GIA SƯ SV · HÓA HỌC 12
Bài 21. Hợp kim – Hóa học 12
Em sẽ học được gì? Nêu khái niệm hợp kim, giải thích vì sao tính chất thay đổi và phân biệt một số hợp kim thông dụng.
Trước khi học: Cấu tạo tinh thể kim loại và tính chất vật lí cơ bản.
1. Hợp kim là gì?
Hợp kim là vật liệu kim loại gồm một kim loại nền và một hoặc nhiều nguyên tố khác (kim loại hoặc phi kim). Hợp kim thường được tạo bằng luyện kim hoặc các phương pháp chế tạo thích hợp. Việc bổ sung thành phần, xử lý nhiệt và gia công có thể làm thay đổi độ cứng, độ bền, chống ăn mòn, khả năng gia công… Các tính chất không đơn thuần là trung bình cộng tính chất những thành phần.
2. Vì sao hợp kim có tính chất khác kim loại tinh khiết?
Nguyên tử nguyên tố bổ sung có thể xen vào hoặc thay thế vị trí trong mạng tinh thể, gây cản trở sự trượt lệch của mạng. Nhờ vậy, nhiều hợp kim cứng và bền hơn kim loại nền. Nhưng “hợp kim luôn dẫn điện tốt hơn” là sai; tạp chất trong mạng thường làm giảm tính dẫn điện so với kim loại tinh khiết cùng điều kiện.
3. Các nhóm hợp kim quen thuộc
| Hợp kim | Thành phần đặc trưng | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|
| Thép | Nền Fe, chứa C cùng các nguyên tố khác | Xây dựng, cơ khí |
| Gang | Nền Fe, tỷ lệ C cao hơn thép thông thường | Đúc chi tiết máy |
| Inox (thép không gỉ) | Nền Fe có Cr và các nguyên tố khác, thường có Ni | Thiết bị gia dụng, dụng cụ |
| Đồng thau | Cu và Zn | Phụ kiện, chi tiết cơ khí |
| Đồng thanh (bronze) | Thường Cu và Sn; tên gọi công nghiệp có biến thể | Tượng, chi tiết máy |
| Duralumin | Hợp kim nền Al thường chứa Cu, Mg, Mn | Kết cấu cần nhẹ |
Tên thương mại và công thức chính xác phụ thuộc từng mác hợp kim; không ghi một tỉ lệ phần trăm cố định cho mọi loại.
4. Lựa chọn vật liệu hợp lý
Để chọn vật liệu làm dây dẫn, thân xe hoặc dụng cụ nhà bếp, cần xét đồng thời độ dẫn điện, khối lượng riêng, chống ăn mòn, độ bền, độc tính và giá thành. Đồ tiếp xúc thực phẩm cần đúng tiêu chuẩn vật liệu; không dùng nhôm tái chế thủ công không kiểm soát chất lượng cho dụng cụ y tế hoặc thực phẩm.
Ví dụ có lời giải
Giải thích vì sao thép thường bền hơn sắt nguyên chất
Đề bài: Tại sao thêm carbon có thể làm thay đổi tính cơ học của vật liệu nền sắt?
Lời giải từng bước: Carbon làm thay đổi vi cấu trúc và cản trở chuyển động sai lệch mạng tinh thể. Cùng với chế độ xử lý nhiệt, điều này có thể làm thép cứng/bền hơn sắt tương đối tinh khiết.
Tự kiểm tra trước khi mở đáp án
Câu hỏi: Thép là hợp kim nền của kim loại nào?
Xem đáp án và lý do
Sắt (Fe).Những lỗi dễ mắc
- Cho rằng hợp kim là hỗn hợp của ít nhất hai kim loại: carbon trong thép là phi kim.
- Cho rằng mọi loại inox tuyệt đối không gỉ trong bất kỳ môi trường nào.
- Đánh đồng đồng thau (Cu–Zn) và đồng thanh phổ biến (Cu–Sn).
Ghi nhớ và luyện tiếp
Kiểm tra lại bản chất phản ứng, điều kiện và đơn vị trước khi làm bài tập. Mở bộ Luyện tập tương ứng để làm câu hỏi nhận biết → thông hiểu → vận dụng; sau khi nộp mới xem giải chi tiết hoặc chọn chế độ học để nhận gợi ý từng bước.
Biên soạn học liệu: Gia Sư SV. Các sơ đồ được vẽ mới cho bài; không phải bản sao tài liệu PDF tham khảo.
Phân biệt lớp phủ và hợp kim
Lá nhôm có màng Al₂O₃ trên bề mặt có tự trở thành hợp kim không?
Không. Lớp oxide trên bề mặt là lớp hợp chất phủ lên kim loại. Điều đó không làm phần nhôm bên trong trở thành vật liệu hợp kim.