Во сколько раз ртуть тяжелее алюминия: Ртуть: десять утверждений. «Чердак» разбирает популярные утверждения о ртути. Не все из них правда

Содержание

Ртуть: десять утверждений. «Чердак» разбирает популярные утверждения о ртути. Не все из них правда

Официальные данные свидетельствуют о том, что при пожаре в здании НИИ вакуумной техники произошла утечка ртути. В очаге пожара концентрация паров ртути превысила ПДК, но за пределами территории (а также на самой территории после работ по нейтрализации ртути) выхода за пределы нормативов не отмечено.

Для объективной картины и однозначного исключения (или подтверждения) крупномасштабного заражения ртутью необходимо провести не одно измерение, а несколько десятков, причем в разное время. Без таких данных можно лишь указать на то, что при действительно крупном выбросе концентрация ртути сильно отличалась бы в разных районах города. И если кто-то в 15 или 20 километрах от места пожара жалуется на симптомы отравления ртутью, то вблизи число отравившихся явно должно исчисляться тысячами человек: плотность населения в столице местами превышает 50 тысяч жителей на квадратный километр.

Иными словами, слухи о серьезной и угрожающей всем жителям утечке представляются крайне сомнительными. Московский воздух грязен, но вряд ли именно из-за ртути. Более того, проблемы со смогом начались задолго до пожара: запах гари пришел в город еще летом, и тогда дым приписали горящим в Тверской области торфяникам. Но раз уж зашла речь о ртути, мы решили сделать подборку из десяти утверждений про токсичность этого элемента.

1) Ртуть — чрезвычайно опасное вещество. Если случайно выпить каплю ртути, можно умереть сразу же.

Металлическая ртуть, вопреки расхожему мнению, не является ни сильнодействующим ядом, ни особо токсичным веществом. Достаточно сказать, что в медицинской литературе описан случай, когда пациент проглотил 220 грамм жидкого металла и выжил. Для сравнения: то же количество поваренной соли способно привести к летальному исходу (если, конечно, кто-то в состоянии съесть стакан соли). Подробный справочник Toxicological profile for mercury в разделе «смертельные случаи» разбирает отравления хлоридом ртути, но не содержит ни одного упоминания смертельного отравления ртутью в виде чистого металла. Кроме того, ртуть использовалась и продолжает использоваться для производства зубных пломб на основе амальгамы, сплава ртути с другими металлами. Такие пломбы признаны достаточно безопасными и заменять без особой нужды амальгаму на другие материалы не рекомендуется.

Чистая ртуть в виде жидкости, пусть даже проглоченной, не особенно опасна. Но этого нельзя сказать ни про пары металла, ни тем более про соединения ртути.

2) Ртуть опасна, так как испаряется и дает токсичные пары.

Это действительно так. Пары ртути образуются там, где металл оказывается на открытом воздухе. Они не имеют ни запаха, ни цвета, ни — как правило — вкуса, хотя иногда люди и ощущают во рту металлический привкус. Постоянное вдыхание загрязненного воздуха приводит к попаданию ртути в организм через легкие, а это намного опаснее, чем проглатывание того же количества металла.

3) Если в квартире разбился градусник, надо тщательно подмести и вымыть пол.

Не только неверное, но и откровенно вредительское утверждение. При разделении одной капли на две вдвое же возрастает удельная площадь и, соответственно, скорость испарения вещества. Поэтому не надо пытаться смахнуть ртуть веником или тряпкой в совок, а потом выкинуть в мусорное ведро или спустить в унитаз. Часть металла при этом неизбежно вылетит наружу в виде мельчайших шариков, которые быстро испаряются и загрязняют воздух намного активнее исходной капли. И мы надеемся, что никто из читателей не будет собирать ртуть пылесосом: он не только дробит капли, но и подогревает их. Если уж у вас есть одна пролитая капля, то просто сгоните ее мокрой кисточкой в герметично закрывающуюся банку и потом сдайте в ДЕЗ (Дирекция единого заказчика; вначале лучше позвонить и уточнить, принимают ли. Рекомендация дана для России, в других странах правила могут отличаться). Можно использовать листочек бумаги или, если капля небольшая, маленькую спринцовку.

Американские исследователи, которые в 2008 году специально загрязняли экспериментальное помещение ртутью, обнаружили что одна капля диаметром 4 миллиметра даже в небольшой комнате объемом 20 кубических метров спустя час дает всего 0,29 микрограмм ртутных паров на кубометр. Это значение находится в пределах действующей как в США, так и в России нормы для атмосферного загрязнения. Однако когда ртуть размазывали шваброй, концентрация ее паров вырастала до отметок свыше ста микрограмм на метр кубический. То есть в десять раз выше ПДК для промышленных помещений и в сотни раз выше «общеатмосферной» нормы! Влажная уборка, как показали эксперименты, после подметания ртути уже не спасает, и пол остается загрязнен тысячами мелких капель после многократной протирки мокрой тряпкой.

4) Если в квартире разбили градусник, то помещение на долгие годы становится опасным для жизни.

Это правда, но не всегда. Испарение металлической ртути через некоторое время замедляется из-за покрытия металла пленкой оксида ртути, поэтому закатившиеся в щели капли могут лежать годами и даже десятилетиями. В справочнике по криминалистике Environmental Forensics: Contaminant Specific Guide со ссылкой на несколько исследований говорится, что ртуть где-нибудь под полом или за плинтусом со временем перестает загрязнять атмосферу, но лишь при условии, что ее шарики там не подвергаются механическому воздействию. Если ртутный шарик попадает в щель между досками паркета, где его постоянно трясет при ходьбе, испарение будет продолжаться до тех пор, пока капля не испарится полностью. Трехмиллиметровый шарик, по оценкам физиков, изучавших вопрос в 2003 году, испаряется за три года.

5) Отравление ртутью проявляется сразу же.

Верно лишь для высокой концентрации ртути.

Острое отравление возникает при вдыхании на протяжении нескольких часов воздуха, в котором больше ста микрограмм на кубический метр. При этом серьезные (требующие госпитализации) последствия наступают при еще более высоких концентрациях. Чтобы серьезно отравиться ртутью, одного разбитого градусника недостаточно.

Для хронического отравления ртутью, если опираться на представленные в уже упомянутом Toxicological profile for mercury данные, необходима концентрация тяжелого металла как минимум свыше десяти микрограмм на кубометр. Это возможно в случае, если разбитый градусник смели метлой и не обезвредили ртуть, однако и в этом случае вряд ли обитатели комнаты почувствуют недомогание сразу же. Ртуть в сравнительно низких концентрациях приводит не к моментальной тошноте, слабости и лихорадке, а может, к примеру, вызвать нарушение координации движений и дрожь конечностей. У маленьких детей также может возникать сыпь, однако специфического набора симптомов, по которым даже неспециалист мог бы определить хроническое ртутное отравление, не существует.

6) Ртуть присутствует в рыбе и морепродуктах.

Правда. Чистая ртуть превращается некоторыми бактериями в метилртуть, а затем перемещается вверх по пищевой цепочке, причем в первую очередь это происходит в морских биосистемах. Последняя фраза означает, что вначале содержащий метилртуть планктон поедают рыбы, потом этих рыб съедают хищники (другие рыбы) и каждый раз концентрация метилртути в организмах растет за счет ее способности накапливаться в тканях животных. Проводившиеся океанологами исследования показали, что количество ртути при переходе от воды и растворенных в ней веществ к планктону возрастает в десятки или даже сотни тысяч раз.

Концентрация ртути в мясе тунца достигает 0,2 миллиграмма на килограмм. Загрязнение рыбы ртутью стало серьезной проблемой, решение которой требует согласованной работы экологов и представителей промышленности по всему миру. Однако для большинства жителей России, которые в принципе довольно редко едят рыбу (18 килограмм в год против 24 кг в США) этот источник ртути не столь уж существенен.

7) Если разбить флуоресцентную лампу, то она загрязнит комнату ртутью.

Правда. В 2004 году группа американских ученых специально расколотила ряд ламп внутри пластиковой бочки, которую сразу после этого закрыли крышкой. Опыт показал, что осколки медленно выделяют пары ртути и всего из остатков лампочки может выйти до сорока процентов содержащегося внутри токсичного металла.

Внутри большинства компактных ламп содержится около 5 миллиграммов ртути (есть марки с пониженным до одного миллиграмма количеством). Если учесть, что в первые сутки выделяется примерно половина из тех сорока процентов, которые в принципе могут покинуть осколки, то одна разбитая в комнате лампа превысит «атмосферный» ПДК в пять-десять раз, однако не выйдет за рамки «рабоче-промышленного» ПДК. Пролежавшие неделю осколки уже практически безвредны с точки зрения заражения воздуха парами ртути, так что из-за одной разбитой лампочки нельзя получить отравление ртутью.


Ртутная лампа под колпаком. Она использует пары ртути и дает излучение только на нескольких частотах (узкими полосами, если использовать спектроскопический термин). Эти частоты соответствуют ультрафиолету, синему, зеленому и оранжевому свету. Красного света ртутные пары практически не дают, потому в целом имеют зеленоватый оттенок. Снимок Famartin / Wikimedia.

Другое дело — разбить несколько десятков больших флуоресцентных ламп сразу. Такие действия, как показывает практика, приводят к острому отравлению ртутью.

8) Большинство жителей городов хронически отравлены ртутью.

Крайне сомнительное утверждение. Концентрация ртути в воздухе городов действительно выше, однако пока что нет никаких убедительных свидетельств того, что это приводит к каким-либо заболеваниям. В конце концов, ртуть попадает в атмосферу и в воду вблизи многих вулканов. Существуют разрабатываемые с античности месторождения, вблизи них построены целые города, и их жители не страдают поголовно от отравления.

Выявить негативное влияние как ртути, так и других веществ (или не веществ, а, скажем, микроволнового излучения от мобильных телефонов) в низких дозах довольно сложно. То, что проявляет себя только через много лет, требует долговременных наблюдений. Но за двадцать или тридцать лет у людей обычно проявляется множество заболеваний, значительная часть которых может быть никак не связана с подозреваемым веществом. Если наблюдать за несколькими десятками тысяч человек, то у некоторых из них в любом случае разовьются хронические болезни и даже злокачественные опухоли, без всякой связи с ртутью, радиацией или иным фактором. Даже общеизвестный в наши дни вред курения удалось выявить далеко не сразу: лишь ближе к середине прошлого столетия медики смогли однозначно связать курение с раком легких.


Кристаллы киновари в известняке. Фото JJ Harrison / Wikimedia.

Про хроническое отравление ртутью часто говорят представители «альтернативной медицины», но их нельзя считать объективными источниками. Многие из них одновременно продают те или иные «программы детоксикации», причем зачастую обещая исцелить якобы вызванные ртутью болезни вроде рака или аутизма. Официальная позиция американских медиков сейчас такова, что используемые для выведения ртути из организма препараты (так называемые хелатные соединения) здоровым людям скорее навредят, чем помогут. Описано минимум три случая смертельных отравлений вследствие попыток «очистить организм от ртути».

9) Ртуть содержится в вакцинах.

Ртуть входит в состав тиомерсала, используемого в некоторых вакцинных препаратах консерванта. Одна доза вакцины, как правило, содержит около 50 микрограммов вещества. Для сравнения: летальная доза этого же вещества (установленная в опытах на мышах) составляет 45 миллиграммов (45000 микрограммов) на килограмм массы тела. Одна порция рыбы может содержать примерно столько же ртути, сколько доза вакцины.

Тиомерсал обвиняли в росте числа случаев аутизма, однако еще в начале нулевых годов эта гипотеза была опровергнута анализом статистической информации. Кроме того, если предположить, что дело в ртути, то остается непонятным рост числа случаев аутизма в последние несколько десятилетий. Раньше люди контактировали с ртутью намного активнее.

10) Ртутное загрязнение — проблема последних десятилетий.

Это не так. Ртуть — один из древнейших известных человечеству металлов, равно как и киноварь, сульфид ртути. Киноварь активно использовалась в качестве красного красителя (в том числе для производства косметики!), ртуть же применялась в целом ряде процессов, от нанесения позолоты до выделки шляп. При золочении куполов Исаакиевского собора смертельные отравления ртутью получили шестьдесят мастеров, а выражение «безумный шляпник» отражает симптомы хронического отравления при выделке шкурок для мужских шапок. Вплоть до середины XX века при обработке шкур использовался токсичный нитрид ртути. Ртуть входила и в состав многих лекарств, причем в несопоставимых с тиомерсалом дозировках. Каломель, к примеру, является хлоридом ртути (I), и ее применяли как антисептик наряду с сулемой — хлоридом ртути (II).

В последние десятилетия использование ртути в медицине резко сократилось ввиду данных о токсичности этого металла. Встретить ту же каломель можно разве что в гомеопатических препаратах. Или в «народной» медицине — зафиксирован ряд отравлений ртутью после употребления препаратов китайской народной медицины.

Справка: почему ртуть ядовита?

Ртуть взаимодействует с селеном. Селен — это микроэлемент, который входит в состав тиоредоксинредуктазы, фермента, при помощи которого восстанавливается белок тиоредоксин. Тиоредоксин задействован во множестве жизненно важных процессов. В частности, тиоредоксин нужен для борьбы с повреждающими клетки свободными радикалами, в этом случае он работает в связке с витаминами C и E. Ртуть необратимо повреждает тиоредоксинредуктазу, и она перестает восстанавливать тиоредоксин. Тиоредоксина становится мало, и клетки в результате хуже справляются со свободными радикалами.

 Алексей Тимошенко

подводные камни. Взгляд глазами химика / Хабр

Написать эту статью меня сподвиг пост NotSlow Не так страшен жидкий металл. Там все просто: подстраховался от замыкания, нанес тонким слоем, прикрутил и радуйся низким температурам. Но так ли все хорошо на самом деле?

Для начала нужно выяснить, что это за жидкий металл такой. Среди чистых металлов единственный, который может быть жидким при комнатной температуре — это ртуть. В здравом уме никто сейчас не станет применять ртуть в качестве термоинтерфейса из-за ее крайней токсичности и испаряемости. Два других становятся жидкими уже при температуре человеческого тела — это цезий и галлий. Цезий — это «фтор наоборот» по своей химической активности, он возгорается и взрывается от малейших следов воздуха и влаги и даже разрушает стекло. Остается галлий (на КПДВ именно он). При комнатной температуре галлий все же твердый, однако с некоторыми другими легкоплавкими металлами он образует эвтектики, плавящиеся при 20,5°С (галлий-олово) и даже 15,3 °С (галлий-индий). Еще ниже — в районе 5 °С — плавится тройная эвтектика галлий-индий-олово (62, 25 и 13% соответственно). Имеющиеся в продаже термоинтерфейсы типа «жидкий металл» — это как раз и есть сплавы на основе этих трех элементов, возможно с некоторыми дополнительными присадками.

Исходя из этого, ясны и подводные камни. Первый из них — это абсолютная несовместимость галлийсодержащих сплавов с алюминием!

Во времена, когда уроки химии в школе непременно сопровождались демонстрацией опытов, был среди них и опыт по амальгамированию алюминия. Алюминий покрывали слоем ртути и он тотчас начинал бурно окисляться, рассыпаясь прямо на глазах. Ртуть защищала алюминий от образования оксидного слоя и он образовывался уже на поверхности амальгамы, но не был способен остановить окисление, так как на поверхности жидкости он не удерживался сплошным слоем, растрескивался, и в трещинах открывалась свежая, неокисленная поверхность амальгамы.

Ровно так же действует и галлиевый сплав с той только разницей, что он способен буквально пропитывать алюминий насквозь, проникая в межкристаллитные промежутки. Алюминий, пропитанный жидким галлием, не только окисляется на глазах, но еще и крошится в руках.

Так что ЖМ следует держать от алюминия подальше. И это касается не только алюминиевых радиаторов: случайная капелька «жидкого металла» может уничтожить и корпус ноутбука, если тот из алюминиевого сплава, и любую другую алюминиевую деталь. Хотя бы корпус какого-нибудь конденсатора. Причем капелька эта является классическим катализатором — делает свое черное дело, не расходуясь сама.

Но и медь к галлию небезразлична. На рисунке выше я привел T-x диаграмму системы медь-галлий (из справочника «Диаграммы состояния двойных металлических систем» под ред. Лякишева), на которой видно бесчисленное множество интерметаллических соединений. Как только галлий вступит в контакт с медью, они тут же начинают образовываться. Жидкий галлий (к его сплавам это тоже относится) вообще очень охотно смачивает и металлы, и неметаллы, а явное химическое сродство этому крайне способствует. Так что «жидкий металл» будет просто впитываться в медь, образуя на границе между металлами корку интерметаллидов. Последние не являются металлами с физической точки зрения, они тугоплавки, хрупки и обладают плохой тепло- и электропроводностью, но главное — «жидкий металл» будет расходоваться на их образование и просто уйдет из зазора. Многие из тех, кто пробовал в деле ЖМ, сообщают, что со временем он перестает работать, и сняв радиатор, они обнаружили, что жидкий металл «испарился». Испариться он не мог — заметное давление пара у его компонентов появляется только свыше тысячи градусов — он просто впитался в медь, прореагировал с ней. Устранить это явление помогает никелевое покрытие на меди, хоть оно и является дополнительным препятствием для тепла.

Кстати, впитываемость галлия и его сплавов в металлы еще касается паяных соединений — помните про ту маленькую капельку, которая может разрушить алюминиевый корпус? Так вот, такая же капелька, попавшая на припой, сделает и его хрупкой, а пайку ненадежной. В какой-то момент это «сработает». Поэтому лично я бы держал «жидкий металл» как можно дальше от любой электроники.

И последнее, о чем следовало бы написать: «жидкий металл», увы, небезвреден. Галлий по некоторым данным сравним по токсичности с мышьяком, второй его компонент, индий — также является токсичным тяжелым металлом. В отличие от ртути сплавы на основе галлия все же абсолютно нелетучи при обычной температуре, так что отравиться их парами не получится, однако из-за своей способности легко прилипать ко всему на свете эти сплавы невероятно мазучие. Испачкать ими, к примеру, руки — легче легкого, а отмыть их до конца очень сложно. Потом это все попадет в рот. Поэтому — работаем с «жидким металлом» и всем, что с ним контактировало только в резиновых перчатках и отдельно от еды, питья и курения. И да, никогда не делайте так, как на КПДВ!

Серебро, Медь, Алюминий, Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.

Автор: Серков Павел



  • 1.  Проводники: Серебро, Медь, Алюминий, Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.

  • 2.  Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.

  • 3.  Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода

  • 4.  Органические полусинтетические диэлектрики.

  • 5.  Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол.

  • 6.  Пластики. История использования пластиков.

  • 7.  Изоляционные ленты и трубки



Проводники

Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».

Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.

Главное для электронной техники свойство металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных чистых металлов:


МеталлУдельное сопротивление Ом*мм2
Серебро0,0159
Медь0,0157
Золото0,023
Алюминий0,0244
Иридий0,0474
Вольфрам0,053
Молибден0,054
Цинк0,059
Никель0,087
Железо0,098
Платина0,107
Олово0,12
Свинец0,192
Титан0,417
Висмут1,2

Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.


Серебро

Ag — Серебро. Драгоценный металл. {Понятие «драгоценный металл» означает в том числе особые условия по работе с металлом, устанавливаемые законодательством.}Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы массово делать из него провода. На 5% лучшая электропроводность по сравнению смедью, при разнице в цене почти в 100 раз.


Примеры применения

В виде покрытий проводников в СВЧ технике. Ток высокой частоты, из-за скин-эффекта в большей части течет по поверхности проводника, а не в его толще, поэтому тонкое покрытие высокочастотного волновода серебром дает бОльший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.


Волновод для СВЧ излучения, покрытый изнутри слоем серебра.

В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, вклад этой малой добавки серебра в стоимость всего изделия незначителен. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость серебра делает целесообразным работу по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.

 


Согласно документации производителя контакты содержат серебро и кадмий.


Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в паспортах на изделия.

В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.

Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, для получения контактной площадки на керамике, на неё наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).

Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие мостики, по которым может протекать ток. Хорошее видео с рецептом по созданию таких чернил.


Недостатки

Несмотря на то, что серебро благородный металл, оно окисляется в среде с содержанием серы:

4Ag,+,2H2S,+,O2,->,2Ag2S,+,2H2O

Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, поэтому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.

Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.


Медь

Cu — медь. Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.


Примеры применения

Провода. Основное применение меди в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно чистейшая медь.


Гибкие многожильные провода различного сечения.

Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминий для этих целей слишком ломкий. Содержат множество тоненьких медных жилок.

Теплоотводы. Медь не только на 56\% лучше алюминия проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.


Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди,он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, а алюминиевый радиатор сразвитым оребрением уже охлаждает сам стержень.

При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами печатной платы выполнены дорожками из медной фольги.

Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители элементарных частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.

Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его источником зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка соответствующего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.


Интересные факты о меди



Алюминий

Al — Алюминий. «Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди. Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже меди, но он легче в 3,4 раза и в три раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь как проводник везде, если бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.

Чистый алюминий, как и чистое железо, в технике практически не применяется. Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены несколько самых распространенных марок алюминия: (Даны марки сплавов согласно номенклатуре Американской Алюминиевой Ассоциации (АА), Первая цифра — серия марок сплава, в зависимости от того, какой легирующей добавки больше, остальные цифры обычно не соотносятся с концентрацией и необходимо обращение к справочнику.)



  • 1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.

  • 1050 и 1060. Чистый алюминий 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.

  • 6061 и 6082. Сплавы: 6061: Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082: Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок. Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.

  • 6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других особых преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошие шансы оказаться им.

  • 5083. Сплав с магнием (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчив в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.

  • 44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si >8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.

  • 7075. 2,1–2,9% Mg, 5,1–6,1% Zn, 1,2–1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается даже цветом (пленка окислов слегка золотистая). Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не предназначен для сварки. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывается отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).

Относительно невысокая температура плавления (660°С у чистого, меньше 600°С у литейных сплавов) алюминия делает возможным отливку деталей в песочные формы в условиях гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.


Примеры применения

Провода. Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели, СИП, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ниже. (Правила устройства электроустановок, 7-е издание, п. 7.1.34). Также алюминий не используется как проводник в ответственных применениях.


Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения, пригодные для укладки в грунт. В частности, кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру, лопатой при раскопке.

Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у микросхем, процессоров.


Различные алюминиевые радиаторы.

 

Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин: это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д. Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим путем окисная

пленка на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная пленка (Al

2O3 — из того же вещества состоят драгоценные
камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но, к сожалению, алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.

Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон завернутый в фольгу потеряет сеть — он будет заэкранирован.

Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% (значения примерные, точное значение зависит от длины волны и типа покрытия) падающего света (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.


Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.

Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется
в электролитических конденсаторах, обладающими огромными для своих габаритов электрическими емкостями.

Микропровод. Тончайшей проволокой из алюминия подключают кристаллы микросхемы к выводам корпуса. Также может использоваться медная и золотая проволока.


Недостатки

Алюминий — металл активный, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формировать стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно реагирует с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте залить алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия, в паре с большой

разницей в электроотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. В присутствии влаги (а она в воздухе есть почти всегда)
начинает протекать гальваническая коррозия с разрушением алюминия.


Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.

Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его

не так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий начнет «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5–10–20 лет постепенно ослабнет и будет болтаться, не обеспечивая былого электрического контакта. Это одна из причин, почему ПУЭ запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по конечным потребителям в зданиях. (См п. 7.1.34 ПУЭ 7 издания) В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка» щитка, когда электрик периодически (1–2 раза в год) проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.

Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риска от ножа на жиле, при сьёме изоляции с провода быстрее приведет к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию с алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.


Интересные факты об алюминии


Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя!
Для соединения проводников из меди и алюминия используйте промежуточный металл,
например, стальную клемму.


Источники

В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим источником может послужить штампованная алюминиевая посуда — она очень дешева и существует разных форм. Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся на продажах металлов.


Железо

Fe — железо. Основной конструкционный материал в промышленности используется также и в электротехнике. Плохая, по сравнению с медью, электропроводность компенсируется очень низкой ценой. И, что важнее в России, меньшей привлекательностью для охотников за металлом, заземление из толстой ржавой трубы простоит без охраны дольше красивой медной шины.

В технике железо применяется почти исключительно в виде сплавов с углеродом — чугуна и сталей. Свойства сталей разных марок весьма различны: от мягких до твердых инструментальных.


Примеры применения

Метизы. Винты, шайбы, гайки из стали изготавливаются огромными количествами на специально разработанном для этого оборудовании. Метизы из других металлов встречаются очень редко и значительно дороже. Поэтому, в большинстве случаев, медный наконечник медного провода будет притянут к медной же шине стальным болтом (или омеднённым). Также важным является высокая прочность стали, медный болт не затянуть с усилием стального. Обратите внимание на цифры на головке болта: они обозначают его прочность. Чем больше число, тем сильнее можно затягивать болт.

Клеммные колодки, соединители. Соединители типа «орех» содержат стальные пластинки с защитным покрытием от коррозии. Также, применение стали необходимо для предотвращения гальванической коррозии при соединении медных и алюминиевых проводов.


Соединитель «орех». Внутри пластиковой оболочки комплект стальных пластин с винтами, позволяет сделать ответвление от жилы кабеля не разрезая саму жилу. Также позволяет перейти от алюминиевой жилы на медную.

Контуры заземления. Требования электробезопасности обязывают предусматривать заземление. Часто, в промышленных условиях, заземляющую шину изготавливают из стального проката, закрепленного по периметру стены. Плохая электропроводность стали компенсируется большим сечением проводника. Во многих случаях правила безопасности и стандарты предписывают делать детали заземления именно из стали по соображениям механической прочности.


Стальная полоса, огибающая колонну — шина заземления.

Широко используются магнитные свойства стали — из стальных пластин собирают сердечники трансформаторов, дросселей.


Недостатки

Коррозия. Железо ржавеет, при этом плотность ржавчины ниже плотности исходного железа, из-за этого конструкция распухает. Поэтому железо покрывают защитными покрытиями — оцинковка, лужение, хромирование, окраска и т.д. Разные марки стали подвержены коррозии в разной степени, причем по закону подлости сильнее всего ржавеют именно те, которые легче всего обрабатываются на станках.


Золото

Au — Золото. Самый бестолковый драгоценный металл. Имеет меньше всего применений в технике из всех драгоценных металлов, но является символом богатства. На удивление дороже платины (2017 г.), что лишено здравого смысла и является лишь результатом спекуляций.


Примеры применения

Покрытия контактов. Благодаря тому, что золото на воздухе не окисляется, контакты покрывают очень тонким слоем золота. В силу мягкости золота покрытие не подходит для контактов много работающих на истирание, в таких случаях подбирают более твердые покрытия (например родиевые), или легируют золото.


Золотое покрытие на различных электронных компонентах: покрытие на контактах платы для установки в слот, покрытие на контактах мембранных кнопок мобильного телефона, покрытие на штырьках процессора.

Защита от коррозии. В некоторых ответственных применениях используется золотое покрытие для защиты проводников от коррозии (в основном — военка). Когда-то покрытие золотом являлось единственным способом защитить детали электроники от коррозии в условиях джунглей, поэтому у многих старых радиодеталей позолочены даже корпуса. А сейчас обычно просто заливают плату компаундом в «кирпич».


Интересные факты о золоте

Золото — один из четырех металлов, имеющий оттенок в не окислившемся состоянии. Все остальные металлы белые (желтоватый цвет имеют золото и цезий,
медь — красноватая и в сплавах золотистая, осмий имеет голубой отлив).

Плотность золота отличается от плотности вольфрама незначительно (19,32 г/см3} у золота, 19,25 г/см3), этим пользуются для подделки золотых слитков, покрывая вольфрамовый слиток слоем золота. Некоторые теории заговора утверждают, что возможно это одна из причин, почему США никому не дают проверить подлинность их золотого
запаса. И, возможно, поэтому они отдали Германии их золото не сразу.

Можно извлечь золото химически из горы старой электроники, но это не всегда экономически целесообразно и преследуется по закону (ст. 191, 192 УК РФ).

Бестолковость золота требует пояснений. Представим добычу благородных металлов в 2016 году.
Из всей добытой платины 64% потребила промышленность. (Здесь и далее цифры примерные, усредненные по нескольким источникам).
Из всего добытого серебра 68% потребила промышленность.
Из всего добытого палладия 96% потребила промышленность.
Из всего добытого золота всего 10% потребила промышленность. Остальное ушло на украшения и на слитки в сейфах.


Никель

Ni — Никель. Замечательный металл, но в электронной технике основное применение в виде покрытий, как в чистом виде, так и в паре с хромом.


Примеры применения

Покрытие контактов. Наносится на медь, пластик для надежного контакта и для декоративных целей. Жадные китайцы иногда вообще делают контакты из пластмассы, покрывая сверху слоем никеля и хрома, внешне выглядит нормальным, даже как то работает, но ни о какой надежности речи не идет.


Различные разъемы, покрытые никелем для надежного контакта.


У разъема справа для экономии металла сердцевина штыря сделана полой с заливкой пластиком. Латунная никелированная трубочка, из которой сделан штырь, не самый худший вариант.

Тоководы у ламп. Сплав Платинит (46% Ni, 0,15% C, остальное — Fe) не содержит платины, но имеет очень близкое к платине значение линейного
температурного расширения (и близкое к стеклу), что позволяет делать из него надежные электроды, проходящие через стекло. Для аналогичных целей используют сплав Ковар (29% Ni, 17% Co, 54% Fe). Такие электроды при изменении температуры не вызывают растрескивания стекла и потерю герметичности. Место сплавления стекла с этими сплавами имеет красноватый оттенок что ошибочно воспринимается за медь.

Промежуточные защитные слои. Для защиты от коррозии, взаимной диффузии металлов при создании покрытий, могут формироваться промежуточные слои из никеля. Например при покрытии меди слоем золота, если не предусмотрен разделительный слой из никеля, золотое покрытие со временем из-за диффузии растворится в меди и потеряет целостность. Жала современных паяльников защищены слоем никеля, так как жало из голой меди медленно растворяется в олове, теряя форму.


Вольфрам

W — Вольфрам. Тугоплавкий металл, температура плавления 3422°С, что определяет основное его использование — нити накала и электроды.


Примеры применения

Нити накала. В лампах накаливания, в галогеновых лампах спираль изготовлена из вольфрама, нагревается электрическим током до белого каления, при этом сохраняя свою форму. Также катоды в радиолампах изготавливаются из вольфрама, но раскаливаются не до таких высоких температур, как осветительные лампы, специальное покрытие на катоде позволяет протекать термоэлектронной эмиссии при невысоких температурах.

Нить накаливания этой галогеновой лампы изготовлена из вольфрама. Галоген, обычно пары иода, химически связывает испаряющийся с нити вольфрам и возвращает его на нить, что позволяет повысить температуру накала спирали и уменьшить габарит лампы без страха, что вольфрам постепенно осядет на стенках колбы.


Мощная лампа накаливания от проектора. Даже тугоплавкий вольфрам со временем испаряется и оседает на стенках колбы в виде темного налета. Данного недостатка лишены галогеновые лампы.

Электроды дуговых ламп и сварочные электроды. В ксеноновых дуговых лампах, ртутных дуговых лампах, электроды должны выдерживать температуру электрической
дуги, при этом не расплавляясь и не изменяя своей формы, что под силу только вольфраму. Также электроды для сварки неплавящимся электродом изготовлены из вольфрама (TIG сварка).

Аноды рентгеновских трубок. Поток электронов от катода в рентгеновской трубке, разогнанный высоким напряжением тормозится бомбардируя анод, очень сильно нагревая его, поэтому такие аноды, особенно если они не имеют водяного охлаждения, зачастую изготавливаются из вольфрама. Однако в физических лабораториях часто применяют и аноды из меди или кобальта в связи с особенностями спектра рентгеновского излучения от таких анодов.


Источники

Вольфрам — не очень пластичный материал, поэтому спиральку из лампы накаливания
вряд ли удастся выпрямить и использовать по своему разумению. Если вдруг понадобится
вольфрамовый стержень — вам пригодится любой магазин по сварочному делу, электрод для
TIG-горелки без содержания лантана и других присадок. Проволоку для нитей накала самодельной
техники нетрудно купить на eBay.



  • Цветовая маркировка электродов:

  • Зеленый — чистый вольфрам.

  • Красный, оранжевый — вольфрам + торий. Радиоактивно! Не шлифовать, не резать — пыль опасна!

  • Голубой — вольфрам + сложная смесь.

  • Черный, желтый, синий — вольфрам + лантан.

  • Серый — вольфрам + церий.

  • Белый — вольфрам + цирконий.


Ртуть

Hg — Ртуть. При комнатной температуре — блестящий, собирающийся в шарики жидкий металл. По экологическим соображениям использование ртути сокращается, но она широко использовалась в старых приборах, поэтому заслуживает упоминания.

Как и большинство металлов, ртуть образует сплавы. Но ртуть, будучи жидкой при комнатной температуре, способна сплавляться с металлами без дополнительного нагревания, растворять их. Растворенный в ртути металл, сплав металла с ртутью называется «амальгама».


Примеры применения

Жидкий контакт в датчиках положения, ртутных электроконтактных термометрах.


Различные ртутные приборы. Слева — мощный ртутный переключатель, замыкающий/размыкающий цепь при наклоне. Ниже на чёрных платках — аналогичные китайские ртутные переключатели — датчики положения из детского набора с Arduino. Сверху — колба ртутного электроконтактного термометра. В стекло вплавлены проволочки так, что при температуре 70°С столбик ртути в капилляре замыкает цепь (температура указана на корпусе).

В термометрах. Низкая температура замерзания, высокая температура кипения и большой коэффициент теплового расширения делают ртуть одним из самых удобных веществ для лабораторных и медицинских термометров. В бытовых термометрах ртуть уже очень давно не используется.

В манометрах и барометрах. Ртуть тяжелая, поэтому для уравновешивания атмосферного давления достаточно 70–80 см высоты столбика ртути. Хотя ртутные барометры в основном вышли из употребления, единицы измерения давления «миллиметр ртутного столба», а в вакуумной технике — «микрон ртутного столба» и «торр» (округленный вариант мм. рт. ст.) используются и по сей день. Нормальным атмосферным давлением считается 760 мм. рт. ст.

В нормальных элементах. Батарейка (Попытка запитать от такой батарейки самоделку обернется провалом — батарейка имеет большое внутреннее сопротивление (порядка единиц кОм) и не предназначена отдавать токи больше сотых долей микроампера, да и то с перерывами.) с электродами из жидкой ртути, в которой растворены сульфаты ртути и кадмия, имеет ЭДС, известную и стабильную до единиц микровольт (теоретически 1,018636 В при 20°С). Такие элементы до сих пор используются в метрологии в качестве опорных источников напряжения, хотя и вытесняются полупроводниковыми схемами. Сосуд с ртутью в нормальном элементе запаян, однако он стеклянный, и ртути в нем много. Поэтому будьте осторожны, если найдете где-нибудь круглую железную банку с бакелитовой крышкой, клеммами и надписью «нормальный элемент» на бакелите. Внутри у нее — стеклянная колба с весьма опасными веществами.


Элемент нормальный насыщенный, НЭ-65, класс точности 0,005. Внешний вид корпуса нормальных элементов может различаться. Справа — содержимое корпуса, видна ртуть в нижней части колб. Такие элементы должны утилизироваться специализированной организацией.


Фото внутренностей Нормального Элемента

В диффузионных вакуумных насосах. Струя ртутного пара, выходящая из сопла с большой скоростью, захватывает молекулы воздуха и вытягивает их из откачиваемого объема. Затем ртутный пар конденсируется за счет охлаждения жидким азотом и используется снова. Насосы такого типа когда-то использовались для откачки радиоламп. Сейчас вместо ртути используются нетоксичные и не требующие жидкого азота силиконовые масла, но в некоторых лабораториях до сих пор можно найти старые ртутные системы.

Пары ртути — рабочий газ люминесцентных ламп. Несмотря на то, что люминесцентная лампа должна содержать небольшое количество ртути, в некоторых лампах ртути добавлено от души, и видно, как в колбе перекатывается шарик ртути. Пары ртути при возбуждении их электрическим током излучают яркий свет, преимущественно в синей и ультрафиолетовой области. Помимо них в спектре ртути есть яркие желтый и зеленый дублеты, по наличию которых ртутную лампу легко отличить от любой другой, посмотрев на нее через призму или отражение в компакт-диске. Специальная ртутная лампа в лабораториях используется как источник зеленого света с известной длиной волны.

В мощных тиратронах и ртутных выпрямителях. Используется так же, как и в ртутных лампах. Мощные ртутные вентили широко использовались для питания локомотивов на железных дорогах и в других подобных задачах до появления полупроводниковых приборов.

Как растворитель для металлов при выделении золота и платины из сырья амальгамацией и в производстве зеркал. Ртуть выпаривается, металл остается. Иногда этот процесс неправильно называют «аффинаж», путая его с совершенно другим способом очистки драгметаллов.

В ртутных счетчиках времени наработки. В старой технике ртутный капиллярный кулономер использовался как счетчик часов, которые проработал прибор. Гениальная по простоте и надёжности конструкция.


Ртутный счетчик времени наработки от осцилографа. В углу показан крупным планом разрыв столбика ртути в капилляре каплей электролита. Ртуть под действием тока растворяется на одном конце капли и восстанавливается на другом, в результате этот разрыв движется по капилляру на расстояние, пропорциональное пропущенному через капилляр количеству электричества. Благодарю Александра @Talion_amur за предоставленный образец.

В амальгамных зубных пломбах. Встречаются и по сей день, особенно в США.


Токсичность

Все изделия, содержащие ртуть, должны утилизироваться специализированной службой. Недопустимо выбрасывать их с бытовым мусором во избежание скопления ртути на свалке.

Все разливы ртути должны быть собраны, а поверхности демеркуризованы. Ртуть хорошо испаряется при комнатной температуре, поэтому закатившийся в щель шарик ртути долгое время будет отравлять воздух.


Демеркуризация:

Если у вас разбилось изделие с ртутью, то предпринимайте следующие действия:

1. Откройте форточки и обеспечьте проветривание.

2. Вызовите специализированную службу демеркуризации в вашем городе. Профессионалы не только грамотно уберут ртуть, но также и произведут замеры концентрации паров ртути в помещении.

Если вдруг в вашем городе не оказалось службы демеркуризации, вы находитесь вдали от цивилизации то процесс демеркуризации придется продолжить самостоятельно.

3. Соберите видимые шарики ртути в герметичную тару. Их удобно собирать вместе при помощи двух хорошо обрезанных листов бумаги, сливая шарики в подготовленную тару. Мельчайшие шарики ртути из щелей можно вытянуть при помощи спиринцовки, или щетки из металла, которые смачивает ртуть (например медь). Разумеется после использования такой «инструмент» окажется загрязнен ртутью и подлежит утилизации.

Затем при помощи химических средств оставшаяся, не видимая глазу ртуть переводится в нелетучие, но по прежнему ядовитые соли, которые спокойно можно удалить с поверхности моющими средствами. Для этого используются 0,2% водный раствор перманганата натрия («марганцовка») подкисленный добавлением 0,5% соляной кислоты или 20% раствор хлорного железа (того, которым платы травят). Вопреки указаниям в старых книгах, засыпание места разлива порошком серы не эффективно.

4. Тщательно промыть обработанные площади водой с моющим средством.

5. Всю собранную ртуть и загрязненные предметы герметично упаковать и сдать в специализированную организацию.

Что однозначно не стоит делать при разливе ртути:

1. Паниковать и спешить. Иногда, при небольших авариях больше вреда наносит паника и спешка, чем сама авария. Вспоминается байка, записанная Ю.А.Золотовым:


Однажды, когда профессор МГУ Алексей Николаевич Кост вел практикум по органической
химии, у одного из студентов разбилась колба с эфиром и его пары вспыхнули.
Началась паника, кто-то прибежал с углекислотным огнетушителем и с трудом погасил
пожар. Все это время Кост совершенно невозмутимо сидел за своим столом и с
кем-то разговаривал. Потом, когда все успокоились, подошел к месту происшествия и приказал:

— Спички!

Ему дали коробок, он чиркнул спичкой и бросил ее в еще не просохшую эфирную
лужу. Огонь вспыхнул вновь, все оторопели. А Кост, не суетясь, взял противопожарное
одеяло, ловко накрыл им пламя и изрек:

— Гореть надо умеючи!

2. Пытаться собрать ртуть пылесосом, пылесос только в турборежиме раздробит и испарит шарики ртути, в итоге все помещение и сам пылесос окажутся загрязнены ртутью. Аналогично не стоит использовать для сбора ртути веники, щетки — они только раскидывают и дробят шарики ртути.

3. Сливать ртуть в раковину или унитаз. Ртуть значительно тяжелее воды, поэтому навсегда осядет в первом попавшемся изгибе трубы — в гидрозатворе или колене.


Пара слов о токсикологии ртути.

Некоторые в детстве играли шариками ртути, и «с ними ничего не было». Действительно, вопреки распространенному мнению металлическая ртуть при кратковременном контакте малоопасна. Причина малой токсичности металлической ртути — в ее плохой биодоступности. Нерастворимая в воде и химически инертная, почти как благородные металлы, она не может быстро попасть в организм.

Опасно вдыхание паров ртути, и это практически единственный путь поступления ее в организм. Касание ртути пальцами никакой дополнительной опасности не добавляет. Более того, дажепроглатывание ртути обычно проходит без последствий для здоровья. Ртуть химически достаточно инертна и выходит из организма естественным путем. Поэтому она является причиной не острых отравлений, а вялотекущих хронических, проявляющихся в медленном постепенном ухудшении здоровья и не всегда вовремя диагностируемых врачами. Именно этим ртуть и коварна: маленький шарик, закатившийся под плинтус, будет годами испаряться и отравлять воздух в квартире, а жильцы не будут понимать, чем и почему они болеют. Порча здоровья от контакта со ртутью в течение нескольких дней может быть необратима.

Растворимые соединения ртути намного опаснее, и именно они образуются, когда ртуть так или иначе попадает в организм человека, животных или в растений. Рекорд по токсичности принадлежит диметилртути — это ужасно токсичное из известных человечеству веществ, настолько токсичное, что при первой возможности ищут менее опасную альтернативу если предстоит работа с ней. Капля диметилртути способна убить человека сквозь резиновые перчатки, причем первые симптомы отравления могут появиться только на следующий день.

Если вы выкинув ртуть подальше от дома думаете, что проблема устранена — то вы серьезно ошибаетесь. Ртуть — яд кумулятивный, способный к накоплению в живых организмах
и передаче дальше по пищевой цепочке. Примером отравления человека ртутью является болезнь Минамата. Ртуть из выброшенной люминесцентной лампы отравит если не вас, то ваших потомков.


Дополнительные сведения

Если вы нашли где-нибудь ртуть, не пытайтесь ее продать. Ртуть и ее соли считаются сильнодействующими ядовитыми веществами (ст. 234 УК РФ). На содержащие ртуть приборы заводского производства, соответствующие официальным стандартам, запрет не распространяется. Найденную ртуть и неисправные ртутьсодержащие приборы, следует сдавать на переработку в специализированные службы в вашем городе. Единственный широко доступный источник ртути (если вдруг понадобится в научной работе) — медицинские термометры.

Удельный вес металла. Таблица плотности металлов и сплавов

Таблицы плотности металлов и сплавов

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката. Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе — удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа — 7850 кг/м3.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности — 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют производители металлоконструкций в Украине, чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие — магний, алюминий;

− благородные металлы (драгоценные) — платина, золото, серебро и полублагородная медь;

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления

Наименование металла, обозначение Атомный вес Температура плавления, °C Удельный вес, г/куб.см
Цинк Zn (Zinc) 65,37 419,5 7,13
Алюминий Al (Aluminium) 26,9815 659 2,69808
Свинец Pb (Lead) 207,19 327,4 11,337
Олово Sn (Tin) 118,69 231,9 7,29
Медь Cu (Сopper) 63,54 1083 8,96
Титан Ti (Titanium) 47,90 1668 4,505
Никель Ni (Nickel) 58,71 1455 8,91
Магний Mg (Magnesium) 24 650 1,74
Ванадий V (Vanadium) 6 1900 6,11
Вольфрам W (Wolframium) 184 3422 19,3
Хром Cr (Chromium) 51,996 1765 7,19
Молибден Mo (Molybdaenum) 92 2622 10,22
Серебро Ag (Argentum) 107,9 1000 10,5
Тантал Ta (Tantal) 180 3269 16,65
Железо Fe (Iron) 55,85 1535 7,85
Золото Au (Aurum) 197 1095 19,32
Платина Pt (Platina) 194,8 1760 21,45

При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой.

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.

Список сплавов металлов

Плотность сплавов (кг/м 3 )

Адмиралтейская латунь — Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)

8525

Алюминиевая бронза — Aluminum Bronze (3-10% алюминия)

7700 — 8700

Баббит — Antifriction metal

9130 -10600

Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) — Beryllium Copper

8100 — 8250

Дельта металл — Delta metal

8600

Желтая латунь — Yellow Brass

8470

Фосфористые бронзы — Bronze — phosphorous

8780 — 8920

Обычные бронзы — Bronze (8-14% Sn)

7400 — 8900

Инконель — Inconel

8497

Инкалой — Incoloy

8027

Ковкий чугун — Wrought Iron

7750

Красная латунь (мало цинка) — Red Brass

8746

Латунь, литье — Brass — casting

8400 — 8700

Латунь, прокат — Brass — rolled and drawn

8430 — 8730

Легкие сплавы алюминия — Light alloy based on Al

2560 — 2800

Легкие сплавы магния — Light alloy based on Mg

1760 — 1870

Марганцовистая бронза — Manganese Bronze

8359

Мельхиор — Cupronickel

8940

Монель — Monel

8360 — 8840

Нержавеющая сталь — Stainless Steel

7480 — 8000

Нейзильбер — Nickel silver

8400 — 8900

Припой 50% олово/ 50% свинец — Solder 50/50 Sn Pb

8885

Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников =штейн с содержанием 72-78% Cu — White metal

7100

Свинцовые бронзы, Bronze — lead

7700 — 8700

Углеродистая сталь — Steel

7850

Хастелой — Hastelloy

9245

Чугуны — Cast iron

6800 — 7800

Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) — Electrum

8400 — 8900

Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам самостоятельно посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность — это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава.

Однако, этот расчет массы через плотность и объем можно автоматизировать. Рассчет на онлайн калькуляторе массы металла может отличаться от реальной массы на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные или калькулятор врет, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы — не совсем прямые, круг и сфера — не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям веса металла на калькуляторе следует относиться как к ориентировочным.

Удельный вес алюминия. Плотность ртути и ее свойства Объемная плотность 30 2 кг м3

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката . Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе — удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа — 7850 кг/м3.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности — 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют , чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие — магний, алюминий;

− благородные металлы (драгоценные) — платина, золото, серебро и полублагородная медь;

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления

Наименование металла, обозначение
Атомный вес Температура плавления, °C Удельный вес, г/куб.см
Цинк Zn (Zinc) 65,37 419,5 7,13
Алюминий Al (Aluminium) 26,9815 659 2,69808
Свинец Pb (Lead) 207,19 327,4 11,337
Олово Sn (Tin) 118,69 231,9 7,29
Медь Cu (Сopper) 63,54 1083 8,96
Титан Ti (Titanium) 47,90 1668 4,505
Никель Ni (Nickel) 58,71 1455 8,91
Магний Mg (Magnesium) 24 650 1,74
Ванадий V (Vanadium) 6 1900 6,11
Вольфрам W (Wolframium) 184 3422 19,3
Хром Cr (Chromium) 51,996 1765 7,19
Молибден Mo (Molybdaenum) 92 2622 10,22
Серебро Ag (Argentum) 107,9 1000 10,5
Тантал Ta (Tantal) 180 3269 16,65
Железо Fe (Iron) 55,85 1535 7,85
Золото Au (Aurum) 197 1095 19,32
Платина Pt (Platina) 194,8 1760 21,45

При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой.

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.

Список сплавов металлов

Плотность сплавов
(кг/м 3)

Адмиралтейская латунь — Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)

8525

Алюминиевая бронза — Aluminum Bronze (3-10% алюминия)

7700 — 8700

Баббит — Antifriction metal

9130 -10600

Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) — Beryllium Copper

8100 — 8250

Дельта металл — Delta metal

8600

Желтая латунь — Yellow Brass

8470

Фосфористые бронзы — Bronze — phosphorous

8780 — 8920

Обычные бронзы — Bronze (8-14% Sn)

7400 — 8900

Инконель — Inconel

8497

Инкалой — Incoloy

8027

Ковкий чугун — Wrought Iron

7750

Красная латунь (мало цинка) — Red Brass

8746

Латунь, литье — Brass — casting

8400 — 8700

Латунь, прокат — Brass — rolled and drawn

8430 — 8730

Легкиесплавыалюминия — Light alloy based on Al

2560 — 2800

Легкиесплавымагния — Light alloy based on Mg

1760 — 1870

Марганцовистая бронза — Manganese Bronze

8359

Мельхиор — Cupronickel

8940

Монель — Monel

8360 — 8840

Нержавеющая сталь — Stainless Steel

7480 — 8000

Нейзильбер — Nickel silver

8400 — 8900

Припой 50% олово/ 50% свинец — Solder 50/50 Sn Pb

8885

Светлый антифрикционный сплав для заливки подшипников =
штейн с содержанием 72-78% Cu — White metal

7100

Свинцовые бронзы, Bronze — lead

7700 — 8700

Углеродистая сталь — Steel

7850

Хастелой — Hastelloy

9245

Чугуны — Cast iron

6800 — 7800

Электрум (сплав золота с серебром, 20% Au) — Electrum

8400 — 8900

Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность — это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава. Рассчитанные на калькуляторе по формулам значения массы могут отличаться от реальных на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы — не совсем прямые, круг и сфера — не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям следует относиться как к ориентировочным.

Единица измерения

Плотность алюминия и любого другого материала – это физическая величина, определяющая отношения массы материала к занимаемому объему.

  • Единицей измерения плотности в системе СИ принята размерность кг/м 3 .
  • Для плотности алюминия часто применяется более наглядная размерность г/см 3 .

Плотность алюминия в кг/м 3 в тысячу раз больше, чем в г/с м 3 .

Удельный вес

Для оценки количества материала в единице объема часто применяют такую не системную, но более наглядную единицу измерения как «удельный вес». В отличие от плотности удельный вес не является абсолютной единицей измерения. Дело в том, что он зависит от величины гравитационного ускорения g, которая меняется в зависимости от расположения на Земле.

Зависимость плотности от температуры

Плотность материала зависит от температуры. Обычно она снижается с увеличением температуры. С другой стороны, удельный объем – объем единицы массы – возрастает с увеличением температуры. Это явление называется температурным расширением. Оно обычно выражается в виде коэффициента температурного расширения, который дает изменение длины на градус температуры, например, мм/мм/ºС. Изменение длины легче измерить и применять, чем изменение объема.

Удельный объем

Удельный объем материала – это величина, обратная плотности. Она показывает величину объема единицы массы и имеет размерность м 3 /кг. По удельному объему материала удобно наблюдать изменение плотности материалов при нагреве-охлаждении.

На рисунке ниже показано изменение удельного объема различных материалов (чистого металла, сплава и аморфного материала) при увеличении температуры. Пологие участки графиков – это температурное расширение для всех типов материалов в твердом и жидком состоянии. При плавлении чистого металла происходит скачок повышения удельного объема (снижения плотности), при плавлении сплава – быстрое его повышение по мере расплавления в интервале температур. Аморфные материалы при плавлении (при температуре стеклования) увеличивают свой коэффициент температурного расширения .

Плотность алюминия

Теоретическая плотность алюминия

Плотность химического элемента определяется его атомным номером и другими факторами, такими как атомный радиус и способ упаковки атомов. Теоретическая плотность алюминия при комнатной температуре (20 °С) на основе параметров его атомной решетки составляет:

Плотность алюминия: твердого и жидкого

График зависимости плотности алюминия в зависимости от температуры представлена на рисунке ниже :

  • С повышением температуры плотность алюминия снижается.
  • При переходе алюминия из твердого в жидкое состояние его плотность снижается скачком с 2,55 до 2,34 г/см 3 .

Плотность алюминия в жидком состоянии – расплавленного 99,996 % – при различных температурах представлена в таблице.

Алюминиевые сплавы

Влияние легирования

Различия в плотности различных алюминиевых сплавов обусловлены тем, что они содержат различные легирующие элементы и в разных количествах. С другой стороны, одни легирующие элементы легче алюминия, другие – тяжелее.

Легирующие элементы легче алюминия:

  • кремний (2,33 г/см³),
  • магний (1,74 г/см³),
  • литий (0,533 г/см³).

Легирующие элементы тяжелее алюминия:

  • железо (7,87 г/см³),
  • марганец (7,40 г/см³),
  • медь (8,96 г/см³),
  • цинк (7,13 г/см³).

Влияние легирующих элементов на плотность алюминиевых сплавов демонстрирует график на рисунке ниже .

Плотность промышленных алюминиевых сплавов

Плотность алюминия и алюминиевых сплавов, которые применяются в промышленности, представлены в таблице ниже для отожженного состояния (О). В определенной степени она зависит от состояния сплава, особенно для термически упрочняемых алюминиевых сплавов.

Алюминиево-литиевые сплавы

Самую малую плотность имеют знаменитые алюминиево-литиевые сплавы.

  • Литий является самым легким металлическим элементом.
  • Плотность лития при комнатной температуре составляет 0,533 г/см³ – этот металл может плавать в воде!
  • Каждый 1 % лития в алюминии снижает его плотность на 3 %
  • Каждый 1 % лития увеличивает модуль упругости алюминия на 6 %. Это очень важно для самолетостроения и космической техники.

Популярными промышленными алюминиево-литиевыми сплавами являются сплавы 2090, 2091 и 8090:

  • Номинальное содержание лития в сплаве 2090 составляет 1,3 %, а номинальная плотность – 2,59 г/см 3 .
  • В сплаве 2091 номинальное содержание лития составляет 2,2 %, а номинальная плотность – 2,58 г/см 3 .
  • У сплава 8090 при содержании лития 2,0 % плотность составляет 2,55 г/см 3 .

Плотность металлов

Плотность алюминия в сравнении с плотностью других легких металлов:

  • алюминий: 2,70 г/см 3
  • титан: 4,51 г/см 3
  • магний: 1,74 г/см 3
  • бериллий: 1,85 г/см 3

Источники:
1. Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1993.
2. FUNDAMENTALS OF MODERN MANUFACTURING – Materials, Processes, and Systems /Mikell P. Groover – JOHN WILEY & SONS, INC., 2010

В таблице представлена плотность (удельный вес), теплопроводность, удельная теплоемкость и другие теплофизические свойства ртути Hg в зависимости от температуры. Даны следующие свойства этого металла: плотность, удельная массовая теплоемкость, коэффициент теплопроводности, температуропроводность, кинематическая вязкость, коэффициент теплового расширения (КТР), удельное электрическое сопротивление. Свойства ртути указаны в интервале температуры от 100 до 1100 К.

Плотность ртути равна 13540 кг/м 3 при комнатной температуре — это достаточно высокая величина, она в 13,5 раз больше . Ртуть является самым тяжелым из . Плотность ртути при ее нагревании уменьшается, ртуть становится менее плотной. Например при 1000К (727°С) удельный вес ртути снижается до значения 11830 кг/м 3 .

Удельная теплоемкость ртути равна 139 Дж/(кг·град) при 300К и слабо зависит от температуры — при нагревании ртути ее теплоемкость уменьшается.

Теплопроводность ртути при низких отрицательных температурах имеет высокое значение, при температуре 250 К теплопроводность ртути минимальна с последующим ее увеличением по мере нагрева этого металла.

Зависимость вязкости, числа Прандтля и удельного электрического сопротивления ртути такова, что при росте температуры значения этих свойств ртути уменьшаются. Температуропроводность ртути увеличивается при ее нагреве.

Следует отметить, что ртуть имеет очень большое значение КТР , по сравнению с , иными словами, при нагревании ртуть очень сильно расширяется. Это свойство ртути используется при производстве ртутных термометров.

Плотность ртути

Плотность ртути настолько велика, что в ней плавают такие металлы, как , родий и другие тяжелые металлы. С ростом температуры значение плотности ртути уменьшается. Ниже приведена таблица значений плотности ртути в зависимости от температуры при атмосферном давлении с точностью до пятого знака после запятой. Плотность указана в интервале температуры от 0 до 800°С. Плотность в таблице выражена в размерности т/м 3 . Например, при температуре 0°С плотность ртути равна 13,59503 т/м 3 или 13595,03 кг/м 3 .

Таблица давления паров ртути

В таблице приведены значения давления насыщенного пара ртути в диапазоне температуры от -30 до 800°С. Ртуть имеет сравнительно большую величину давления паров, зависимость которого от температуры довольно сильна. Например, при 100°С давление насыщенного пара ртути, по данным таблицы, равно 37,45 Па, а при 200°С — повышается до 2315 Па.

Сегодня разработано много сложных конструкций и приборов, где используются металлы и их сплавы с различными свойствами. Чтобы применить в определенной конструкции наиболее подходящий сплав, конструкторы подбирают его в соответствии с требованиями прочности, текучести, упругости, и т.д., а также устойчивости этих характеристик в требуемом диапазоне температур. Далее расчитывается необходимое количество металла, которое требуется для производства изделий из него. Для этого нужно произвести расчет на основе его удельного веса. Данная величина является постоянной — это одна из основных характеристик металлов и сплавов, практически совпадающая с плотностью. Рассчитать ее просто: нужно вес (P) какого-либо куска металла в твердом виде разделить на его объем (V). Полученная величина обозначается γ, а измеряется она в Ньютонах на кубический метр.

Формула удельного веса:

Исходя из того, что вес — это масса, умноженная на ускорение свободного падения, получаем следующее:

Теперь о единицах измерения удельного веса. Вышеупомянутые Ньютоны на кубический метр относятся к системе СИ. Если же используется метрическая система СГС, то данная величина измеряется в динах на кубический сантиметр. Для обозначения удельного веса в системе МКСС применяется следующая единица: килограмм-сила на кубический метр. Иногда допустимо использование грамм-силы на сантиметр кубический — данная единица лежит вне всех метрических систем. Основные соотношения получаются следующими:

1 дин/см 3 = 1,02 кГ/м 3 = 10 н/м 3 .

Чем большее значение удельного веса, тем тяжелее металл. Для легкого алюминия эта величина совсем невелика — в единицах СИ она равна 2,69808 г/см 3 (к примеру, у стали она равна 7,9 г/см3). Алюминий, как и сплавы из него, сегодня является весьма востребованным, а его производство растет постоянно. Ведь это один из немногих нужных для промышленности металлов, запас которых есть в земной коре. Зная удельный вес алюминия, можно рассчитать любое изделие из него. Для этого существует удобный металлический калькулятор, либо можно произвести расчет вручную взяв значения удельного веса нужного алюминиевого сплава из таблички ниже.

Однако важно учитывать, что это теоретический вес проката, поскольку содержание присадок в сплаве не является строго определенным и может колебаться в небольших пределах, то и вес проката одинаковой длины, но разных производителей или партий может отличаться, конечно это отличие невелико, но оно есть.

Приведем несколько примеров расчета:

Пример 1. Расчитаем вес алюминиевой проволоки марки А97 диаметром 4 мм и длиной 2100 метров.

Определим площадь поперечного сечения круга S=πR 2 значит S=3,1415·2 2 =12,56 см 2

Определим вес проката зная, что удельный вес марки А97=2,71 гр/см 3

М=12,56·2,71·2100=71478,96 грамм = 71,47 кг

Итого вес проволоки 71,47 кг

Пример 2. Расчитаем вес круга из алюминия марки АЛ8 диаметром 60 мм и длиной 150 см в количестве 24 штуки.

Определим площадь поперечного сечения круга S=πR 2 значит S=3,1415·3 2 =28,26 см 2

Определим вес проката зная, что удельный вес марки АЛ8=2,55 гр/см 3

Нет такого человека, который бы за всю свою жизнь не видел желтого металла. В природе встречается несколько минералов, которые по внешнему виду похожи на желтый металл. Но как говорят: «не все золото, что блестит». Чтобы точно не спутать драгоценный металл с другими материалами, необходимо знать плотность золота.

Плотность благородного металла

Молекулярная структура золота.

Одной из важных характеристик драгоценного металла является его плотность. Плотность золота измеряется в кг м3.

Удельная плотность очень значительная характеристика для золота. Это обычно не принимают во внимание, так как ювелирные украшения: кольца, сережки, кулоны имеют очень малый вес. Но если подержать в руках килограммовый слиток настоящего желтого металла, то можно убедиться, что он очень тяжелый. Значительная плотность золота способствует облегчению его добычи. Так, промывка на шлюзах, обеспечивает высокий уровень извлечения золота из промываемых горных пород.

Плотность золота составляет 19,3 грамма на сантиметр кубический.

Это означает, что если взять определенный объем драгоценного металла, то оно будет весить почти в 20 раз больше, чем такой же объем простой воды. Двухлитровая пластиковая бутыль золотого песка имеет массу около 32 кг. Из 500 грамм драгметалла можно выложить куб со стороной 18,85 мм.

Таблица плотности золота различных проб и цветов.

Плотность первоначального золота на несколько единиц ниже, чем у уже очищенного металла и может варьироваться от 18 до 18,5 грамм на сантиметр кубический.

583 проба золота менее плотная, так как это сплав состоит из разных металлов.

В домашних условиях можно определить самим плотность золота. Для этого необходимо взвесить изделие из драгметалла на обычных весах, в которых цена деления должна составлять не менее 1 грамма. После этого емкость с маркировкой объема необходимо заполнить жидкостью, в этом случае водой, в которую следует опустить украшение. Необходимо следить за тем, чтобы жидкость не начала переливаться через край.

После этого измеряем насколько объем жидкости изменился после опускания в емкость золотого изделия. По специальной формуле, известной со школьной скамьи, вычисляем плотность: масса, деленная на объем.

Необходимо помнить, что изделие из драгметалла состоит не из чистого золота, поэтому необходимо сделать корректировку на плотность пробы сплава.

Как отличить настоящий желтый металл от подделки

На данный момент как на российском, так и зарубежном рынках присутствует очень большой процент поддельного золота. Возникает огромный риск приобрести золотое украшение, содержащее до 5 % драгоценного металла или вообще без такового. Не почувствовать себя обманутым помогут основные правила при покупке золота.

Для начала следует хорошо осмотреть изделие. На нем должна обязательно присутствовать проба. Причем она должна состоять не из кривых цифр или смазанного клейма. В обратном случае, это первый признак контрофакта.

Образец единого государственного клейма для золотых изделий.

Следующим признаком подделки является изнанка украшения из драгметалла. Она должна быть так же хорошо выполнена, как и лицевая сторона, в противном случае – это некачественный товар. Также возможно определить качество изделия с помощью такой характеристики, как плотность золота, однако в магазине провести такой эксперимент невозможно.

Существует и такой способ определения, как проверка на прочность. Правда, не всегда получится поцарапать золотое изделие на глазах у продавца, поэтому этот способ не может быть реализован.

Проверка йодом.

Неплохими способами определения качества изделия могут послужить следующие химические приемы. Можно капнуть на украшение из желтого металла немного йода. В случае, если пятнышко будет темного цвета, то можно с уверенностью говорить о качественности предлагаемого товара. Еще может помочь столовый уксус. В случае, если после трех минут, проведенных в нем, драгоценный металл потемнел, то можно смело относить изделие на свалку.

В определении качества может отлично помочь хлорное золото. Из курса химии стала известна не только плотность золота, но и то, что оно не может вступать ни в какие химические реакции. Поэтому, если после нанесения на драгоценный металл хлорного золота оно начало портиться, то это самая настоящая подделка и место ее в мусорке.

Одним из самых хороших способов ограждения от приобретения контрафакта, является покупка изделий из драгметалла в хорошо известных специализированных магазинах.

В этом случае есть большая вероятность покупки по-настоящему качественного изделия. Пусть цена в них немного больше, чем в различных лавках и на рынках, однако качество того стоит. Иначе можно приобрести поддельный товар и очень сильно пожалеть о сэкономленных денежных средствах.

Близнецы золота

В природе встречаются несколько металлов, которые имеют такую же плотность, как у золота. Это уран, который радиоактивен, и вольфрам. Он более дешевый, чем желтый металл, но плотность вольфрама и золота почти одинакова, разница – в три десятых. Отличает вольфрам от золота то, что у него другой цвет, и он намного тверже желтого металла. Чистое золото очень мягкое, его можно легко поцарапать ногтем.

Фальшивый слиток золота, наполненный вольфрамом изнутри.

То, что плотность таких элементов как вольфрама и золота одинакова, очень привлекает фальшивомонетчиков. Они производят замену золотых слитков на схожий по плотности и весу вольфрам, а сверху покрывают тонким слоем драгоценного металла. В тоже время высокая стоимость желтого металла делает вольфрам более популярным среди молодых людей. Вольфрамовые изделия намного дешевле и устойчивее к царапинам.

Плотность свинца

Чем более чистое золото, тем менее оно твердое, поэтому раньше желтый металл для проверки надкусывали. Данный метод ненадежен. Украшение может быть сделано из свинца, покрытое очень тонким слоем золота. А свинец также имеет мягкую структуру. Можно попытаться процарапать украшение не с лицевой стороны, и под очень тонким слоем драгоценного металла может быть обнаружен неблагородный металл.

Плотность элемента таблицы Менделеева – свинца и его собрата – золота отличается. Плотность свинца намного меньше, чем золота и составляет 11,34 грамм на сантиметр кубический. Таким образом, если взять желтый металл и свинец одинакового объема, то масса золота будет намного больше, чем свинца.

Белое золото – это сплав желтого драгметалла с платиной или другими металлами, которые придают ему белый, точнее матово – серебристый цвет. В быту ходит мнение, что «белое золото» это одно из названий платины, однако это не так. Данная разновидность золота стоит на немного дороже обычного. По внешнему виду белый металл похож на серебро, которое намного дешевле. Плотность таких элементов таблицы Менделеева, как золота и серебра различна. Как же отличить белое золото от серебра? Данные драгоценные металлы обладают различной плотностью.

Серебро – наименее плотный материал со всех рассмотренных в статье.

Плотность золота больше, чем плотность серебра. Его плотность составляет 10,49 грамм на сантиметр кубический. Серебро намного мягче белого металла. Поэтому, если провести серебряным изделием по белому листу, то останется след. Если проделать тоже самое с белым драгоценным металлом, то следа не будет.

Плотность ртути и ее свойства. Плотность алюминия Плотность кремния в кг м3

Единица измерения

Плотность алюминия и любого другого материала – это физическая величина, определяющая отношения массы материала к занимаемому объему.

  • Единицей измерения плотности в системе СИ принята размерность кг/м 3 .
  • Для плотности алюминия часто применяется более наглядная размерность г/см 3 .

Плотность алюминия в кг/м 3 в тысячу раз больше, чем в г/с м 3 .

Удельный вес

Для оценки количества материала в единице объема часто применяют такую не системную, но более наглядную единицу измерения как «удельный вес». В отличие от плотности удельный вес не является абсолютной единицей измерения. Дело в том, что он зависит от величины гравитационного ускорения g, которая меняется в зависимости от расположения на Земле.

Зависимость плотности от температуры

Плотность материала зависит от температуры. Обычно она снижается с увеличением температуры. С другой стороны, удельный объем – объем единицы массы – возрастает с увеличением температуры. Это явление называется температурным расширением. Оно обычно выражается в виде коэффициента температурного расширения, который дает изменение длины на градус температуры, например, мм/мм/ºС. Изменение длины легче измерить и применять, чем изменение объема.

Удельный объем

Удельный объем материала – это величина, обратная плотности. Она показывает величину объема единицы массы и имеет размерность м 3 /кг. По удельному объему материала удобно наблюдать изменение плотности материалов при нагреве-охлаждении.

На рисунке ниже показано изменение удельного объема различных материалов (чистого металла, сплава и аморфного материала) при увеличении температуры. Пологие участки графиков – это температурное расширение для всех типов материалов в твердом и жидком состоянии. При плавлении чистого металла происходит скачок повышения удельного объема (снижения плотности), при плавлении сплава – быстрое его повышение по мере расплавления в интервале температур. Аморфные материалы при плавлении (при температуре стеклования) увеличивают свой коэффициент температурного расширения .

Плотность алюминия

Теоретическая плотность алюминия

Плотность химического элемента определяется его атомным номером и другими факторами, такими как атомный радиус и способ упаковки атомов. Теоретическая плотность алюминия при комнатной температуре (20 °С) на основе параметров его атомной решетки составляет:

Плотность алюминия: твердого и жидкого

График зависимости плотности алюминия в зависимости от температуры представлена на рисунке ниже :

  • С повышением температуры плотность алюминия снижается.
  • При переходе алюминия из твердого в жидкое состояние его плотность снижается скачком с 2,55 до 2,34 г/см 3 .

Плотность алюминия в жидком состоянии – расплавленного 99,996 % – при различных температурах представлена в таблице.

Алюминиевые сплавы

Влияние легирования

Различия в плотности различных алюминиевых сплавов обусловлены тем, что они содержат различные легирующие элементы и в разных количествах. С другой стороны, одни легирующие элементы легче алюминия, другие – тяжелее.

Легирующие элементы легче алюминия:

  • кремний (2,33 г/см³),
  • магний (1,74 г/см³),
  • литий (0,533 г/см³).

Легирующие элементы тяжелее алюминия:

  • железо (7,87 г/см³),
  • марганец (7,40 г/см³),
  • медь (8,96 г/см³),
  • цинк (7,13 г/см³).

Влияние легирующих элементов на плотность алюминиевых сплавов демонстрирует график на рисунке ниже .

Плотность промышленных алюминиевых сплавов

Плотность алюминия и алюминиевых сплавов, которые применяются в промышленности, представлены в таблице ниже для отожженного состояния (О). В определенной степени она зависит от состояния сплава, особенно для термически упрочняемых алюминиевых сплавов.

Алюминиево-литиевые сплавы

Самую малую плотность имеют знаменитые алюминиево-литиевые сплавы.

  • Литий является самым легким металлическим элементом.
  • Плотность лития при комнатной температуре составляет 0,533 г/см³ – этот металл может плавать в воде!
  • Каждый 1 % лития в алюминии снижает его плотность на 3 %
  • Каждый 1 % лития увеличивает модуль упругости алюминия на 6 %. Это очень важно для самолетостроения и космической техники.

Популярными промышленными алюминиево-литиевыми сплавами являются сплавы 2090, 2091 и 8090:

  • Номинальное содержание лития в сплаве 2090 составляет 1,3 %, а номинальная плотность – 2,59 г/см 3 .
  • В сплаве 2091 номинальное содержание лития составляет 2,2 %, а номинальная плотность – 2,58 г/см 3 .
  • У сплава 8090 при содержании лития 2,0 % плотность составляет 2,55 г/см 3 .

Плотность металлов

Плотность алюминия в сравнении с плотностью других легких металлов:

  • алюминий: 2,70 г/см 3
  • титан: 4,51 г/см 3
  • магний: 1,74 г/см 3
  • бериллий: 1,85 г/см 3

Источники:
1. Aluminum and Aluminum Alloys, ASM International, 1993.
2. FUNDAMENTALS OF MODERN MANUFACTURING – Materials, Processes, and Systems /Mikell P. Groover – JOHN WILEY & SONS, INC., 2010

В таблице представлена плотность (удельный вес), теплопроводность, удельная теплоемкость и другие теплофизические свойства ртути Hg в зависимости от температуры. Даны следующие свойства этого металла: плотность, удельная массовая теплоемкость, коэффициент теплопроводности, температуропроводность, кинематическая вязкость, коэффициент теплового расширения (КТР), удельное электрическое сопротивление. Свойства ртути указаны в интервале температуры от 100 до 1100 К.

Плотность ртути равна 13540 кг/м 3 при комнатной температуре — это достаточно высокая величина, она в 13,5 раз больше . Ртуть является самым тяжелым из . Плотность ртути при ее нагревании уменьшается, ртуть становится менее плотной. Например при 1000К (727°С) удельный вес ртути снижается до значения 11830 кг/м 3 .

Удельная теплоемкость ртути равна 139 Дж/(кг·град) при 300К и слабо зависит от температуры — при нагревании ртути ее теплоемкость уменьшается.

Теплопроводность ртути при низких отрицательных температурах имеет высокое значение, при температуре 250 К теплопроводность ртути минимальна с последующим ее увеличением по мере нагрева этого металла.

Зависимость вязкости, числа Прандтля и удельного электрического сопротивления ртути такова, что при росте температуры значения этих свойств ртути уменьшаются. Температуропроводность ртути увеличивается при ее нагреве.

Следует отметить, что ртуть имеет очень большое значение КТР , по сравнению с , иными словами, при нагревании ртуть очень сильно расширяется. Это свойство ртути используется при производстве ртутных термометров.

Плотность ртути

Плотность ртути настолько велика, что в ней плавают такие металлы, как , родий и другие тяжелые металлы. С ростом температуры значение плотности ртути уменьшается. Ниже приведена таблица значений плотности ртути в зависимости от температуры при атмосферном давлении с точностью до пятого знака после запятой. Плотность указана в интервале температуры от 0 до 800°С. Плотность в таблице выражена в размерности т/м 3 . Например, при температуре 0°С плотность ртути равна 13,59503 т/м 3 или 13595,03 кг/м 3 .

Таблица давления паров ртути

В таблице приведены значения давления насыщенного пара ртути в диапазоне температуры от -30 до 800°С. Ртуть имеет сравнительно большую величину давления паров, зависимость которого от температуры довольно сильна. Например, при 100°С давление насыщенного пара ртути, по данным таблицы, равно 37,45 Па, а при 200°С — повышается до 2315 Па.

Нет такого человека, который бы за всю свою жизнь не видел желтого металла. В природе встречается несколько минералов, которые по внешнему виду похожи на желтый металл. Но как говорят: «не все золото, что блестит». Чтобы точно не спутать драгоценный металл с другими материалами, необходимо знать плотность золота.

Плотность благородного металла

Молекулярная структура золота.

Одной из важных характеристик драгоценного металла является его плотность. Плотность золота измеряется в кг м3.

Удельная плотность очень значительная характеристика для золота. Это обычно не принимают во внимание, так как ювелирные украшения: кольца, сережки, кулоны имеют очень малый вес. Но если подержать в руках килограммовый слиток настоящего желтого металла, то можно убедиться, что он очень тяжелый. Значительная плотность золота способствует облегчению его добычи. Так, промывка на шлюзах, обеспечивает высокий уровень извлечения золота из промываемых горных пород.

Плотность золота составляет 19,3 грамма на сантиметр кубический.

Это означает, что если взять определенный объем драгоценного металла, то оно будет весить почти в 20 раз больше, чем такой же объем простой воды. Двухлитровая пластиковая бутыль золотого песка имеет массу около 32 кг. Из 500 грамм драгметалла можно выложить куб со стороной 18,85 мм.

Таблица плотности золота различных проб и цветов.

Плотность первоначального золота на несколько единиц ниже, чем у уже очищенного металла и может варьироваться от 18 до 18,5 грамм на сантиметр кубический.

583 проба золота менее плотная, так как это сплав состоит из разных металлов.

В домашних условиях можно определить самим плотность золота. Для этого необходимо взвесить изделие из драгметалла на обычных весах, в которых цена деления должна составлять не менее 1 грамма. После этого емкость с маркировкой объема необходимо заполнить жидкостью, в этом случае водой, в которую следует опустить украшение. Необходимо следить за тем, чтобы жидкость не начала переливаться через край.

После этого измеряем насколько объем жидкости изменился после опускания в емкость золотого изделия. По специальной формуле, известной со школьной скамьи, вычисляем плотность: масса, деленная на объем.

Необходимо помнить, что изделие из драгметалла состоит не из чистого золота, поэтому необходимо сделать корректировку на плотность пробы сплава.

Как отличить настоящий желтый металл от подделки

На данный момент как на российском, так и зарубежном рынках присутствует очень большой процент поддельного золота. Возникает огромный риск приобрести золотое украшение, содержащее до 5 % драгоценного металла или вообще без такового. Не почувствовать себя обманутым помогут основные правила при покупке золота.

Для начала следует хорошо осмотреть изделие. На нем должна обязательно присутствовать проба. Причем она должна состоять не из кривых цифр или смазанного клейма. В обратном случае, это первый признак контрофакта.

Образец единого государственного клейма для золотых изделий.

Следующим признаком подделки является изнанка украшения из драгметалла. Она должна быть так же хорошо выполнена, как и лицевая сторона, в противном случае – это некачественный товар. Также возможно определить качество изделия с помощью такой характеристики, как плотность золота, однако в магазине провести такой эксперимент невозможно.

Существует и такой способ определения, как проверка на прочность. Правда, не всегда получится поцарапать золотое изделие на глазах у продавца, поэтому этот способ не может быть реализован.

Проверка йодом.

Неплохими способами определения качества изделия могут послужить следующие химические приемы. Можно капнуть на украшение из желтого металла немного йода. В случае, если пятнышко будет темного цвета, то можно с уверенностью говорить о качественности предлагаемого товара. Еще может помочь столовый уксус. В случае, если после трех минут, проведенных в нем, драгоценный металл потемнел, то можно смело относить изделие на свалку.

В определении качества может отлично помочь хлорное золото. Из курса химии стала известна не только плотность золота, но и то, что оно не может вступать ни в какие химические реакции. Поэтому, если после нанесения на драгоценный металл хлорного золота оно начало портиться, то это самая настоящая подделка и место ее в мусорке.

Одним из самых хороших способов ограждения от приобретения контрафакта, является покупка изделий из драгметалла в хорошо известных специализированных магазинах.

В этом случае есть большая вероятность покупки по-настоящему качественного изделия. Пусть цена в них немного больше, чем в различных лавках и на рынках, однако качество того стоит. Иначе можно приобрести поддельный товар и очень сильно пожалеть о сэкономленных денежных средствах.

Близнецы золота

В природе встречаются несколько металлов, которые имеют такую же плотность, как у золота. Это уран, который радиоактивен, и вольфрам. Он более дешевый, чем желтый металл, но плотность вольфрама и золота почти одинакова, разница – в три десятых. Отличает вольфрам от золота то, что у него другой цвет, и он намного тверже желтого металла. Чистое золото очень мягкое, его можно легко поцарапать ногтем.

Фальшивый слиток золота, наполненный вольфрамом изнутри.

То, что плотность таких элементов как вольфрама и золота одинакова, очень привлекает фальшивомонетчиков. Они производят замену золотых слитков на схожий по плотности и весу вольфрам, а сверху покрывают тонким слоем драгоценного металла. В тоже время высокая стоимость желтого металла делает вольфрам более популярным среди молодых людей. Вольфрамовые изделия намного дешевле и устойчивее к царапинам.

Плотность свинца

Чем более чистое золото, тем менее оно твердое, поэтому раньше желтый металл для проверки надкусывали. Данный метод ненадежен. Украшение может быть сделано из свинца, покрытое очень тонким слоем золота. А свинец также имеет мягкую структуру. Можно попытаться процарапать украшение не с лицевой стороны, и под очень тонким слоем драгоценного металла может быть обнаружен неблагородный металл.

Плотность элемента таблицы Менделеева – свинца и его собрата – золота отличается. Плотность свинца намного меньше, чем золота и составляет 11,34 грамм на сантиметр кубический. Таким образом, если взять желтый металл и свинец одинакового объема, то масса золота будет намного больше, чем свинца.

Белое золото – это сплав желтого драгметалла с платиной или другими металлами, которые придают ему белый, точнее матово – серебристый цвет. В быту ходит мнение, что «белое золото» это одно из названий платины, однако это не так. Данная разновидность золота стоит на немного дороже обычного. По внешнему виду белый металл похож на серебро, которое намного дешевле. Плотность таких элементов таблицы Менделеева, как золота и серебра различна. Как же отличить белое золото от серебра? Данные драгоценные металлы обладают различной плотностью.

Серебро – наименее плотный материал со всех рассмотренных в статье.

Плотность золота больше, чем плотность серебра. Его плотность составляет 10,49 грамм на сантиметр кубический. Серебро намного мягче белого металла. Поэтому, если провести серебряным изделием по белому листу, то останется след. Если проделать тоже самое с белым драгоценным металлом, то следа не будет.

Поставим на чашки весов (рис. 122) железный и алюминиевый цилиндры одинакового объема. Равновесие весов нарушилось. Почему?

Рис. 122

Выполняя лабораторную работу, вы измеряли массу тела, сравнивая массу гирь с массой тела. При равновесии весов эти массы были равны. Нарушение равновесия означает, что массы тел не одинаковы. Масса железного цилиндра больше массы алюминиевого. Но объемы у цилиндров равны. Значит, единица объема (1 см 3 или 1 м 3) железа имеет большую массу, чем алюминия.

Масса вещества, содержащегося в единице объема, называется плотностью вещества . Чтобы найти плотность, необходимо массу вещества разделить на его объем. Плотность обозначается греческой буквой ρ (ро). Тогда

плотность = масса/объем

ρ = m/V .

Единицей измерения плотности в СИ является 1 кг/м 3 . Плотности различных веществ определены на опыте и представлены в таблице 1. На рисунке 123 изображены массы известных вам веществ в объеме V = 1 м 3 .

Рис. 123

Плотность твердых, жидких и газообразных веществ
(при нормальном атмосферном давлении)

Как понимать, что плотность воды ρ = 1000 кг/м 3 ? Ответ на этот вопрос следует из формулы. Масса воды в объеме V = 1 м 3 равна m = 1000 кг.

Из формулы плотности масса вещества

m = ρV .

Из двух тел равного объема большую массу имеет то тело, у которого плотность вещества больше.

Сравнивая плотности железа ρ ж = 7800 кг/м 3 и алюминия ρ ал = 2700 кг/м 3 , мы понимаем, почему в опыте (см. рис. 122) масса железного цилиндра оказалась больше массы алюминиевого цилиндра такого же объема.

Если объем тела измерен в см 3 , то для определения массы тела удобно использовать значение плотности ρ, выраженное в г/cм 3 .

Формула плотности вещества ρ = m/V применяется для однородных тел, т. е. для тел, состоящих из одного вещества. Это тела, не имеющие воздушных полостей или не содержащие примесей других веществ. По значению измеренной плотности судят о чистоте вещества. Не добавлен ли, например, внутрь слитка золота какой-либо дешевый металл.

Подумайте и ответьте

  1. Как бы изменилось равновесие весов (см. рис. 122), если бы вместо железного цилиндра на чашку поставили деревянный цилиндр такого же объема?
  2. Что такое плотность?
  3. Зависит ли плотность вещества от его объема? От массы?
  4. В каких единицах измеряется плотность?
  5. Как перейти от единицы плотности г/cм 3 к единице плотности кг/м 3 ?

Интересно знать!

Как правило, вещество в твердом состоянии имеет плотность большую, чем в жидком. Исключением из этого правила являются лед и вода, состоящие из молекул H 2 O. Плотность льда ρ = 900 кг/м 3 , плотность воды? = 1000 кг/м 3 . Плотность льда меньше плотности воды, что указывает на менее плотную упаковку молекул (т. е. большие расстояния между ними) в твердом состоянии вещества (лед), чем в жидком (вода). В дальнейшем вы встретитесь и с другими весьма интересными аномалиями (ненормальностями) в свойствах воды.

Средняя плотность Земли равна примерно 5,5 г/cм 3 . Этот и другие известные науке факты позволили сделать некоторые выводы о строении Земли. Средняя толщина земной коры около 33 км. Земная кора сложена преимущественно из почвы и горных пород. Средняя плотность земной коры равна 2,7 г/cм 3 , а плотность пород, залегающих непосредственно под земной корой, — 3,3 г/cм 3 . Но обе эти величины меньше 5,5 г/cм 3 , т. е. меньше средней плотности Земли. Отсюда следует, что плотность вещества, находящегося в глубине земного шара, больше средней плотности Земли. Ученые предполагают, что в центре Земли плотность вещества достигает значения 11,5 г/cм 3 , т. е. приближается к плотности свинца.

Средняя плотность тканей тела человека равна 1036 кг/м 3 , плотность крови (при t = 20°С) — 1050 кг/м 3 .

Малую плотность древесины (в 2 раза меньше, чем пробки) имеет дерево бальса. Из него делают плоты, спасательные пояса. На Кубе растет дерево эшиномена колючеволосая, древесина которой имеет плотность в 25 раз меньше плотности воды, т. е. ρ = 0,04 г/cм 3 . Очень большая плотность древесины у змеиного дерева. Дерево тонет в воде, как камень.

Сделайте дома сами

Измерьте плотность мыла. Для этого используйте кусок мыла прямоугольной формы. Сравните значение измеренной вами плотности со значениями, полученными вашими одноклассниками. Равны ли полученные значения плотности? Почему?

Интересно знать

Уже при жизни знаменитого древнегреческого ученого Архимеда (рис. 124) о нем слагались легенды, поводом для которых служили его изобретения, поражавшие современников. Одна из легенд гласит, что сиракузский царь Герон II попросил мыслителя определить, из чистого ли золота сделана его корона или ювелир подмешал туда значительное количество серебра. Конечно же, корона при этом должна была остаться целой. Определить массу короны Архимеду труда не составило. Гораздо сложнее было точно измерить объем короны, чтобы рассчитать плотность металла, из которого она отлита, и определить, чистое ли это золото. Трудность состояла в том, что она имела неправильную форму!

Рис. 124

Как-то Архимед, поглощенный мыслями о короне, принимал ванну, где ему пришла в голову блестящая идея. Объем короны можно определить, измерив объем вытесненной ею воды (вам знаком такой способ измерения объема тела неправильной формы). Определив объем короны и ее массу, Архимед вычислил плотность вещества, из которого ювелир изготовил корону.

Как гласит легенда, плотность вещества короны оказалась меньше плотности чистого золота, и нечистый на руку ювелир был уличен в обмане.

Упражнения

  1. Плотность меди ρ м = 8,9 г/cм 3 , а плотность алюминия — ρ ал = 2700 кг/м 3 . Плотность какого вещества больше и во сколько раз?
  2. Определите массу бетонной плиты, объем которой V = 3,0 м 3 .
  3. Из какого вещества изготовлен шар объемом V = 10 см 3 , если его масса m = 71 г?
  4. Определите массу оконного стекла, длина которого a = 1,5 м, высота b = 80 см и толщина c = 5,0 мм.
  5. Общая масса N = 7 одинаковых листов кровельного железа m = 490 кг. Размер каждого листа 1 x 1,5 м. Определите толщину листа.
  6. Стальной и алюминиевый цилиндры имеют одинаковые площади поперечного сечения и массы. Какой из цилиндров имеет большую высоту и во сколько раз?

Сегодня разработано много сложных конструкций и приборов, где используются металлы и их сплавы с различными свойствами. Чтобы применить в определенной конструкции наиболее подходящий сплав, конструкторы подбирают его в соответствии с требованиями прочности, текучести, упругости, и т.д., а также устойчивости этих характеристик в требуемом диапазоне температур. Далее расчитывается необходимое количество металла, которое требуется для производства изделий из него. Для этого нужно произвести расчет на основе его удельного веса. Данная величина является постоянной — это одна из основных характеристик металлов и сплавов, практически совпадающая с плотностью. Рассчитать ее просто: нужно вес (P) какого-либо куска металла в твердом виде разделить на его объем (V). Полученная величина обозначается γ, а измеряется она в Ньютонах на кубический метр.

Формула удельного веса:

Исходя из того, что вес — это масса, умноженная на ускорение свободного падения, получаем следующее:

Теперь о единицах измерения удельного веса. Вышеупомянутые Ньютоны на кубический метр относятся к системе СИ. Если же используется метрическая система СГС, то данная величина измеряется в динах на кубический сантиметр. Для обозначения удельного веса в системе МКСС применяется следующая единица: килограмм-сила на кубический метр. Иногда допустимо использование грамм-силы на сантиметр кубический — данная единица лежит вне всех метрических систем. Основные соотношения получаются следующими:

1 дин/см 3 = 1,02 кГ/м 3 = 10 н/м 3 .

Чем большее значение удельного веса, тем тяжелее металл. Для легкого алюминия эта величина совсем невелика — в единицах СИ она равна 2,69808 г/см 3 (к примеру, у стали она равна 7,9 г/см3). Алюминий, как и сплавы из него, сегодня является весьма востребованным, а его производство растет постоянно. Ведь это один из немногих нужных для промышленности металлов, запас которых есть в земной коре. Зная удельный вес алюминия, можно рассчитать любое изделие из него. Для этого существует удобный металлический калькулятор, либо можно произвести расчет вручную взяв значения удельного веса нужного алюминиевого сплава из таблички ниже.

Однако важно учитывать, что это теоретический вес проката, поскольку содержание присадок в сплаве не является строго определенным и может колебаться в небольших пределах, то и вес проката одинаковой длины, но разных производителей или партий может отличаться, конечно это отличие невелико, но оно есть.

Приведем несколько примеров расчета:

Пример 1. Расчитаем вес алюминиевой проволоки марки А97 диаметром 4 мм и длиной 2100 метров.

Определим площадь поперечного сечения круга S=πR 2 значит S=3,1415·2 2 =12,56 см 2

Определим вес проката зная, что удельный вес марки А97=2,71 гр/см 3

М=12,56·2,71·2100=71478,96 грамм = 71,47 кг

Итого вес проволоки 71,47 кг

Пример 2. Расчитаем вес круга из алюминия марки АЛ8 диаметром 60 мм и длиной 150 см в количестве 24 штуки.

Определим площадь поперечного сечения круга S=πR 2 значит S=3,1415·3 2 =28,26 см 2

Определим вес проката зная, что удельный вес марки АЛ8=2,55 гр/см 3

Плотность металлов

Круг, проволока Лист, Плита, Лента (полоса), Шина Шестигранник Квадрат Труба круглая, втулка Труба профильная Уголок Швеллер Тавр Двутавр

-Выберите-АлюминийМедьЛатуньБронзаОловоСвинецЦинкНикелевые сплавыМедно-никелевые сплавыНихромНержавеющие сталиСталь

А5, А5Е, А6, А7, АД0, АД00

Д16

АМц, АМцС, ММ

АД31

АД1

АМг6

АМг5

АМг3

АМг2

М1, М2, М3

Л90

Л85

Л80

Л70

ЛС59-1

Л68

Л63

БрОЦ4-3

БрОФ7-0,2

БрОФ6,5-0,15

БрАЖН10-4-4

БрХ1

БрБ2

БрКМц3-1

БрАМц9-2

БрАЖМц10-3-1,5

БрОЦС5-5-5

БрАЖ9-4

О1

С0, С1, С2

Ц0, Ц1

НМц2,5

НМц5

НК0,2

Алюмель НМцАК2-2-1

Монель НМЖМц28-2,5-1,5

Хромель Т НХ9,5

Куниаль Б МНА6-1,5

Нейзильбер МНЦ15-20

Куниаль А МНА6-1,5

Константан МНМц40-1,5

Копель МНМц43-0,5

Мельхиор МН19

Манганин МНМц3-12

МНЖ5-1

Х15Н60

Х20Н80

12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9

04Х18Н10Т, 08Х18Н12Б

08Х13, 08Х17Т, 08Х20Н14С2

08Х22Н6Т, 15Х25Т

08Х18Н10, 08Х18Н10Т

08Х18Н12Т

10Х17Н13М2Т

10Х23Н18

12Х13, 12Х17

Ст3, Ст5, Ст10, Ст20

Длина (м)

b — Диаметр (мм)

Длина (м)

b — Ширина (мм)

c — Толщина (мм)

Длина (м)

b — Сечение (мм)

Длина (м)

b — Сечение (мм)

Длина (м)

b — Толщина стенки (мм)

c — Диаметр (мм)

Длина (м)

b — Толщина стенки (мм)

c — Ширина (мм)

d — Высота (мм)

Длина (м)

b — Толщина стенки (мм)

c — Высота полки1 (мм)

d — Высота полки2 (мм)

Длина (м)

b — Толщина стенки (мм)

c — Ширина (мм)

d — Высота (мм)

Длина (м)

b — Толщина стенки (мм)

c — Ширина (мм)

d — Высота (мм)

e — Толщина перемычки (мм)

Длина (м)

b — Толщина стенки (мм)

c — Ширина (мм)

d — Высота (мм)

e — Толщина перемычки (мм)

Плотность металлов

Плотность металлов

Эксперименты с магнитами и проводниками


Плотность материалов

металл г / см 3 фунт / дюйм 3 фунт / фут 3 фунт / галлон
вода 1.00 0,036 62 8,35
алюминий 2,70 0,098 169 22,53
цинк 7,13 0,258 445 59,50
утюг 7,87 0,284 491 65.68
медь 8,96 0,324 559 74,78
серебро 10,49 0,379 655 87,54
свинец 11,36 0,410 709 94,80
ртуть 13.55 0,490 846 113.08
золото 19,32 0,698 1206 161,23

Обратите внимание, что г / см3 также можно записать как гсм -3
Когда в этой таблице используются фунты (фунты), это фактически масса в фунтах, эквивалентно примерно 0,454 кг.
Когда фунт используется в качестве силы (веса) в нижеследующем абзаце, это эквивалентно приблизительно 4.45 Ньютонов.
Гал (галлон) — это галлон США, а не имперский галлон. это эквивалентно приблизительно 3,785 литрам.
В качестве объема галлон США приблизительно равен 3,785×10 -3 м -3
. Для сравнения: никель в США имеет массу около 5,0 г.

Колонка фунт / галлон используется для сравнения с контейнером, вмещающим галлон молока, который весит около 8,4 фунта (это в основном вода). Это то, что было бы знакомо для большинства семей в США, так как у них будет такой контейнер в холодильнике дома, и они знают, каково это, когда они пытаются поднять этот галлон емкость с молоком.

Если бы это молоко было заменено на алюминий, он весил бы около 22,5 фунтов. Если бы его заменили на золото, он бы весил около 161 фунта (19 галлонов воды)! Вы заметили, что медь плотнее железа? Кубический фут железа будет весить 491 фунт. Кубический фут меди будет весить 559 фунтов. Серебро даже плотнее меди, 655 фунтов на куб. ступня. Золото действительно тяжелое — 1206 фунтов на кубический фут. Когда ты видишь фильм про воров, несущих золотые слитки, вы же знаете, что они притворяются!


Могут ли тяжелые предметы плавать в ртути?

Жидкий металл, ртуть, дает эффектную демонстрацию плотности и плавучести.Вы можете, например, поместить тяжелые предметы, такие как кирпичи и гантели, в достаточно большой контейнер с ртутью, потому что ее плотность больше, чем у свинца. Однако некоторые элементы еще плотнее, и предметы, сделанные из этих веществ, будут погружаться в ртуть.

Плотность вещества

Все вещества обладают свойством, называемым плотностью, которая представляет собой массу, деленную на объем. Если вы знаете вещество, из которого сделан объект, вы можете посмотреть плотность, измерить объем и найти массу, умножив объем на плотность.Элементы в верхней части таблицы Менделеева обычно имеют более низкую плотность; те, что ближе к низу, имеют наибольшую плотность. Плотность ртути, которая является элементом номер 80 из 118, перечисленных в периодической таблице, составляет 13,55 грамма на кубический сантиметр.

Почему вещи плавают?

Примеры плавающих вещей в природе и повседневной жизни изобилуют: вы можете увидеть облака, плывущие по небу, или пробку, плывущую по воде. Всякий раз, когда вы видите плавающий объект, его плотность ниже, чем у вещества под ним.Согласно принципу Архимеда, объект, помещенный в жидкость, вытесняет ее часть; вес вытесненной жидкости создает выталкивающую силу, сила которой равна весу. Если сила превышает вес объекта, объект плавает. Поскольку плотность ртути очень высока, предметы, которые вы можете считать тяжелыми, например свинцовые грузы или стальные шарикоподшипники, будут плавать в ней.

Плавающий в ртути

Поскольку плотность ртути высока, большинство других веществ будет плавать в ней.Это включает металлы, такие как никель, железо и медь, а также смешанные вещества, такие как большинство видов камня и органических материалов, таких как пластмассы и дерево. Те жидкости и газы, которые менее плотны, чем ртуть, также будут плавать в нем.

Что не будет плавать

Горстка элементов плотнее ртути, и предметы, сделанные из этих веществ, будут погружаться в нее. Несколько драгоценных металлов, включая золото, с плотностью 19,3 грамма на кубический сантиметр, платину с 21,4 и иридий с 22.65 — утонет в ртутной ванне. Многие из актинидных элементов, радиоактивных веществ, которые находятся в самом низу периодической таблицы, также имеют очень высокую плотность и тонут в ртути. Плутоний, например, имеет плотность 19,84 грамма на кубический сантиметр. Америций, другой элемент актинида, немного плотнее ртути и составляет 13,84 грамма на кубический сантиметр.

Сколько весит галлон золота? | Ребята из науки

Сколько весит галлон золота?

Август 2000

Наука очень специфична и имеет конкретные определения своей терминологии.На обычном языке непрофессионала люди могут использовать слова «вес» и «масса» как синонимы, однако в науке между ними существует явная разница. Люди, использующие метрическую систему, обычно говорят о массе, а люди, использующие английскую систему измерения, обычно говорят о весе. Две величины — масса и вес — напрямую связаны, но не идентичны. Здесь, на Земле, вес объекта равен массе объекта, умноженному на ускорение свободного падения, которое составляет 9,8 м / с 2 или 32 фут / с 2 .

Чтобы ответить на вопрос этого месяца, мы должны обратиться к величине, называемой плотностью. Мы можем использовать либо английскую (весовую) плотность, либо метрическую (массовую) плотность, чтобы ответить на вопрос. Плотность — это величина, которая связывает количество присутствующего материала (массу или вес) с объемом пространства (объема), которое он занимает. (Плотность говорит нам, сколько материала упаковано в сколько места.) В английской системе мы используем вес материала, а в метрической системе используется масса материала.Точное соотношение: плотность = масса или вес, деленный на объем.

Различные материалы имеют разную плотность. Например, массовая плотность золота составляет 19,3 г / куб. См, свинца — 11,4 г / куб. См, меди — 9,0 г / куб. См, алюминия — 2,7 г / куб. См, воды — 1,0 г / куб. См (1 г / куб. сантиметр). Если нам нужна плотность в английских единицах, мы можем использовать 11,1 унций / кубический дюйм в качестве плотности золота.

Галлон содержит 3785 кубических сантиметров или 231 кубический дюйм. Поскольку каждый куб имеет массу 19.3 г, галлон золота имеет массу 73051 г (3785 см x 19,3 г / см). Фунт содержит 454 г массы, поэтому 73501 г, разделенное на 454 г / фунт, дает нам вес в фунтах, 160,9 фунта. Таким образом, галлон золота весит 160,9 фунта. Старый ковбой, ограбивший дилижанс, не мог просто перекинуть через плечо седельную сумку с золотом и уехать на закат. Золото намного тяжелее свинца. Он очень плотный.

Другой довольно простой способ представить это: если плотность воды составляет 1 г / куб.см, то плотность золота равна 19.В 3 раза больше воды. Вода весит около 8,3 фунта на галлон. Следовательно, золото весит в 19,3 раза больше или (19,3 x 8,3 фунта) около 160 фунтов на галлон.

Хотя золото имеет плотность в 19,3 раза больше, чем вода, и является одним из самых плотных веществ на Земле, существуют вещества с гораздо более удивительной плотностью. Ядро нашего Солнца имеет расчетную плотность в 115 раз больше плотности воды (почти в 6 раз плотнее золота), но это не твердое тело! Считается, что нейтронные звезды состоят из материала настолько плотного, что одна чайная ложка будет весить один миллиард тонн, если ее доставить на Землю!

Приведенные выше расчеты по золоту предполагали, что мы используем повседневные единицы измерения.Технически в «золотом» бизнесе используется другая единица измерения, и за «золотой» фунт принимается 12 унций. Это порождает старую загадку — что весит больше фунта золота или фунта перьев? Поскольку золото обычно измеряется в тройской системе и весит всего 12 унций, фунт перьев весит больше.

(Плотности легко доступны в книгах по физике и в Интернете. Одним из таких ресурсов является www.webelements.com. Этот сайт предоставляет множество физико-химических данных для каждого элемента.)

фактов о ртути (Hg) | Живая наука

Меркурий выглядит красиво в своей блестящей, быстро движущейся жидкой форме, но не трогайте! Он может быть чрезвычайно ядовитым для человека.

Символ Hg, которым известна ртуть, происходит от ее греческого названия hydrargyrum , что означает «жидкое серебро», что отражает его блестящую поверхность. Этот элемент также известен как ртуть из-за своей мобильности. Ртуть, названная в честь самой быстро движущейся планеты Солнечной системы, была известна человечеству на протяжении веков.Фактически, доказательства его использования были найдены в Китае, Индии и Египте, а следы ртути были найдены в египетских гробницах возрастом 3500 лет.

Ртуть — очень токсичный элемент. Он может попасть в организм через открытую рану, вдыхая или проглатывая ее. Затем он может вызвать повреждение нервов, печени и почек, а также ряд других симптомов.

Несмотря на свои токсичные качества, ртуть все же может быть нам полезна. По данным Колледжа природных ресурсов Калифорнийского университета в Беркли (CNR), этот элемент проводит электричество и используется в электрических переключателях термостатов и некоторых типах будильников с будильником. находится в новых лампах — компактных люминесцентных лампах », где пары ртути являются одним из используемых химикатов, — сказал Дэниел Кинг, доцент химии в Университете Дрекселя.

По данным лаборатории Джефферсона, из-за своей высокой плотности и компактности ртуть также используется для изготовления термометров, барометров и других научных инструментов. Однако из соображений безопасности потребительское использование ртути в термометрах с годами стало менее распространенным, поскольку были введены цифровые термометры. В 2008 году 13 штатов приняли законы, ограничивающие производство, продажу и / или распространение термометров для ртутной лихорадки: Калифорния, Коннектикут, Иллинойс, Индиана, Мэн, Мэриленд, Массачусетс, Мичиган, Миннесота, Нью-Гэмпшир, Род-Айленд, Орегон, Вашингтон, США. Об этом сообщает агентство по охране окружающей среды.

Только факты

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 80
  • Атомный символ (в Периодической таблице элементов): Hg
  • Атомный вес (средняя масса атома): 200,59
  • Плотность : 13,5336 граммов на кубический сантиметр
  • Фаза при комнатной температуре: жидкость
  • Точка плавления: минус 37,8 градуса по Фаренгейту (минус 38,83 градуса Цельсия)
  • Точка кипения: 674,11 F (356,73 C)
  • Количество изотопов (одинаковых атомов) элемент с другим числом нейтронов): 34.Количество стабильных изотопов: 7
  • Наиболее распространенный изотоп: 202Hg (естественное содержание 29,9%)

Ртуть обычно находится в форме обыкновенной руды киновари — сульфита ртути — и редко встречается сама по себе. Чтобы извлечь чистую ртуть, руду измельчают и нагревают до температуры около 1076 градусов по Фаренгейту (580 градусов по Цельсию) с кислородом, присутствующим в процессе. Согласно CNR, пары ртути улетучиваются из руд, а диоксид серы удаляется. Металл конденсируют и промывают азотной кислотой для его очистки, а затем перегоняют.

Ртуть может образовывать сплавы с золотом, серебром, цинком и кадмием, которые называются амальгамами. Благодаря этим амальгамам ртуть может использоваться для извлечения золота из горных пород. Когда ртуть вступает в контакт с золотом, золото растворяется в ртути, а затем они разделяются, и ртуть отгоняется.

Ртуть также образует соединения с другими элементами. Интересно, что одно из таких соединений — нитрат ртути — сыграло роль в появлении термина «сумасшедший как шляпник».«

« Ртуть фактически использовалась при изготовлении шляп из шкурок животных », — сказал Кинг. В 18 веке люди использовали соединение нитрата ртути для очистки шкурок, прежде чем превращать их в шляпы.

« И они обнаружили, что «Большой процент людей, которые работали с этими химическими веществами, в конечном итоге страдали от повреждения мозга», — сказал он. «Таким образом, термин« сумасшедший как шляпник »на самом деле происходит от воздействия ртути».

Другие распространенные соединения ртути включают хлорид ртути ( HgCl 2 ) — очень ядовитая соль, которая когда-то использовалась как дезинфицирующее средство для ран.Другой пример — хлорид ртути (Hg 2 Cl 2 ), также известный как каломель — антисептик, используемый для уничтожения бактерий, по данным лаборатории Джефферсона. Сульфид ртути (HgS) используется для создания красного пигмента краски, называемого киноварью. а оксид ртути (HgO) используется для изготовления ртутных батарей.

Кто знал?

  • По данным Королевского химического общества, киноварь или киноварь использовалась художниками эпохи палеолита для украшения пещер в Испании и Франции 30 000 лет назад.
  • Алхимики считали, что ртуть можно превратить в золото в сочетании с другими металлами.
  • Ртуть была основным средством лечения сифилиса до начала 20 века. Его употребляли в виде таблеток, каломели, мазей и паровых бань. По данным библиотеки Гарвардского университета, побочные эффекты этого токсичного «лечения» включали потерю зубов, изъязвления, неврологические повреждения и даже смерть.
  • По данным CNR, ртуть действительно тяжелая, поскольку она весит в 13,6 раз больше, чем тот же объем воды.
  • Ко-Хунг, выдающийся китайский алхимик, живший в четвертом веке, пытался размазать ртутью ноги людей, поскольку считал, что это позволит им ходить по воде. Он также поместил его на пороге, чтобы не допустить воров, и даже попытался объединить его с малиновым соком, надеясь, что это поможет пожилым мужчинам зачать детей, согласно Программе исследований суперфонда токсичных металлов Дартмута (SRP).
  • Меркурий составляет всего 0,5 частей на миллион земной коры, а это означает, что, по данным CNR, она меньше, чем уран, но более распространена, чем золото или серебро.
  • По данным SRP, римляне использовали ртутные рудники в качестве пенитенциарных учреждений для преступников и рабов. Как и следовало ожидать, продолжительность жизни заключенных была короткой из-за высокой вероятности отравления.
  • Ртуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при комнатной температуре.

Текущие исследования

Из-за токсичного потенциала ртути исследователи продолжают спотыкаться о том, каким образом этот элемент может быть вредным для человека и окружающей среды. Например, ученые спорили о потенциальной токсичности амальгамы, используемой в зубных пломбах, которые содержат около 50 процентов ртути.В обзоре литературы, опубликованном в 2005 году в журнале Gesundheitswesen, исследователи обнаружили, что воздействие ртути в зубных пломбах может привести к проблемам с почками и аутоиммунитетом, нейроповеденческим изменениям и даже к аутизму. «Удаление зубной амальгамы приводит к необратимому улучшению различных хронических жалоб у значительного числа пациентов в различных исследованиях», — пишут авторы в обзоре.

Однако в другом обзоре, опубликованном в Журнале Канадской стоматологической ассоциации, исследователи пришли к другому выводу, заявив, что: «Количество ртути, выделяемой из зубной амальгамы, минимально; у человека должно быть 490 поверхностей амальгамы для должно быть достаточно паров ртути и ионной ртути, выделяемой из амальгамных пломб, чтобы соответствовать требованиям к максимальному воздействию.«

После анализа научных данных FDA пришло к выводу, что« зубные пломбы из амальгамы безопасны для взрослых и детей в возрасте от 6 лет и старше », согласно веб-сайту агентства.

Также растет количество исследований по метилртути — наиболее токсичной форме. ртути — и ее вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Люди подвергаются воздействию метилртути в основном в результате употребления в пищу зараженной рыбы и морепродуктов, которые собирают токсичное соединение из океана. Элементарная ртуть, та же форма ртути, которая содержится в термометрах , превращается в метилртуть океанскими бактериями.

«Он [метилртуть] ​​накапливается в более мелкой рыбе, которую затем поедает более крупная рыба, и продвигается вверх по пищевой цепочке» в процессе, называемом биоаккумуляцией, — сказал Кинг. По данным Геологической службы США, метилртуть особенно опасна для развивающихся эмбрионов, которые в 5-10 раз более чувствительны к ее разрушающему воздействию на нервную систему, чем взрослые.

Ртуть попадает в океаны из множества источников, таких как загрязнение воздуха и воды, а также природные минералы.Например, большая часть ртути в северной части Тихого океана поступает из загрязнения воздуха, особенно электростанций в Азии, согласно исследованию, опубликованному в августе 2013 года в журнале Nature Geoscience. В другом исследовании, опубликованном в мае 2009 года в журнале Global Biogeochemical Cycle, исследователи подсчитали, что уровни ртути в северной части Тихого океана могут удвоиться к 2050 году, если антропогенные выбросы продолжатся с нынешних темпов.

Дополнительные ресурсы

  • Посмотрите это классное видео, в котором показано, как золото растворяется в ртути.
  • Вот дополнительная информация о ртути из лаборатории Джефферсона.
  • На этом видео показано, какое усилие требуется, чтобы погрузить мяч для гольфа и мяч для настольного тенниса в жидкую ртуть.

Следите за Live Science @livescience , Facebook и Google+ .

Ртуть весит больше воды? — MVOrganizing

Ртуть весит больше воды?

Ртуть — очень плотный, тяжелый серебристо-белый металл, жидкий при комнатной температуре.Ртуть имеет плотность 13,5 г / мл, что примерно в 13,5 раз плотнее воды (1,0 г / мл), поэтому такое небольшое количество ртути кажется неожиданно тяжелым.

Почему у Меркурия самая высокая плотность?

В: Почему Меркурий такой плотный? Меркурий плотный, потому что его тяжелое железное ядро ​​составляет почти две трети массы планеты, что более чем в два раза превышает отношение ядра к массе Земли, Венеры или Марса.

Почему Меркурий плавает на воде?

Это происходит потому, что плотность ртути 13.3) 13,5 и человеческое тело (65-80% воды) около 1,0. Объект с более низкой плотностью будет плавать или, по крайней мере, не тонуть (оставаться в плавучести) поверх материала с более высокой плотностью.

Можно ли плавать в ртути?

Да. Ртуть в 13,6 раз плотнее воды (вопросы и ответы: жидкости более плотные, чем вода или спирт), так что да, вы можете ходить по бассейну, наполненному ртутью (если вы не потеряли равновесие и не упали). Но ртуть может вызвать отравление ртутью (отравление ртутью) при попадании внутрь или всасывании через кожу.

Можете ли вы утонуть в ртути?

Ртуть — металлический элемент и имеет плотность 13,5 грамма на кубический сантиметр (0,49 фунта на кубический дюйм). Это означает, что плотность ртути примерно в 13 раз больше, чем у воды. Поэтому некоторые предметы, тонущие в воде, будут плавать на ртути, в том числе кусочки свинца, серебра и стали.

Можете ли вы сесть на Меркурий?

Однако поверхностное натяжение ртути всего в 7 раз больше, чем поверхностное натяжение воды, поэтому маловероятно, чтобы человек мог ходить или бегать по ртути, не повредив ее поверхность (если только невозможно изобрести какое-нибудь хитроумное приспособление, подобное снегоступам). для увеличения подъемной силы, обеспечиваемой поверхностным натяжением).

Что, если вы упали в Меркурий?

Значит, вы, скорее всего, упадете на спину или живот. Вы все равно не утонете, но теперь все ваше тело будет покрыто жидкой ртутью. Это потому, что простое вдыхание жидких паров ртути приведет к отравлению. Иногда даже быстрее, чем просто прикоснуться к нему.

Будет ли железо плавать или тонуть в ртути?

Кусок железа плотнее воды, поэтому он утонет в воде, так как никакая выталкивающая сила не сможет уравновесить вес куска железа, однако при помещении в ртуть, когда ртуть более плотная, чем кусок железа, кусок железа будет плавать в ртути.

Как набрать вес на Меркурии?

Как можно увеличить удельный вес ртути?

  1. Смешайте с осмием. — Parah3, 7 октября 2016 г., 21:48.
  2. Gold может быть более дешевым вариантом. — Иван Неретин, 7 октября 2016 г., 21:52.
  3. Является ли смесь жидкой при комнатной температуре?
  4. @IvanNeretin не обязательно.
  5. Вместо этого используйте 203Hg.

Что тяжелее ртути или золота?

Атом золота легче атома свинца; однако золото более плотное, чем ртуть, поэтому кубический сантиметр золота тяжелее кубического сантиметра ртути.

Плавит ли чистое золото?

Золото гидрофобно: оно отталкивает воду. Из-за этого, даже если сначала кусок золота полностью погрузится в воду, если он приблизится к поверхности, он сбросит воду над собой и поплывет. Поскольку большая часть россыпного золота плоская и тонкая, его вес невелик по сравнению с его окружностью, поэтому оно обычно плавает.

Всегда ли штампуют настоящее золото?

Почти все настоящее золото имеет клеймо, указывающее вес ювелирных изделий в каратах, например 10 или 14 карат.999 ″ или «1.000» — это чистое золото, то есть 24 карата. Тем не менее, если на ювелирном изделии нет этого штампа, это не обязательно является положительным доказательством того, что изделие изготовлено из поддельного золота.

Плотность | Химия для неосновных

Цели обучения

  • Определите плотность.
  • Используйте физические измерения для расчета плотности.
  • Используйте значения плотности для вычисления массы или объема.

Как бревна остаются на плаву в воде?

После того, как деревья вырублены, лесозаготовительные компании часто перемещают эти материалы по реке на лесопилку, где они могут быть преобразованы в строительные материалы или другие продукты.Бревна плавают по воде, потому что они менее плотны, чем вода, в которой они находятся. Знание плотности важно для определения характеристик и разделения материалов. Информация о плотности позволяет нам делать прогнозы о поведении материи.

Мяч для гольфа и мяч для настольного тенниса примерно одинакового размера. Однако мяч для гольфа намного тяжелее мяча для настольного тенниса. Теперь представьте себе шар такого же размера, сделанный из свинца. Это действительно было бы очень тяжело! Что мы сравниваем? Сравнивая массу объекта с его размером, мы изучаем свойство, называемое плотностью . Плотность — это отношение массы объекта к его объему.

[латекс] \ text {Density} = \ frac {\ text {mass}} {\ text {volume}} [/ latex]

Плотность — это интенсивное свойство, означающее, что она не зависит от количества материала, присутствующего в образце. Вода имеет плотность 1,0 г / мл. Эта плотность одинакова, независимо от того, есть ли у вас небольшой стакан воды или бассейн, полный воды. Плотность — это свойство, которое является постоянным для конкретной сущности изучаемого вещества.

Единицами плотности в системе СИ являются килограммы на кубический метр (кг / м 3 ), поскольку кг и м являются единицами измерения массы и длины в системе СИ соответственно. При повседневном использовании в лаборатории это устройство неприемлемо большого размера. Большинство твердых веществ и жидкостей имеют плотность, которую удобно выражать в граммах на кубический сантиметр (г / см 3 ). Поскольку кубический сантиметр равен миллилитру, единицы плотности также могут быть выражены в г / мл. Газы намного менее плотны, чем твердые тела и жидкости, поэтому их плотность часто указывается в г / л.Плотность некоторых распространенных веществ при 20 ° C приведена в таблице ниже.

Плотности некоторых распространенных веществ
Жидкости и твердые вещества Плотность при 20 ° C (г / мл) Газы Плотность при 20 ° C (г / л)
этанол 0,79 Водород 0,084
Лед (0 ° C) 0.917 Гелий 0,166
Кукурузное масло 0,922 Воздух 1,20
Вода 0,998 Кислород 1,33
Вода (4 ° C) 1.000 Двуокись углерода 1,83
Кукурузный сироп 1,36 Радон 9,23
Алюминий 2,70
Медь 8.92
Свинец 11,35
Меркурий 13,6
Золото 19,3

Поскольку большинство материалов расширяются при повышении температуры, плотность вещества зависит от температуры и обычно уменьшается при повышении температуры.

Вы знаете, что лед плавает в воде, и из таблицы видно, что лед менее плотный.В качестве альтернативы кукурузный сироп, будучи более плотным, тонет, если его поместить в воду.

Пример задачи: расчет плотности

Образец металлического цинка массой 18,2 г имеет объем 2,55 см 3 . Рассчитайте плотность цинка.

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

  • масса = 18,2 г
  • объем = 2,55 см 3

Неизвестно

Используйте уравнение плотности, [latex] \ displaystyle {D} = \ frac {m} {V} [/ latex], чтобы решить проблему.3 [/ латекс]

Шаг 3. Подумайте о своем результате.

Если 1 см 3 цинка имеет массу около 7 граммов, то 2 с половиной см 3 будут иметь массу примерно в 2 с половиной раза больше. Ожидается, что металлы будут иметь плотность выше, чем у воды, а плотность цинка будет в пределах диапазона других металлов, перечисленных выше

.

Поскольку значения плотности известны для многих веществ, плотность может использоваться для определения неизвестной массы или неизвестного объема.Размерный анализ будет использоваться, чтобы гарантировать, что единицы отменяются надлежащим образом.

Проблема с образцом: Использование плотности для определения массы и объема
  1. Какова масса 2,49 см 3 алюминия?
  2. Что такое 50,0 г алюминия?

Шаг 1. Составьте список известных количеств и спланируйте проблему.

Известный

  • плотность = 2,70 г / см 3
  • 1. объем = 2.3 [/ латекс]
  • В задаче 1 масса равна плотности, умноженной на объем. В задаче 2 объем равен массе, деленной на плотность.

    Шаг 3. Подумайте о своих результатах.

    Поскольку масса 1 см 3 алюминия составляет 2,70 г, масса около 2,5 см 3 должна быть примерно в 2,5 раза больше. 50 г алюминия значительно превышают его плотность, поэтому это количество должно занимать относительно большой объем.

    Сводка

    • Плотность — это отношение массы объекта к его объему.
    • Газы имеют меньшую плотность, чем твердые или жидкие
    • И жидкие, и твердые материалы могут иметь различную плотность
    • Для жидкостей и газов температура в некоторой степени влияет на плотность.

    Практика

    Вы можете провести эксперимент по плотности, чтобы идентифицировать загадочный объект онлайн. Найдите эту симуляцию на

    http: // phet.colorado.edu/en/simulation/de density

    Обзор

    1. Определите плотность .
    2. Являются ли газы более или менее плотными, чем жидкости или твердые тела при комнатной температуре?
    3. Как температура влияет на плотность материала?
    4. Определенная жидкая проба имеет объем 14,7 мл и массу 22,8 грамма. Рассчитайте плотность.
    5. Материал с плотностью 2,7 г / мл занимает 35,6 мл. Сколько граммов материала?
    6. Определенный материал имеет плотность 19.3 г / мл. Какой материал?

    Глоссарий

    • плотность: Отношение массы объекта к его объему. [латекс] \ displaystyle \ text {Density} = \ frac {\ text {mass}} {\ text {volume}} [/ latex]. Плотность — это интенсивное свойство, означающее, что она не зависит от количества материала, присутствующего в образце.

    Ртуть (металл) — обзор

    Введение

    С давних времен известно, что металлическая ртуть соединяется с другими металлами с образованием твердых амальгам.Китайцы во времена династии Тан в 7 веке нашей эры, возможно, были первыми, кто использовал композиции амальгамы для восстановления структуры и функции разрушенных зубов. Современные реставрации из амальгамы в стоматологии появились примерно в 1818 году, когда они были заново изобретены парижским врачом Луи Регнартом. До амальгамы зубные пломбы изготавливались из различных материалов, включая золотую фольгу и смеси расплавленных металлов. Первое было дорогим, второе — болезненным. Использование амальгамы в стоматологии вызывает споры примерно с 1830-х годов, отчасти из-за того, что это угрожает выгодному использованию золота в качестве пломбировочного материала, а также из-за опасений по поводу здоровья, связанных с ртутью.Стоматологическая амальгама была представлена ​​в США в 1833 году братьями Кроукур, которые назвали ее «Royal Mineral Succedaneum» (что означает «заменитель золота»). Братья за короткое время заработали много денег, обращаясь к более состоятельным пациентам, но их сомнительные методы привели к увеличению уровня сопротивления амальгаме.

    Споры возродились за последние 40 лет или около того, поскольку методы аналитической химии стали достаточно чувствительными, чтобы показать непрерывное выделение ртути из зубных пломб.Часть этой ртути всасывается в организм, и исследования неоднократно подтверждали, что амальгамы представляют собой основной источник воздействия неорганической ртути на население, не подвергающееся профессиональному воздействию.

    Группы экспертов, созданные различными международными и регулирующими органами, рассмотрели доказательства того, могут ли реставрации из амальгамы причинить вред здоровью. Эти группы обычно приходили к выводу, что не было доказательств вредного воздействия и, следовательно, нет оснований рекомендовать не продолжать использование амальгам.Однако в 2006 году Dental Products Panel, консультативный комитет FDA, пришел к выводу, что имеющиеся данные о зубных амальгамах «не подтверждают и не опровергают неблагоприятных последствий для здоровья». В ответ в июле 2009 года FDA классифицировало стоматологическую амальгаму как медицинское изделие класса II (умеренный риск) и ввело несколько требований к маркировке продуктов из амальгамы. В то же время агентство пришло к выводу, что «воздействие паров ртути из зубной амальгамы не подвергает людей в возрасте шести лет и старше риску неблагоприятных последствий для здоровья, связанных с ртутью».«Это остается позицией агентства.

    В настоящее время пломбы из амальгамы содержат около 50% ртути, остальное в основном серебро, с небольшими количествами меди, олова или цинка. Хотя альтернативные пломбировочные материалы становятся все более доступными, амальгама остается популярной из-за ее сравнительной дешевизны, долговечности, простоты использования и потому, что она меньше подвержена влиянию влаги, чем другие материалы.

    В 2013 году Минаматская конвенция по ртути, направленная на сокращение воздействия и выбросов ртути и ее соединений, была подписана представителями большинства стран мира.Он содержит специальные положения для зубных амальгам, состоящие из девяти мер, которые страны обязывают принимать в зависимости от их обстоятельств. Сюда входят национальные цели по профилактике кариеса зубов и поощрение использования экономичных и клинически эффективных альтернатив для восстановления зубов. Каждый ратифицировавший конвенцию обязан реализовать как минимум две из этих мер.

    Хотя существует общее мнение о том, что использование стоматологических амальгам сокращается во всем мире, они остаются наиболее часто используемым пломбировочным материалом для боковых зубов, особенно в странах с низким и средним уровнем доходов.До принятия Минаматской конвенции несколько стран, в основном скандинавских, запретили использование пломб из амальгамы, особенно из-за опасений по поводу потенциального загрязнения окружающей среды ртутью. Было подсчитано, что ежегодно около 7000 кг связанной с амальгамой ртути выбрасывается из крематориев по всему миру, что составляет около 0,8% антропогенных выбросов ртути в окружающую среду.

    Помимо проблем со здоровьем, связанных с высвобождением ртути из амальгам, другие недостатки являются эстетическими из-за цвета пломб, и, поскольку амальгама не имеет естественного прилегания к зубам, необходимо удалить более здоровый зуб, чтобы обеспечить механическую опору. для пломбирования амальгамы.Реставрации из композитных материалов и иономерного цемента намного ближе к цвету зубов и адгезивно связываются со здоровым дентином. Однако эти альтернативы, как правило, не так надежны, как пломбы из амальгамы, и требуют более частой замены, хотя материалы постоянно улучшаются. Альтернативные материалы также обычно значительно дороже реставраций из амальгамы. В таблице 1 представлено сравнение основных характеристик пломб из амальгамы и их основной альтернативы — пломб из композитных смол.

    Таблица 1. Сравнение пломб из амальгамы и композитных пломб

    Амальгама Композиты
    Простота использования (для стоматологов) Требуется более высокий уровень квалификации
    Некоторые бактериостатические свойства бактериостатический
    Долговечный В целом менее долговечный, хотя и улучшающийся
    Высокоустойчивый к износу Менее износостойкий
    Устойчивый к влаге Не устойчивый к влаге
    Относительно недорогой Замечательно дорого
    Внешний вид неэстетичный Эстетический внешний вид
    Требуется дополнительное удаление здоровых тканей зуба для обеспечения механического захвата Удаление только разрушенных тканей
    Неполные данные о токсичных опасностях Inco полные данные о токсичных опасностях
    Загрязнение окружающей среды ртутью (амальгама и кремация отходов) вызывает озабоченность Загрязнение не вызывает беспокойства

    То, что пломбы из амальгамы подвергаются воздействию ртути, больше не является проблемой.Вопрос в том, наносит ли это воздействие вред здоровью. На этот вопрос важен научно обоснованный ответ. Если последствия для здоровья все же имеют место, то могут пострадать многие сотни миллионов людей. Не переусердствуя с аналогией, скажем, что опыт добавления свинца в бензин, который долгое время считался не имеющим токсикологических последствий, учит нас важности тщательного изучения воздействия токсичных металлов на низкоуровневое население. С другой стороны, если пломбы из амальгамы безопасны, то ненужные ограничения на их использование могут иметь серьезные экономические последствия и последствия для здоровья населения.Если бы реставрации из амальгамы были запрещены, стоматологическое лечение, вероятно, стало бы непомерно дорогим для некоторых или многих людей.

    Действие неорганической ртути на нервную и почечную системы установлено давно. Однако ртуть также может влиять на иммунную, сердечно-сосудистую, дыхательную, гематологическую, желудочно-кишечную и репродуктивную системы. Связывание ртути с сульфгидрильными группами ферментов может быть медиатором многих из этих эффектов. Большая часть информации о последствиях воздействия неорганической ртути на здоровье получена из исследований населения, подвергающегося профессиональному облучению.Эта информация актуальна для оценки возможности нанесения пломбами амальгамы вреда здоровью, но поскольку в группе людей с реставрациями из амальгамы есть более молодые, пожилые и, возможно, более восприимчивые люди, чем у людей, подвергшихся профессиональному воздействию, и потому что воздействие реставраций из амальгамы может быть прекращено. В течение более длительного периода времени важно, чтобы безопасность амальгам была подтверждена популяционными эпидемиологическими исследованиями.

    В этой статье рассматриваются доказательства безопасности зубных пломб из амальгамы и основаны на исследованиях других групп, подверженных воздействию неорганической ртути, поскольку они могут внести полезный вклад в обсуждение.Воздействие органических соединений ртути (например, из рыбы или консервантов для вакцин) не рассматривается, поскольку природа их токсичности сильно отличается от токсичности неорганической ртути.

    Признаки и симптомы отравления неорганической ртутью, иногда называемой «ртутью», хорошо известны. В зависимости от воздействия, к ним относятся эретизм (психотические симптомы, включая чрезмерную робость, тревогу, желание оставаться незамеченным и ненавязчивым, патологический страх насмешек с резким выходом из себя при критике), интенционный тремор, стоматит, гингивит и чрезмерное раздражение. слюноотделение.Эти проявления токсичности ртути не обсуждаются в этой статье, поскольку уровни воздействия ртути из реставраций из амальгамы обычно считаются недостаточными для их возникновения. Акцент здесь делается на (i) возможных эффектах ртути, относительно которых существует большая неопределенность, таких как сердечно-сосудистые заболевания, нейродегенеративные заболевания, репродуктивные эффекты и эффекты у детей; и (ii) токсические эффекты ртути, о которых известно, но в отношении которых ведутся споры о том, вызваны ли они уровнями воздействия ртути, которые могут вызвать реставрации из амальгамы (e.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *