝臟、芹菜、番茄等。 植物生長(zhǎng)也離不開(kāi)鐵，鐵是植物制造葉綠素時(shí)不可缺少的催化劑。如果植物葉子發(fā)黃枯萎，就是土壤中缺鐵的特征，就應(yīng)施加如硫酸亞鐵等予以補(bǔ)充。 鋁從比黃金還貴的金屬變?yōu)榱畠r(jià)金屬 鋁是一種“年輕的金屬”，它的發(fā)現(xiàn)和工業(yè)生產(chǎn)的歷史很短。1827年德國(guó)化學(xué)家維勒，用他獨(dú)創(chuàng)的一種復(fù)雜的方法制得了粉未狀金屬鋁，并首次指出了鋁的化學(xué)性質(zhì)，他被科學(xué)界公認(rèn)為鋁的發(fā)現(xiàn)者。30年后，法國(guó)化學(xué)家得維爾用金屬鈉還原氯化鋁，得到了有金屬光澤的鋁球，但用這種方法制得的鋁比黃金還貴好幾倍，使鋁成為當(dāng)時(shí)頗受羨慕的“貴金屬”——門捷列夫于1889年接受了英國(guó)皇家協(xié)會(huì)的最高獎(jiǎng)賞——一架用金和鋁制成的天平。至1886年，英國(guó)奧柏林學(xué)院化學(xué)系的青年學(xué)生霍爾，在實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)冰晶石可大大降低煉鋁成本。他將氧化鋁與冰晶石混合熔化然后電解，結(jié)果在陰極得到了鋁。幾乎同時(shí)，法國(guó)青年大學(xué)生埃羅也成功地用電解法制得了鋁。從此，鋁變成 金屬分類 黑色金屬 通常指鐵，錳、鉻及它們的合金（主要指鋼鐵）。 錳和鉻主要應(yīng)用于制合金鋼，而鋼鐵表面常覆蓋著一層黑色的四氧化三鐵，所以把鐵、錳、鉻及它們的合金叫做黑色金屬。這樣分類，主要是從鋼鐵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極重要的地位出發(fā)的。 有色金屬 通常是指除黑色金屬以外的其他金屬。 有色金屬可分為四類：（1）重金屬，如銅、鋅、鉛、鎳等；（2）輕金屬，如鈉、鈣、鎂、鋁等；（3）貴金屬，如金、銀、鉑、銥等；（4）稀有金屬，如鍺、鈹、鑭、鈾等。 輕金屬 密度在4.5 gcm-3以下的金屬叫輕金屬。例如鈉、鉀、鎂、鈣、鋁等。周期系中第ⅠA、ⅡA族均為輕金屬。 重金屬 一般是指密度在4.5 gcm-3以上的金屬叫重金屬。例如銅、鋅、鉆、鎳、鎢、鉬、銻、鉍、鉛、錫、鎘、汞等，過(guò)渡元素大都屬于重金屬。 貴金屬 貴金屬通常是指金、銀和鉑族元素。這些金屬在地殼中含量較少，不易開(kāi)采，價(jià)格較貴，所以叫貴金屬。這些金屬對(duì)氧和其他試劑較穩(wěn)定，金、銀常用來(lái)制造裝飾品和硬幣。 稀有金屬 稀有金屬通常指在自然界中含量較少或分布稀散的金屬。它們難于從原料中提取，在工業(yè)上制備及應(yīng)用較晚。 稀有金屬跟普通金屬?zèng)]有嚴(yán)格的界限，如有的稀有金屬在地殼中的含量比銅、汞、鎘等金屬還要多。稀有金屬在現(xiàn)代工業(yè)中具有重要的意義。 往往把黑色金屬、有色金屬和稀有金屬并列為三大類。 有人將銅、鐵、鋁分別稱為第一、二、三代金屬，它們的接班人，即第四代金屬，就是后起之秀——鈦了。鈦的拉丁文名稱“Tanium”是希臘神話中的大力神“泰但”之意。 鈦具有不尋常的綜合優(yōu)點(diǎn)。在航空工業(yè)中稱霸已久的鋁，面對(duì)鈦只能是自愧不如了。鈦比鋁重一些，比鋼輕一倍，而強(qiáng)度和硬度可與鋼媲美，同時(shí)又具有良好的可塑性、超凡的韌性、驚人的抗腐蝕性，并能在-253 ℃～500 ℃的溫度范圍內(nèi)保持高強(qiáng)度，可以說(shuō)是性能極其優(yōu)越。當(dāng)飛機(jī)的速度超過(guò)音速的2.2倍時(shí)，飛機(jī)和空氣的劇烈摩擦產(chǎn)生的溫度會(huì)超過(guò)300 ℃，鋁合金的強(qiáng)度會(huì)急劇下降，而鈦卻泰然自若。難怪在美國(guó)的新式戰(zhàn)斗機(jī)中鈦用量達(dá)全機(jī)重量的90%以上。從20世紀(jì)60年代起，鈦就成了衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船的重要材料。目前每年用于航天工業(yè)的鈦已超過(guò)千噸。 鈦除有“空間金屬”的美稱外，同時(shí)又兼有“深海金屬”的美名。因?yàn)?，一般艦船是用鋼鐵制成的，會(huì)因海水腐蝕而銹損。雖然人們想了許多諸如涂上防腐漆之類的辦法，還是不能從根本上解決問(wèn)題，使得艦船要定期大修，而鈦有驚人的抗腐蝕性能。另一方面，海水中深度每增加10 m，壓力就會(huì)增加一個(gè)大氣壓，因此潛水艇的船體材料就要求高強(qiáng)度、耐腐蝕，鈦恰好可以從容勝任。鈦不僅強(qiáng)度高，且表面有致密的氧化膜，長(zhǎng)期在海水中也不會(huì)被腐蝕。 1977年，前蘇聯(lián)用3 500多噸鈦建造了當(dāng)時(shí)世界上航行速度最快的核潛艇。美國(guó)海軍也制成了以鈦合金為材料的深海潛艇，能在4 500 m的深海中航行。 鈦還有一個(gè)奇特的性能，即是一種“親生物金屬”。植入人體后不會(huì)引起過(guò)敏反應(yīng)，加之它與骨骼密度相仿，因此可用來(lái)制造人造骨。 總之，在原來(lái)使用鋼材、鋁材的地方，幾乎都能用鈦取而代之。而一些鋼材、鋁材難以勝任的地方，鈦也能應(yīng)付自如。故人們稱鈦為“未來(lái)的鋼鐵，21世紀(jì)的金屬”。 鈦，在地殼中的含量并不太少。鈦礦分布很廣，僅次于鋁、鐵、鈣、鈉鉀、鎂，而比銅、錫、錳、鋅多得多，約占地殼重的0.6%。 1910年人們首次得到純鈦。1947年才開(kāi)始在工廠里煉鈦，當(dāng)年產(chǎn)量?jī)H2噸。到1972年，鈦的年產(chǎn)量即達(dá)20萬(wàn)噸。直到目前，大規(guī)模生產(chǎn)高純度的鈦，仍是冶金工業(yè)追求的目標(biāo)。相信隨著這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，鈦將很快脫穎而出，成為金屬材料界居于統(tǒng)治地位的金屬。 金屬鋁在現(xiàn)代工業(yè)中大顯身手的同時(shí)，也滲入到了我們的家庭。為此有人開(kāi)始研究鋁對(duì)人體健康的影響。 長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為鋁是一種對(duì)人體無(wú)害的金屬元素，治療胃酸過(guò)多的藥——胃舒平的主要成分就是氫氧化鋁。然而，近代科技的發(fā)展，對(duì)“鋁無(wú)害論”提出了異議。l975年，美國(guó)佛蒙特醫(yī)院雷弗教授等用電子顯微鏡和X射線衍射光譜測(cè)定法分析了多名老年癡呆癥患者的神經(jīng)元，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些人的神經(jīng)元中，鋁的含量比正常人多了2～4倍。 后來(lái)，美國(guó)科學(xué)家達(dá)倫用原子吸收光譜分析了老年癡呆癥人的大腦，發(fā)現(xiàn)他們腦中鋁的含量竟是正常人的5倍。美國(guó)的一個(gè)醫(yī)療小組到世界上飲水含鋁量最高的關(guān)島調(diào)查，最后發(fā)現(xiàn)那里患老年癡呆癥的人數(shù)比正常地區(qū)多了3～5倍。這些都證實(shí)鋁是老年癡呆癥的罪魁禍?zhǔn)住? 物質(zhì)的用途在很大程度上取決于物質(zhì)的性質(zhì)。由于鋁有多種優(yōu)良性能，因而鋁有著極為廣泛的用途。 （1）鋁的密度很小，僅為2.7 g/cm3，雖然它比較軟，但可制成各種鋁合金，如硬鋁、超硬鋁、防銹鋁、鑄鋁等。這些鋁合金廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、火車、船舶等制造工業(yè)。此外，宇宙火箭、航天飛機(jī)、人造衛(wèi)星也使用大量的鋁及其合金。例如，一架超音速飛機(jī)約由70％的鋁及其合金構(gòu)成。船舶建造中也大量使用鋁，一艘大型客船的用鋁量常達(dá)幾千噸。 （2）鋁的導(dǎo)電性僅次于銀、銅，雖然它的導(dǎo)電率只有銅的2／3，但密度只有銅的1／3，所以輸送同量的電，鋁線的質(zhì)量只有銅線的一半。鋁表面的氧化膜不僅有耐腐蝕的能力，而且有一定的絕緣性，所以鋁在電器制造工業(yè)、電線電纜工業(yè)和無(wú)線電工業(yè)中有廣泛的用途。 （3）鋁是熱的良導(dǎo)體，它的導(dǎo)熱能力比鐵大3倍，工業(yè)上可用鋁制造各種熱交換器、散熱材料和炊具等。 （4）鋁有較好的延展性（它的延展性僅次于金和銀），在100 ℃～150 ℃時(shí)可制成薄于0.01mm的鋁箔。這些鋁箔廣泛用于包裝香煙、糖果等，還可制成鋁絲、鋁條，并能軋制各種鋁制品。 （5）鋁的表面因有致密的氧化物保護(hù)膜，不易受到腐蝕，常被用來(lái)制造化學(xué)反應(yīng)器、醫(yī)療器械、冷凍裝置、石油精煉裝置、石油和天然氣管道等。 （6）鋁粉具有銀白色光澤（一般金屬在粉未狀時(shí)的顏色多為黑色），常用來(lái)做涂料，俗稱銀粉、銀漆，以保護(hù)鐵制品不被腐蝕，而且美觀。 （7）鋁在氧氣中燃燒能放出大量的熱和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如銨鋁炸藥（由硝酸銨、木炭粉、鋁粉、煙黑及其他可燃性有機(jī)物混合而成）、燃燒混合物（如用鋁熱劑做的炸彈和炮彈可用來(lái)攻擊難以著火的目標(biāo)或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸鋇68％、鋁粉28％、蟲膠4％）。 （8）鋁熱劑常用來(lái)熔煉難熔金屬和焊接鋼軌等。鋁還用做煉鋼過(guò)程中的脫氧劑，鋁粉和石墨、二氧化鈦（或其他高熔點(diǎn)金屬的氧化物）按一定比率均勻混合后，涂在金屬上，經(jīng)高溫?zé)霟瞥赡透邷氐慕饘偬沾?，它在火箭及?dǎo)彈技術(shù)上有重要應(yīng)用。 （9）鋁板對(duì)光的反射性能也很好，反射紫外線比銀強(qiáng)，鋁越純，其反射能力越好，因此常用來(lái)制造高質(zhì)量的反射鏡，如太陽(yáng)灶反射鏡等。 （10）鋁具有吸音性能，音響效果也較好，所以廣播室、現(xiàn)代化大型建筑室內(nèi)的天花板等也采用鋁。 那么，鋁為什么會(huì)導(dǎo)致老年癡呆癥呢？這個(gè)問(wèn)題還在爭(zhēng)論中。一般的觀點(diǎn)認(rèn)為由于三價(jià)鋁離子有空的電子軌道，易與堿基對(duì)中含未成對(duì)電子的原子結(jié)合，并進(jìn)入神經(jīng)元細(xì)胞中，使神經(jīng)細(xì)胞釋放的傳遞物質(zhì)如乙酚膽堿等不能順利通過(guò)，從而導(dǎo)致神經(jīng)傳遞系統(tǒng)受阻，引起鋁的過(guò)量攝入往往是由于不正確使用鋁制品引起的。大家知道，鋁在空氣中會(huì)形成一層致密的氧化鋁，可保護(hù)它免受進(jìn)一步的腐蝕，但這層保護(hù)膜并非堅(jiān)不可摧，在酸性或堿性溶液中易被破壞。因此我們平時(shí)應(yīng)養(yǎng)成科學(xué)使用鋁制品的習(xí)慣，如不用鋁制品存放酸、堿食物，盡量縮短食物在鋁制品中的存放時(shí)間，盡量不用鋁鍋炒菜，讓比鋁硬的金屬制品（如鐵勺）與鋁制品接觸，不用硬質(zhì)抹布如百潔布擦洗鋁制品，等等。當(dāng)然，平時(shí)加強(qiáng)體育鍛煉，增強(qiáng)身體活力，也是防止鋁元素在體內(nèi)存積的好辦法。 銅的再生性能極好，這一性質(zhì)非常珍貴，廢銅經(jīng)過(guò)熔化回收能發(fā)揮很多的作用。而且銅腐蝕的很慢，這些性質(zhì)對(duì)環(huán)境非常有益。我們?cè)陂L(zhǎng)期的生活中會(huì)注意到這樣一個(gè)事實(shí)：銅在環(huán)境中的濃度一直處于安全界限之內(nèi)。銅的使用從未造成嚴(yán)重的后果，銅以不同的濃度分布在各處，順應(yīng)著大自然。人類已經(jīng)知道，完全能夠把銅應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域而不會(huì)危害大自然的安全，長(zhǎng)期以來(lái)，銅就向人類顯示出了它的綠色面孔，它有利于生態(tài)平衡。 制首飾的黃金有哪幾種 人類早在6 000年以前已經(jīng)知道有黃金，并用黃金作裝飾品。當(dāng)今國(guó)際及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上流行的黃金首飾主要有純金、K金、鍍金、包金、仿金和變色金等制品。 純金首飾是由純金制成的。俗話說(shuō)“金無(wú)足赤”，就是說(shuō)純金的含量也達(dá)不到100％，實(shí)際上金含量達(dá)到99％、99.9％的都稱為純金制品。這種純金首飾質(zhì)地柔軟，色澤赤黃，永不泛色。但容易變形，容易磨損，不能鑲嵌各種精美的寶石。 K金是在黃金中添加少量銀、銅、鋅等金屬，以增強(qiáng)黃金的強(qiáng)度和韌性。為了表示K金中的黃金含量，常用K值來(lái)表示。1K的含金量約為4.166％。24K的含金量約為99.99％所以就是純金。用作金首飾的材料一般為22K（含金量約為91.65％），20K（含金量約為83.32％）、18K（含金量約為74.98％）和14K（含金量約為58.2％）等幾種。K金首飾款式易翻新，能夠鑲嵌各種鉆、翠、珠、寶和雕鋸鑿摟出各種精美的圖案。鑲嵌鉆石的鉆戒，多用18K金的。金筆的筆尖上寫著“14K”或“14開(kāi)”，是指這種金筆筆尖是14K金的。 鍍金首飾是在銅、銀或合金制成的首飾表面上鍍一層24K金，其外表和純金首飾一樣。但鍍的金屬不耐久，佩戴時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)被磨損。 包金首飾是用金箔包在由鋁、鋅、鉛的合金制成的首飾表面，然后加溫，用工具把金箔牢牢地壓在產(chǎn)品上制得的。包金首飾的質(zhì)地比純金首飾要硬，不易變形，耐磨性強(qiáng)。從表面上看能與24K金的首飾相媲美。 仿金首飾是選用特殊的鍍層工藝，制成的近似K金的首飾。這種首飾是以銅，鋅或鋁等金屬為原料，制成半成品，然后放入一種特殊鍍液中，經(jīng)過(guò)處理，在表面鍍上一層象黃金一樣赤黃光亮的鍍層。雖然這種首飾不含一點(diǎn)黃金，但卻酷似純金制品。目前在國(guó)內(nèi)外已有許多精致的仿金首飾代替純金首飾做裝飾品。 變色金首飾是用一種新穎的、經(jīng)過(guò)特殊加工后的K金材料制成的首飾。如在K金表面注入鉆原子，可呈現(xiàn)出一層美麗的藍(lán)色；把一種很細(xì)的金屬微粒電鍍?cè)贙金表面，可顯示出黑色。日本還研制出含金量為78％、含鋁量為22％的光采奪目的紫色合金首飾。現(xiàn)在，紅、黃、白、紫等色彩都進(jìn)入了K金家族。目前，這種神奇變幻的變色金首沛已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外流行，并且頗受青睞。 鋁制品的表面雖然有致密的保護(hù)膜，不易被氧化，但是當(dāng)有較活潑的元素（如鹵素）的離子存在時(shí)，氧化膜將這些離子吸附在表面，取代了膜中氧形成新的化合物。例如，有氯離子存在時(shí)，就會(huì)使一部分保護(hù)膜變成氯化鋁，氯化鋁易溶于水，因而使保護(hù)膜的結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生了孔隙，有害物質(zhì)就可能滲入內(nèi)部，加速鋁制品的腐蝕。 食鹽的成分是氯化鈉，其中還含有少量氯化鎂，在水中溶解后能電離生成氯離子，因此會(huì)破壞保護(hù)膜。氯化鎂在溶解時(shí)會(huì)發(fā)生水解，使溶液呈酸性，使鋁制品腐蝕的更快。因此不能用鋁制品盛含鹽的蔬菜及食品。 記憶合金 有記憶功能的合金材料是在一次試驗(yàn)中被偶然發(fā)現(xiàn)的。1963年，美國(guó)海軍軍械實(shí)驗(yàn)室奉命研制一種新式裝備。在一次試驗(yàn)中他們需要一些鎳-鈦合金絲，他們領(lǐng)回來(lái)的鎳-鈦合金絲是彎曲的，使用不方便。于是他們就將這些細(xì)絲拉直。試驗(yàn)中，當(dāng)溫度升到一定值的時(shí)候，這些已經(jīng)被拉直的鎳-鈦合金絲，突然又全部恢復(fù)到原來(lái)彎曲的形狀，而且和原來(lái)一模一樣。他們反復(fù)作了多次試驗(yàn)，結(jié)果都一樣。 科學(xué)家們進(jìn)行深入研究和試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)很多合金都有這種本領(lǐng)，他們把這種現(xiàn)象叫做"形狀記憶效應(yīng)"。目前發(fā)現(xiàn)的有"記憶"能力的金屬都是合金，在這種金屬里，金屬原子按一定的方式排列起來(lái)，這些金屬原子受到一定的外力時(shí)，可以離開(kāi)自己原來(lái)的位置而到另一個(gè)地方去。將這些金屬加溫后，由于獲得了一定的能量，這種金屬里的原子又會(huì)回到原來(lái)的地方。這就是這種金屬在加熱到一定的溫度后又恢復(fù)原狀的原因。 形狀記憶合金的最早應(yīng)用是在管接頭和緊固件上。用形狀記憶合金加工成內(nèi)徑比欲連接管的外徑小4％的套管，然后在液氮溫度下將套管擴(kuò)徑約8％，裝配時(shí)將這種套管從液氮取出，把欲連接的管子從兩端插入。當(dāng)溫度升高至常溫時(shí)，套管收縮即形成緊固密封。這種連接方式接觸緊密能防滲漏，遠(yuǎn)勝于焊接，特別適合用于航空、航天、核工業(yè)及海底輸油管道等危險(xiǎn)場(chǎng)合。 記憶合金最令人鼓舞的應(yīng)用是在航天技術(shù)中。1969年7月20日，“阿波羅”Ⅱ號(hào)登月艙在月球著陸，實(shí)現(xiàn)了人類第一次登月旅行的夢(mèng)想。宇航員登月后，在月球上放置了一個(gè)半球形的直徑數(shù)米大的天線，用以向地球發(fā)送和接受信息。數(shù)米大的天線裝在小小的登月艙里送上了太空。天線就是用當(dāng)時(shí)剛剛發(fā)明不久的記憶合金制成的。用極薄的記憶合金材料先在正常情況下按預(yù)定要求做好，然后降低溫度把它壓成一團(tuán)，裝進(jìn)登月艙帶上天去。放到月面上以后，在陽(yáng)光照射下溫度升高，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，天線又“記”起了自己的本來(lái)面貌，變成一個(gè)巨大的半球形。 目前，形狀記憶效應(yīng)和超彈性已廣泛用于醫(yī)學(xué)和生活各個(gè)領(lǐng)域。如制造血栓過(guò)濾器、脊柱矯形棒、接骨板、人工關(guān)節(jié)、婦女胸罩、人造心臟等等。還可以廣泛地應(yīng)用于各種自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置。形狀記憶薄膜和細(xì)絲可能成為未來(lái)超微型機(jī)械手和機(jī)器人的理想材料。特別是它的質(zhì)輕、高強(qiáng)度和耐蝕性使它備受各個(gè)領(lǐng)域青睞。 Cu與Zu的合金稱黃銅，其中Cu占60％～90％、Zn占40％～10％，有優(yōu)良的導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，可用作各種儀器零件。再如在黃銅中加入少量Sn，稱為海軍黃銅，具有很好的抗海水腐蝕的能力。在黃銅中加入少量的有潤(rùn)滑作用的Pb，可用作滑動(dòng)軸承材料。 青銅是人類使用歷史最久的金屬材料，它是Cu-Sn合金。錫的加入明顯地提高了銅的強(qiáng)度，并使其塑性得到改善，抗腐蝕性增強(qiáng)，因此錫青銅常用于制造齒輪等耐磨零部件和耐蝕配件。Sn較貴，目前已大量用A1、Si、Mn來(lái)代替Sn而得到一系列青銅合金。鋁青銅的耐蝕性比錫青銅還好。鈹青銅是強(qiáng)度最高的銅合金，它無(wú)磁性又有優(yōu)異的抗腐蝕性能，是可與鋼相競(jìng)爭(zhēng)的彈簧材料。 白銅是Cu-Ni合金，有優(yōu)異的耐蝕性和高的電阻，故可用作苛刻腐蝕條件下工作的零部件和電阻器的材料。 鈦是周期表中第ⅣB類元素，外觀似鋼，熔點(diǎn)達(dá)1 672 ℃，屬難熔金屬。鈦在地殼中含量較豐富，遠(yuǎn)高于Cu、Zn、Sn、Pb等常見(jiàn)金屬。我國(guó)鈦的資源極為豐富，僅四川攀枝花地區(qū)發(fā)現(xiàn)的特大型釩鈦磁鐵礦中，伴生鈦金屬儲(chǔ)量約達(dá)4.2億噸，接近國(guó)外探明鈦儲(chǔ)量的總和。 純鈦機(jī)械性能強(qiáng)，可塑性好，易于加工，如有雜質(zhì)，特別是0、N、C等元素存在，會(huì)提高鈦的強(qiáng)度和硬度，但會(huì)降低其塑性，增加脆性。 鈦是容易鈍化的金屬，且在含氧環(huán)境中，其鈍化膜在受到破壞后還能自行愈合。因此，鈦對(duì)空氣、水和若干腐蝕介質(zhì)都是穩(wěn)定的。鈦和鈦合金有優(yōu)異的耐蝕性，只能被氫氟酸和中等濃度的強(qiáng)堿溶液所侵蝕。特別是鈦對(duì)海水很穩(wěn)定，將鈦或鈦合金放入海水中數(shù)年，取出后，仍光亮如初，遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼。 鈦的另一重要特性是密度小。其強(qiáng)度是不銹鋼的3.5倍，鋁合金的1.3倍，是目前所有工業(yè)金屬材料中最高的。 液態(tài)的鈦幾乎能溶解所有的金屬，形成固溶體或金屬化合物等各種合金。合金元素如A1、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入，可改善鈦的性能，以適應(yīng)不同部門的需要。例如，Ti-A1-Sn合金有很高的熱穩(wěn)定性，可在相當(dāng)高的溫度下長(zhǎng)時(shí)間工作；以Ti-Al-V合金為代表的超塑性合金，可以50％～150％地伸長(zhǎng)加工成型，其最大伸長(zhǎng)可達(dá)到2 000％。而一般合金的塑性加工的伸長(zhǎng)率最大不超過(guò)30％。 由于上述優(yōu)異性能，鈦享有“未來(lái)的金屬”的美稱，鈦合金已廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，它是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)不可缺少的材料。船舶、化工、電子器件和通訊設(shè)備以及若干輕工業(yè)部門中要大量應(yīng)用鈦合金，只是目前鈦的價(jià)格較昂貴，限制了它的廣泛使用。 銅是人類認(rèn)識(shí)并應(yīng)用最早的金屬之一。我國(guó)是最早使用銅器的國(guó)家之一。到目前為止，發(fā)現(xiàn)的中國(guó)最早的青銅器出自新石器時(shí)代后期，相當(dāng)于中原夏代的一些文化遺址中。在商代早期遺址中出土了較大型的青銅器。 中國(guó)商代早期的大型青銅器還很粗陋，器壁厚，外形多模仿陶器，花紋多為線條的獸面紋。1939年在安陽(yáng)市出土的禮器“司母戊鼎”是殷代前期青銅器的代表作，是商王為其母鑄造的，重達(dá)875 kg，高133 cm，橫長(zhǎng)110 cm，寬78 cm。經(jīng)檢測(cè)，銅占84.11％，錫占11.64％，鉛占2.79％，是世界上最大的出土青銅器。 又如湖南出土的盛酒器“四羊方尊”，造型逼真，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分布在四角的四支羊頭上長(zhǎng)著卷曲的羊角，還有突出的龍頭，樓空的扉邊。重34.5 kg，身高58.3 cm，口邊長(zhǎng)52.4 cm。它采用分鑄和嵌鑄等復(fù)雜的鑄造工藝，充分反映出了殷代青銅器的高超熔鑄技藝。 青銅器除了禮器等外，更多是用于制造兵器，此外也有一些青銅農(nóng)具出土。 戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，齊國(guó)工匠已了解到隨著用途不同，青銅器材料的性能也應(yīng)有所變化，為此可以改變青銅中各種金屬成分的比例。 我國(guó)古代很早就認(rèn)識(shí)到銅鹽溶液里的銅能被鐵取代，從而發(fā)明了“水法煉銅”的新途徑，這一方法以我國(guó)為最早，是濕法冶金技術(shù)的起源，在世界化學(xué)史上是一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。 在現(xiàn)代，銅仍舊有著極其廣泛的用途。銅的導(dǎo)電性僅次于銀，居金屬中的第二位，大量用于電氣工業(yè)。 銅易與其他金屬形成合金，銅合金種類很多，例如，青銅質(zhì)堅(jiān)韌，硬度高，易鑄造；黃銅廣泛用于制作儀器零件；白銅主要用作刀具。 銅和鐵、錳、鋁、硼、鋅、鈷等元素都可用作微量元素肥料。微量元素是植物正常生命活動(dòng)所不可缺少的，它可以提高酶的活性，促進(jìn)糖、淀粉、蛋白質(zhì)、核酸、維生素和酶的合成，有利于植物的生長(zhǎng)。 銅在生命系統(tǒng)中有重要作用，人體中有30多種蛋白質(zhì)和酶含有銅元素，現(xiàn)已知銅的最重要生理功能是人血清中的銅藍(lán)蛋白，它有催化鐵的生理代謝過(guò)程功能。銅還可以提高白細(xì)胞消滅細(xì)菌的能力，增強(qiáng)某些藥物的治療效果。銅雖然是生命攸關(guān)的元素，但如果攝入過(guò)多，會(huì)引起多種疾病。 錫 瘟 1867年的冬天，俄國(guó)彼得堡十分寒冷，達(dá)零下38攝氏度。這一年冬天俄國(guó)彼得堡海軍倉(cāng)庫(kù)里發(fā)生了一件怪事：堆在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的大批錫磚，一夜之間突然不翼而飛，留下來(lái)的卻是一堆堆像泥土一樣的灰色粉末。同一年的冬天，從倉(cāng)庫(kù)里取出軍大衣發(fā)給俄國(guó)士兵穿時(shí)，發(fā)現(xiàn)紐扣都不見(jiàn)了，再仔細(xì)看看，原來(lái)紐扣處也有著一些灰色粉末。 無(wú)獨(dú)有偶，幾十年過(guò)去了，在1912年，英國(guó)探險(xiǎn)家斯科特率領(lǐng)一支探險(xiǎn)隊(duì)帶了大量給養(yǎng)，包括液體燃料去南極探險(xiǎn)，一去就杳無(wú)音信。后來(lái)發(fā)現(xiàn)他們都凍死在南極。帶了那么多的燃料為什么還無(wú)濟(jì)于事呢？ 原來(lái)，斯科特一行在返回的路上發(fā)現(xiàn)，他們的第一個(gè)儲(chǔ)藏庫(kù)里的煤油已經(jīng)不翼而飛。說(shuō)明一點(diǎn)，盛煤油的鐵筒是用錫焊的。沒(méi)有煤油就無(wú)法取暖，也無(wú)法熱點(diǎn)東西吃。好不容易克服千難萬(wàn)險(xiǎn)，又找到了另一個(gè)儲(chǔ)藏庫(kù)，可是那兒的煤油筒同樣是空空的，鐵筒同樣有裂縫，顯然煤油都是由于鐵筒漏了而流失掉的。 錫磚怎么會(huì)變成粉末？用錫焊的鐵筒怎么又會(huì)有裂縫呢？經(jīng)過(guò)分析，科學(xué)家們終于發(fā)現(xiàn)了其中的奧妙。原來(lái)，錫有3種同素異形體，即白錫、脆錫和灰錫。白錫在氣溫下降到13.2 攝氏度以下時(shí)，體積驟然膨脹，原子之間的空間加大，于是變成了另一種結(jié)晶形態(tài)的灰錫。如果溫度急劇下降到零下33攝氏度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生“錫瘟”，晶體錫會(huì)變成粉末錫。 現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)找到了一種預(yù)防“錫瘟”的“注射劑”，其中一種就是鉍。鉍原子中有多余的電子可供錫的結(jié)晶重新排列，使錫的狀態(tài)穩(wěn)定，所以消除了“錫瘟”。錫不但怕冷，而且怕熱。將白錫加熱到161攝氏度以上時(shí)，它會(huì)變成具有斜方晶系的斜方錫，斜方錫很脆，敲打時(shí)也會(huì)變成粉末。 任何事情都是一分為二的，鐵筒縫上的錫變成粉末這當(dāng)然不是好事，但是如果將錫粉末加到鐵粉或銅粉中，然后混合，通過(guò)成型和燒結(jié)的方法就可直接制造出產(chǎn)品，這就是一門新興的粉末冶金技術(shù)，它是目前生產(chǎn)硬質(zhì)合金和難熔金屬的唯一方法。