Tổng hợp lý thuyết hợp kim và bài tập vận dụng

Hợp kim là phần kiến thức trọng tâm cần nắm vững để làm tốt bài thi tốt nghiệp THPT Quốc Gia. Vuihoc giúp các em tổng hợp kiến thức về hợp kim và những bài tập vận dụng liên quan trong bài viết dưới đây.

1. Định nghĩa hợp kim

1.1 Định nghĩa 

Một vật liệu kim loại có chứa một số kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác gọi là hợp kim. 

- Ví dụ:   

• Hợp kim titan là hợp kim kim loại chứa titan là thành phần chính và các yếu tố khác như cacbon, nitơ, oxy… 

•  Hợp kim thép được tạo thành từ sắt, niken, crom, mangan, vonfram… 

• Hợp kim đồng được tạo thành từ đồng, chì và kẽm 

• Hợp kim nhôm được tạo thành từ nhôm với magie, sắt, silicone, kẽm hoặc đồng… 

- Hợp kim được tạo ra để khắc phục những nhược điểm của các vật liệu kim loại. Hầu hết các hợp kim đều ở thể rắn và rất khó sử dụng các phương pháp thông thường để tách riêng biệt các nguyên tố tạo thành. 

- Hợp kim được chia thành 2 loại: 

• Hợp kim đơn giản: Thường được tạo thành từ 2 kim loại hoặc 1 kim loại + 1 phi kim, trong đó kim loại là thành phần chính. 

• Hợp kim phức tạp: Được kết hợp từ 3 nguyên tố trở lên, trong đó có 2 kim loại chính + các nguyên tố kim loại hoặc phi kim khác. 

1.2 Sơ đồ tư duy hợp kim

Sơ đồ tư duy hợp kim giúp các em học sinh dễ ghi nhớ kiến thức này hơn: 

1.3 Những loại hợp kim phổ biến hiện nay

a. Hợp kim sắt: 

Là loại hợp kim được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Các hợp kim của sắt là

- Thép: Thành phần chính là Fe và Carbon và pha thêm các nguyên tố khác như Cu, Mn, Ni. 

- Gang: Cùng là hợp kim của Fe và carbon, trong đó Fe chiếm 95% hàm lượng. Bên cạnh đó còn có một số chất khác như phốt pho, lưu huỳnh, mangan… 

b. Hợp kim đồng: 

Bao gồm 2 nhóm chính: 

- Đồng vàng, đồng thau: Là hợp kim giữa đồng và kẽm cùng một số nguyên tố như niken, thiếc, chì … 

- Đồng thanh: Hợp kim của đồng cùng các nguyên tố khác nhưng không có kẽm ở trong đó.

c. Hợp kim nhôm: 

- Đây là hợp kim được sử dụng phổ biến trong sản xuất chỉ sau sắt và thép. 

- Hợp kim nhôm gồm 2 nhóm là nhôm đúc và nhôm biến dạng.

2. Các tính chất của hợp kim 

2.1 Tính chất vật lý 

- Hợp kim có tính chất vật lý vừa tương tự nhưng cũng khác biệt với các đơn chất kim loại: 

• Hợp kim có dẫn nhiệt và điện, tính dẻo và ánh kim giống kim loại do bản chất hợp kim được tạo ra từ kim loại nên trong đó vẫn có các electron tự do. Nhìn chung đặc tính vật lý không khác quá nhiều, nhưng đặc tính cơ khí lại có sự thay đổi rõ rệt về độ bền, độ cứng, khả năng chịu ăn mòn… 

• Các hợp kim thường có nhiều đặc tính nổi trội hơn so với đơn chất kim loại hợp thành. Ví dụ như thép là hợp kim của sắt nhưng có độ bền cao hơn sắt rất nhiều. 

• Điểm nóng chảy của hợp kim không cố định ở một mức nhiệt độ mà ở một khoảng nhiệt nhất định. Nguyên nhân là do hợp kim được tạo ra từ 2 hay nhiều kim loại, phi kim mà mỗi loại đơn chất lại có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. 

Ví dụ: 

Các hợp kim không bị ăn mòn: niken, thép inox (Fe -Cr-Mn)

Hợp kim siêu cứng: Co-Cr-W-Fe, W-Co, Cr-Co-Ni

Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn-Pb, Bi-Pb-Sn

Hợp kim nhẹ, bền : Hợp kim titan, Al-Si 

2.2 Tính chất hóa học 

Các hợp kim có tính chất hóa học tương tự như các chất tham gia tạo thành. Tuy nhiên một số hợp kim có tính trơ và không phản ứng với axit, bazo hay các xúc tác khác.

Ví dụ: Hợp kim Cu-Zn 

• Khi tác dụng với NaOH thì chỉ có Zn phản ứng: 

Zn + 2NaOH Na2ZnO2 + H2

• Khi tác dụng với h2so4 đặc nóng thì cả Cu và Zn đều phản ứng: 

Cu + 2H2SO4 đặc CuSO4 + SO2 + 2H2O

Zn + 2H2SO4 đặc ZnSO4 + SO2 + 2H2O

3. Ứng dụng của hợp kim

Hợp kim được ứng dụng rộng rãi trong đời sống vì có nhiều ưu điểm nổi trội so với kim loại. Một số ứng dụng của hợp kim có thể kể đến như: 

3.1 Hợp kim sắt

- Được sử dụng trong chế tạo máy móc, mũi khoan, lưỡi cắt, đúc khuôn… 

- Sản xuất đồ dùng gia đình như cổng, lan can cầu thang, khung cửa, bàn ghế, tủ kệ… 

- Sử dụng chế tạo các vật liệu xây dựng có độ cứng cao trong nhiều công trình nhà cửa, giao thông… 

3.2 Hợp kim titan

- Chủ yếu sử dụng chế tạo trang sức, phục vụ nhu cầu làm đẹp của con người. 

- Sản xuất linh kiện ô tô, chế tạo các dụng cụ như khung xe, gọng kính, gậy đánh golf… 

- Ứng dụng trong y tế: Sản xuất răng giả, răng sứ, dụng cụ phục vụ y tế.

3.3 Hợp kim đồng

- Chế tạo các chi tiết khớp nối sử dụng trong môi trường nước

- Chế tạo các đường ống dẫn khí đốt, các chi tiết trong xe máy, ô tô, bộ tản nhiệt… 

- Chế tạo dây dẫn, cáp nối truyền, thiết bị điện tử, mạng lưới mạng và điện… 

3.4 Hợp kim nhôm

- Ứng dụng trong chế tạo vỏ máy bay, vệ tinh, khí cầu

- Sản xuất vũ khí, tên lửa 

- Chế tạo các chi tiết của các phương tiện như xe máy, ô tô, tàu thủy… 

- Đế tản nhiệt, lõi dây điện, các chi tiết trong thiết bị điện tử

- Chế tạo vật liệu gia đình, sử dụng trong ngành xây dựng, cơ khí… 

Hy vọng với những chia sẻ về hợp kim của vuihoc, các em có thể nắm rõ lý thuyết về loại hợp chất hóa học này để giải quyết những dạng bài tập vận dụng có thể sẽ xuất hiện trong đề thi hóa tốt nghiệp THPT Quốc Gia. Để học thêm nhiều kiến thức trong chương trình hóa 12 cũng như các môn học khác, các em hãy truy cập trang web vuihoc.vn nhé! 

Nguồn:

https://vuihoc.vn/tin/thpt-tong-hop-ly-thuyet-hop-kim-va-bai-tap-van-dung-1904.html