Как классифицируют металлы по плотности


Таблицы плотности металлов и сплавов

Плотность это величина, определяющая отношения массы материала к занимаемому объему. В таблицах представлены значения плотности в г/см3 чистых металлов, нержавеющих и конструкционных сталей, сплавов цветных металлов. Величины усредненные и варьируются от среды и условий измерения.

Плотность чистых металлов

Наименование материала, марка Плотность ρ, кг/м3
Алюминий 2700
Бериллий 1840
Ванадий 6500-7100
Висмут 9800
Вольфрам 19300
Галлий 5910
Гафний 13090
Германий 5330
Золото 19320
Индий 7360
Иридий 22400
Кадмий 8640
Кобальт 8900
Кремний 2550
Литий 530
Магний 1740
Медь 8940
Молибден 10300
Марганец 7200-7400
Натрий 970
Никель 8900
Олово 7300
Палладий 12000
Платина 21200-21500
Рений 21000
Родий 12480
Ртуть 13600
Рубидий 1520
Рутений 12450
Свинец 11370
Серебро 10500
Талий 11850
Тантал 16600
Теллур 6250
Титан 4500
Хром 7140
Цинк 7130
Цирконий 6530

 

Плотность черных металлов

Наименование материала, марка Плотность ρ, кг/м3
Сталь 10 ГОСТ 1050-88 7856
Сталь 20 ГОСТ 1050-88 7859
Сталь 40 ГОСТ 1050-88 7850
Сталь 60 ГОСТ 1050-88 7800
С235-С375 ГОСТ 27772-88 7850
Ст3пс ГОСТ 380-2005 7850
Чугун ковкий КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79 7000
Чугун высокопрочный ВЧ35 ГОСТ 7293-85 7200
Чугун серый СЧ10 ГОСТ 1412-85 6800
Чугун серый СЧ20 ГОСТ 1412-85 7100
Чугун серый СЧ30 ГОСТ 1412-85 7300

 

Плотность нержавеющих сталей

Наименование материала, марка Плотность ρ, кг/м3
04Х18Н10 7900
08Х13 7700
08Х17Т 7700
08Х20Н14С2 7700
08Х18Н10 7900
08Х18Н10Т 7900
08Х18Н12Т 7950
08Х17Н15М3Т 8100
08Х22Н6Т 7600
08Х18Н12Б 7900
10Х17Н13М2Т 8000
10Х23Н18 7950
12Х13 7700
12Х17 7700
12Х18Н10Т 7900
12Х18Н12Т 7900
12Х18Н9 7900
15Х25Т 7600

 

Плотность сплавов цветных металлов

Наименование материала, марка Плотность ρ, кг/м3
АЛ1 2750
АЛ2 2650
АЛ3 2700
АЛ4 2650
АЛ5 2680
АЛ7 2800
АЛ8 2550
АЛ9 (АК7ч) 2660
АЛ11 (АК7Ц9) 2940
АЛ13 (АМг5К) 2600
АЛ19 (АМ5) 2780
АЛ21 2830
АЛ22 (АМг11) 2500
АЛ24 (АЦ4Мг) 2740
АЛ25 2720
Б88 7350
Б83 7380
Б83С 7400
БН 9500
Б16 9290
БС6 10050
БрАмц9-2Л 7600
БрАЖ9-4Л 7600
БрАМЖ10-4-4Л 7600
БрС30 9400
БрА5 8200
БрА7 7800
БрАмц9-2 7600
БрАЖ9-4 7600
БрАЖМц10-3-1,5 7500
БрАЖН10-4-4 7500
БрБ2 8200
БрБНТ1,7 8200
БрБНТ1,9 8200
БрКМц3-1 8400
БрКН1-3 8600
БрМц5 8600
БрОФ8-0,3 8600
БрОФ7-0,2 8600
БрОФ6,5-0,4 8700
БрОФ6,5-0,15 8800
БрОФ4-0,25 8900
БрОЦ4-3 8800
БрОЦС4-4-2,5 8900
БрОЦС4-4-4 9100
БрО3Ц7С5Н1 8840
БрО3Ц12С5 8690
БрО5Ц5С5 8840
БрО4Ц4С17 9000
БрО4Ц7С5 8700
БрБ2 8200
БрБНТ1,9 8200
БрБНТ1,7 8200
ЛЦ16К4 8300
ЛЦ14К3С3 8600
ЛЦ23А6Ж3Мц2 8500
ЛЦ30А3 8500
ЛЦ38Мц2С2 8500
ЛЦ40С 8500
ЛС40д 8500
ЛЦ37Мц2С2К 8500
ЛЦ40Мц3Ж 8500
Л96 8850
Л90 8780
Л85 8750
Л80 8660
Л70 8610
Л68 8600
Л63 8440
Л60 8400
ЛА77-2 8600
ЛАЖ60-1-1 8200
ЛАН59-3-2 8400
ЛЖМц59-1-1 8500
ЛН65-5 8600
ЛМц58-2 8400
ЛМцА57-3-1 8100
Л60, Л63 8400
ЛС59-1 8450
ЛЖС58-1-1 8450
ЛС63-3, ЛМц58-2 8500
ЛЖМц59-1-1 8500
ЛАЖ60-1-1 8200
Мл3 1780
Мл4 1830
Мл5 1810
Мл6 1760
Мл10 1780
Мл11 1800
Мл12 1810
МА1 1760
МА2 1780
МА2-1 1790
МА5 1820
МА8 1780
МА14 1800
Копель МНМц43-0,5 8900
Константан МНМц40-1,5 8900
Мельхиор МнЖМц30-1-1 8900
Сплав МНЖ5-1 8700
Мельхиор МН19 8900
Сплав ТБ МН16 9020
Нейзильбер МНЦ15-20 8700
Куниаль А МНА13-3 8500
Куниаль Б МНА6-1,5 8700
Манганин МНМц3-12 8400
НК 0,2 8900
НМц2,5 8900
НМц5 8800
Алюмель НМцАК2-2-1 8500
Хромель Т НХ9,5 8700
Монель НМЖМц28-2,5-1,5 8800
ЦАМ 9-1,5Л 6200
ЦАМ 9-1,5 6200
ЦАМ 10-5Л 6300
ЦАМ 10-5 6300

 

 

Таблица плотностей металлов и элементов | Инженеры Edge

Связанные ресурсы: материалы

Таблица плотностей металлов и элементов

Инженерные материалы

Таблица плотности металлов и элементов

Плотность определяется как масса на единицу объема

конверсий:

Для плотности в фунт / фут 3 умножьте фунт / дюйм. 3 по 1728 год; для г / см 3 , умножьте плотность в фунтах / дюймах. 3 по 27,68; для кг / м 3 , умножьте плотность в фунтах / дюймах. 3 по 27679,9

Плотность металла / элемента или сплава

Плотность
г / см 3

Плотность
кг / м 3

Актиний

10

10070

Адмиралтейство Латунь

8.5

8525

Алюминий

2,60

2600

Алюминий - 1100

2,7

2720

Алюминий - 6061

2,7

2720

Алюминий - 7050

2.8

2800

Алюминий - 7178

2,8

2830

Алюминиевая бронза (3-10% Al)

7,8 - 8,6

7800–8650

Алюминиевая фольга

2.7

2725

Сурьма

6,68

6680

Бэббит

7,27

7270

Барий

3,62

3595

Бериллий

1.85

1850

Бериллий Медь

8,5

8500

висмут

9,79

9790

Латунь - литье

8,5

8500

Латунь прокатная и тянутая

8.5

8500

Латунь 60/40

8,52

8520

Бронза - свинец

7,7 - 8,7

7700–8700

Бронза - фосфор

8.7–8,9

8700–8900

Бронза (8-14% Sn)

7,4 - 8,9

7400–8900

Кадмий

8,69

8690

цезий

1.87

1870

Кальций

1,54

1540

Чугун

6,85 - 7,75

6850–7750

Церий

6,77

6770

Цезий

1.93

1930

Хром

7,15

7150

Кобальт

8,86

8860

Константан

8,9

8900

Колумбий

8.55

8550

Константан

8,8

8800

Медь

8,96

8960

Мельхиор

8,9

8900

дюралюминий

2.78

2780

Диспрозий

8,55

8550

Электрум

8,5 - 8,8

8500–8800

Эрбий

9,07

9070

Европий

5.24

5240

Гадолиний

7,90

7900

Галлий

5,91

5910

Германий

5,3

5300

Золото

19.3

19300

Гафний

13,3

13300

Hatelloy

9,25

9250

Гольмий

8,80

8800

Индий

7.31

7310

Инконель

8,5

8500

Инколой

8,03

8003

Иридий

22,5

22500

Утюг

7.87

7870

лантан

6,15

6150

Свинец

11,3

11 300

Литий

0,53

530

Лютеций

9.84

9840

Магний

1,74

1740

Марганец

7,3

7300

Марганцевая бронза

8,37

8730

Манганин

8.55

8550

Меркурий

13,53

13530

Молибден

10,2

10200

Монель

8,37 - 8,82

8370–8820

Неодим

7.01

7010

Нептуний

20,2

20200

нихром

8,45

8450

Никель

8,90

8900

Никелин

8.7

8700

нимоник

8,1

8100

Ниобий

8,57

8570

Осмий

22,59

22590

Палладий

12.0

12000

Фосфорная бронза

8,9

8900

Платина

21,5

21500

Плутоний

19,7

19700

Полоний

9.20

9200

Калий

0,89

890

празеодим

6,77

6770

Прометий

7,26

7260

Протактиний

15.4

1540

Радий

5

500

Красная латунь

8,75

8720

Рений

20,8

20800

Родий

12.4

12400

Рубидий

1,53

1530

Рутений

12,1

12100

Самарий

7,52

7520

Скандий

2.99

2990

Серебро

10,5

10500

Натрий

0,97

970

Припой 50/50 Pb Sn

8,88

8880

Нержавеющая сталь

7.48 - 7,950

7480–7950

Сталь

7,860

7860

Стронций

2,64

2640

Тантал

16.4

16400

Технеций

11

11000

Тербий

8,23

8230

Таллий

11,8

11800

торий

11.7

11700

Тулий

9,32

9320

Олово

7,26

7260

Титан

4,51

4510

Вольфрам

19.3

19300

Уран

19,1

19100

Ванадий

6.0

6000

Белый металл

7,05

7050

Кованое железо

7.74

7740

Желтая латунь

8,47

8470

Иттербий

6,90

6900

Иттрий

4,47

4470

цинк

7.14

7140

цирконий

6.52

6520

Связанный:

© Авторское право 2000 -

.

Как определить плотность металла - Канадский институт охраны природы (CCI) Примечания 9/10

Введение

Плотность объекта - это масса объекта, деленная на его объем. Плотность является характеристикой материала, из которого изготовлен объект, и ее значение может помочь идентифицировать материал.

За исключением объектов простой формы, напрямую определить объем сложно. Простой способ определить плотность металлического объекта - взвесить его в воздухе, а затем снова взвесить, когда он будет погружен в жидкость, как описано в разделе «Наука, лежащая в основе измерений плотности».Вода - самая удобная жидкость для использования, но если объект нельзя погрузить в воду, можно использовать органические растворители, такие как этанол или ацетон. Плотность объекта можно рассчитать по двум измерениям веса и плотности жидкости.

При правильном балансе и контейнере подходящего размера этот метод можно использовать для различных объектов: больших и малых, металлических или неметаллических. Этот метод работает для сложных форм, даже для объектов с отверстиями, пока жидкость может проникать и заполнять отверстия.После того, как плотность определена, ее можно сравнить с плотностями известных материалов, чтобы уточнить, из чего может быть сделан объект.

В этом примечании описывается процедура и необходимые материалы для определения плотности металлического объекта. Первым шагом является выполнение процедуры на одном или нескольких металлических объектах известного состава, будь то чистый металл или сплав, чтобы получить опыт использования метода и убедиться, что он используется правильно. Затем можно определить плотность неизвестных металлов.

Методика определения плотности металла

Оборудование и материалы, необходимые для определения плотности

  • Мелкие металлические предметы, которые можно погружать в воду
  • Весы с возможностью взвешивания ниже весов (то есть могут взвешивать предметы, подвешенные под ними) и которые могут измерять с разрешением не менее 0,01 грамма (см. Раздел Весы без взвешивания ниже весов, чтобы узнать, как адаптировать процедуру взвешивания ниже весов баланс)
  • Металлическая проволока для крепления к крючку внутри баланса (хорошо подойдет изогнутая скрепка)
  • Поддерживающая подставка или платформа для удержания весов, чтобы под них можно было подвешивать предметы на крючке
  • Стаканы, достаточно большие, чтобы предметы можно было полностью погрузить без перелива жидкости
  • Опоры для удержания стаканов на нужной высоте под весами
  • Водопроводная вода
  • Калькулятор
  • Нить нейлоновая (e.грамм. леска или аналогичный легкий материал) для подвешивания предметов под весами
  • Одноразовые нитриловые перчатки
  • Дополнительно: зажимы для крепления опоры баланса к краю счетчика

Методика определения плотности при взвешивании ниже весов

  1. Снимите крышку с нижней стороны весов, чтобы открыть крючок внутри.
  2. Поместите весы на подставку с отверстием для доступа к внутреннему крючку.
  3. Присоедините проволочный крюк к внутреннему крюку и затем тарируйте весы (установите на ноль).
  4. Подвесьте какой-либо предмет на крючок под весами, используя нейлоновую нить или аналогичный предмет, и взвесьте его в воздухе. Надевайте перчатки при работе с металлическими предметами, особенно с теми, которые предположительно содержат свинец.
  5. Наполните химический стакан водой и поместите его под весы.
  6. Поднимите стакан до полного погружения объекта. Установите подставку под стакан, чтобы удерживать его на нужной высоте.Убедитесь, что под объектом или в пустотах внутри объекта нет пузырей.
  7. Взвесьте погруженный объект.
  8. Рассчитайте плотность, используя приведенное ниже уравнение.
  9. Сравните рассчитанную плотность с известными значениями плотности металлов и сплавов, используя приведенную ниже таблицу или более полные списки, доступные в справочных материалах.
  10. Повторите шаги 4–9 с остальными объектами.

Расчет плотности

Плотность ρ объекта или материала определяется как масса m, деленная на объем V; в символах ρ = m / V.Если объект взвешивается в воздухе, чтобы определить его фактическую массу, и взвешивается в жидкости, чтобы определить его (кажущуюся) массу в жидкости, то плотность объекта определяется по формуле:

Плотность воды 0,998 г / см 3 при 20 ° C и 0,997 г / см 3 при 25 ° C.

Результаты процедуры

Примеры объектов

На рис. 1 показаны примеры восьми различных металлических образцов, использованных для демонстрации этой процедуры.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы.CCI 120260-0358
Рис. 1. Металлические предметы, используемые для демонстрации процедуры.

Измеренные плотности металлических образцов на Рисунке 1 представлены ниже.

В верхнем ряду слева направо:

  1. Вероятно, чугун (7,13 г / см 3 )
  2. Алюминий высокой чистоты (2,70 г / см 3 )
  3. Красноватый медный сплав (возможно, 85% меди и 15% цинка, 8,23 г / см 3 )
  4. Медь высокой чистоты (8.88 г / см 3 )

В нижнем ряду слева направо:

  1. Цинковое литье (сплав неизвестен, 7,09 г / см 3 )
  2. Свинец высокой чистоты (11,20 г / см 3 )
  3. Олово высокой чистоты (7,27 г / см 3 )
  4. Желтый картридж, латунь (70% меди и 30% цинка, 8,45 г / см 3 )

В каждом образце плотность определялась по приведенной выше формуле. Например, для алюминиевого объекта (б) масса оказалась равной 110.18 г в воздухе и 69,45 г в воде, что дает плотность 2,70 г / см. 3 . Для чугунного объекта (а) масса составила 209,47 г в воздухе и 180,13 г в воде, что дает 7,13 г / см 3 . Для свинцового объекта (f) масса составила 102,44 г в воздухе и 93,31 г в воде, что дает 11,20 г / см 3 .

Измеренные плотности алюминия, чугуна и свинца (2,70, 7,13 и 11,20 г / см 3 ) близки к известным значениям плотности (2,71, 7,20 и 11,33 г / см 3 из таблицы 1).Таким образом, предметы из алюминия и свинца легко идентифицируются по плотности.

Для чугунного изделия одной плотности недостаточно, чтобы исключить другие металлы, такие как цинк (известная плотность 7,13 г / см 3 ). Когда плотность неизвестного металла приближается к плотности нескольких металлов и сплавов (например, цинка, железа и олова), тогда необходимо определить другие свойства, такие как магнетизм и цвет, чтобы помочь идентифицировать его.

Известная плотность выбранных металлов и сплавов

Известная плотность выбранных металлов и сплавов приведена в таблице 1 в порядке возрастания плотности (ASTM 2006, Lide 1998).

Таблица 1: известная плотность выбранных металлов и сплавов
Металл или сплав Плотность (г / см 3 )
Алюминий 2,71
Алюминиевые сплавы 2,66–2,84
цинк 7,13
Чугун (серое литье) 7,20
Олово 7.30
Сталь (углеродистая) 7,86
Нержавеющая сталь 7,65–8,03
Латунь (картридж: 70% меди, 30% цинка) 8,52
Латунь (красный: 85% меди, 15% цинка) 8,75
Нейзильбер (65% меди, 18% никеля, 17% цинка) 8,75
Бронза (85% меди, 5% олова, 5% цинка, 5% свинца) 8.80
Никель 8,89
Медь 8,94
Серебро 10,49
Свинец 11,33
Золото 19,30
Реквизиты баланса

Весы с возможностью взвешивания под весами обычно поставляются с крышкой под внутренним крючком.На рис. 2 показан пример расположения крышки на дне весов.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0359
Рис. 2. Весы с возможностью взвешивания под весами.

На рис. 3 показан увеличенный вид с закрытой крышкой; на рис. 4 крышка открыта, чтобы обнажить внутренний крючок.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0360
Рис. 3. Деталь нижней стороны весов с подвижной металлической крышкой, закрывающей внутренний крюк.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0361
Рис. 4. Деталь нижней стороны весов, показывающий внутренний крючок после поворота металлической крышки.

На рисунке 5 показана металлическая проволока, изогнутая в виде крючков на обоих концах. На рис. 6 показан крючок на одном конце проволоки, прикрепленный к внутреннему крючку внутри весов.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0363
Рис. 5. Проволока с загнутыми концами в виде крючка.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0362
Рис. 6. Деталь проволоки, загнутой в крючки с обоих концов. Верхний конец крючка прикреплен к другому крючку внутри весов.

На рис. 7 показаны весы, которые устанавливаются на подставку из оргстекла с прорезью в верхней части. Отверстие обеспечивает доступ к крючку на нижней стороне весов.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0365
Рисунок 7.Весы устанавливаются на подставку из оргстекла с крюком, который вот-вот пройдет через отверстие в подставке.

На рис. 8 показаны весы на подставке из оргстекла с прямоугольным купоном из чистой меди, взвешиваемым на воздухе. На рисунке 9 показаны весы на стенде из оргстекла с прямоугольным купоном из чистой меди, взвешиваемым в воде. Меньшая подставка из оргстекла используется для поддержки стакана на нужной высоте.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы.CCI 120260-0366
Рис. 8. Прямоугольный купон чистой меди, взвешиваемой на воздухе.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0367
Рис. 9. Прямоугольный купон из чистой меди, погруженной в воду.

На рисунке 10 показан пример объекта с отверстием, в котором застряли пузырьки воздуха. Будьте осторожны, чтобы не захватить предметом пузырьки воздуха, так как это приведет к неточному показанию.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы.CCI 120260-0375
Рис. 10. Три пузырька воздуха застряли в отверстии.

Дополнительная информация

Использование других растворителей, кроме воды

Если погружать какой-либо предмет в воду, например железо, нецелесообразно, поскольку он очень подвержен коррозии, можно использовать органический растворитель, такой как ацетон или безводный этанол. Необходимо использовать надлежащую вентиляцию и соответствующие средства индивидуальной защиты. Обратитесь к паспорту безопасности (SDS) конкретного растворителя для рекомендованного оборудования.Плотность ацетона составляет 0,790 г / см 3 , а плотность безводного этанола составляет 0,789 г / см 3 , оба при 20 ° C. Тем, кому может понадобиться использовать одну из этих жидкостей, попробуйте измерить плотность объекта, используя воду и одну из этих жидкостей, и сравните результаты.

Советы по настройке весов
Альтернативная подставка для весов

Лист фанеры с отверстием можно прижать к краю прилавка, если нет подставки для балансировки (Рисунок 11).

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0296
Рис. 11. Платформа для весов, сделанная из фанеры и зажимов.

Весы без взвешивания под весами

Весы без крюка для взвешивания можно использовать для определения плотности, но для этого требуется рама, чтобы подвешивать объект под весами и переносить вес объекта на весы. Баланс должен быть установлен на платформе; может использоваться установка, аналогичная показанной на рисунке 11.(В этом случае отверстие в дереве на Рисунке 11 не требуется.) Затем вокруг весов и платформы устанавливают четырехстороннюю рамку (имеющую форму рамки для изображения), опираясь только на чашу весов и не касаясь ни одной другая часть баланса (рисунок 12). Весы тарируют с установленными рамой и крюком, затем объект прикрепляют к крюку на раме и взвешивают в воздухе и в жидкости, как в шагах 4–9 процедуры: определение плотности металла.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы.CCI 120260-0298
Рис. 12. Вид спереди (левая сторона рисунка) и вид сбоку (правая сторона), показывающие весы без возможности взвешивания ниже весов. Верхний сегмент прямоугольной рамки опирается на чашу весов, а предмет прикрепляется к нижнему сегменту.

Наука, лежащая в основе измерений плотности

Плавучесть и принцип Архимеда

Техника этой процедуры датируется третьим веком до нашей эры. В своей книге «Плавающие тела» Архимед Сиракузский предположил, что если объект погрузить в жидкость и взвесить, он будет легче, чем его истинный вес, на вес жидкости, которую он вытесняет.История гласит, что Архимед использовал эту идею, чтобы показать, что корона не была чистым золотом, а скорее смесью золота и серебра (Heath 1920).

Объект кажется более легким в жидкости, потому что на него действует сила, называемая выталкивающей силой. Сила возникает из-за того, что давление в жидкости увеличивается с глубиной, поэтому давление на нижнюю часть объекта (толкая объект вверх) выше, чем давление на верхнюю часть (толкающее его вниз). Разница между давлением, направленным вверх и вниз, создает подъемную силу.Выталкивающая сила, толкая объект вверх, действует против силы тяжести, которая тянет объект вниз. Если подъемная сила меньше силы тяжести, объект утонет, но будет казаться, что в жидкости он весит меньше, чем в воздухе. Если выталкивающая сила больше силы тяжести, объект всплывет к поверхности жидкости.

Плотность объекта рассчитывается по формуле, приведенной ранее

Когда плотность известна, ее можно использовать для расчета объема объекта по следующей формуле:

Объем объекта = (масса в воздухе) / (плотность объекта)

Подобно воде, воздух также производит подъемную силу.(Вот почему гелиевые шары плавают вверх.) Выталкивающая сила воздуха слишком мала, чтобы иметь значение в этой процедуре, но ее необходимо учитывать, когда требуется высокая точность взвешивания (Skoog et al. 2014).

Плотность определяется по вытесненному объему

Более простой, но менее точный способ измерения плотности - поместить объект в жидкость и измерить объем вытесненной жидкости. Это можно использовать для небольших объектов, которые помещаются в градуированный цилиндр, например, чтобы решить, сделан ли объект из свинца или менее плотного металла.

Порядок действий следующий. Найдите градуированный цилиндр диаметром не намного больше, чем объект. Определите массу объекта с помощью подходящих весов. Добавьте воду в мерный цилиндр и запишите начальный объем. Полностью погрузите объект в воду, стараясь не образовывать пузырьков, а затем запишите объем во второй раз. Объем объекта равен разности конечного и начального объемов, считанных с градуированного цилиндра, а плотность - это масса, деленная на объем объекта.

В качестве примера была измерена фигурка лося. Масса 4,088 г. На рис. 13 фигурка показана за пределами градуированного цилиндра, а на рис. 14 - в погруженном состоянии. Вода в градуированном цилиндре увеличилась с 5,0 мл до 5,6 мл при погружении фигурки, что привело к изменению объема на 0,6 мл. Без учета ошибок при измерении объема плотность рассчитывается как 4,088 г / 0,6 мл = 6,8 г / см 3 . (Примечание: 1 мл = 1 см 3 .) Это меньше плотности цинка и может указывать на сплав цинка и более легкого металла, возможно, магния или алюминия.Но, учитывая небольшой объем, есть неточности в измерениях. Объем может быть измерен только с точностью до 0,1 мл с помощью градуированного цилиндра, поэтому объем может составлять от 0,5 до 0,7 мл. Таким образом, плотность может быть от 4,088 г / 0,7 мл = 5,8 г / см 3 до 4,088 г / 0,5 мл = 8,2 г / см 3 . В этом диапазоне измерений фигурка может быть из цинка, железа, олова, стали или других сплавов, но не из чистого алюминия или чистого свинца. Фактически анализ показал, что это олово, имеющее плотность 7.30 г / см 3 .

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0373
Рис. 13. Небольшой металлический предмет перед погружением в воду в мерном цилиндре на 25 мл. Обратите внимание на уровень воды.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0374
Рис. 14. Небольшой металлический предмет после погружения в воду в мерном цилиндре объемом 25 мл. Уровень воды примерно на 0,6 мл больше, чем до погружения объекта.

Другое применение

Вышеуказанные процедуры можно использовать не только для идентификации металлов по их плотности.

Вес для литья металлов

При отливке скульптуры необходимо оценить количество металла, необходимое для заполнения формы модели скульптуры. Если отливаемая модель может быть погружена в воду, объем модели можно определить с помощью описанных выше методов. Тогда необходимую массу металла m можно рассчитать из объема V модели и плотности металла ρ по формуле m = ρV.(Имейте в виду, что обычно требуется дополнительный металл для заполнения каналов, которые направляют расплавленный металл в форму.)

Благодарности

Особая благодарность Миган Уолли, Люси 'т Харт и Кэтрин Мачадо, бывшим стажерам CCI, за их помощь в разработке этой заметки.

Список литературы

ASTM G1-03. «Стандартная практика подготовки, очистки и оценки образцов для испытаний на коррозию». В Ежегодной книге стандартов ASTM, т. 03.02. Вест Коншохокен, Пенсильвания: Американское общество испытаний и материалов, 2006, стр.17–25.

Heath, T.L. Архимед. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макмиллан, 1920.

Lide, D.R., ed. CRC Справочник по химии и физике, 79-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, 1998, стр. 12-191–12-192.

Скуг, Д.А., Д.М. Вест, Ф.Дж. Холлер и С. Присядь. Основы аналитической химии, 9-е изд. Бельмонт, Калифорния: Брукс / Коул, 2014 г., стр. 22–23.

Написано Линдси Селвин

Également publié en version française.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы, 2016

ISSN 1928-1455

.

9.2: Металлы и неметаллы и их ионы

За исключением водорода, все элементы, которые образуют положительные ионы, теряя электроны во время химических реакций, называются металлами. Таким образом, металлы являются электроположительными элементами с относительно низкими энергиями ионизации. Они характеризуются ярким блеском, твердостью, способностью резонировать со звуком и отлично проводят тепло и электричество. При нормальных условиях металлы являются твердыми телами, за исключением ртути.

Физические свойства металлов

Металлы блестящие, пластичные, пластичные, хорошо проводят тепло и электричество.Другие свойства включают:

  • Состояние : Металлы представляют собой твердые вещества при комнатной температуре, за исключением ртути, которая находится в жидком состоянии при комнатной температуре (в жаркие дни галлий находится в жидком состоянии).
  • Блеск : Металлы обладают свойством отражать свет от своей поверхности и могут быть отполированы, например, золотом, серебром и медью.
  • Ковкость: Металлы обладают способностью противостоять ударам молотком и могут быть превращены в тонкие листы, известные как фольга.Например, кусок золота размером с кубик сахара можно растолочь в тонкий лист, которым будет покрыто футбольное поле.
  • Пластичность: Металлы можно втягивать в проволоку. Например, из 100 г серебра можно натянуть тонкую проволоку длиной около 200 метров.
  • Твердость: Все металлы твердые, кроме натрия и калия, которые мягкие и поддаются резке ножом.
  • Валентность: Металлы обычно имеют от 1 до 3 электронов на внешней оболочке их атомов.
  • Проводимость : Металлы являются хорошими проводниками, потому что у них есть свободные электроны. Серебро и медь - два лучших проводника тепла и электричества. Свинец - самый плохой проводник тепла. Висмут, ртуть и железо также являются плохими проводниками
  • Плотность : Металлы имеют высокую плотность и очень тяжелые. Иридий и осмий имеют самую высокую плотность, а литий - самую низкую.
  • Точки плавления и кипения : Металлы имеют высокие точки плавления и кипения.Вольфрам имеет самые высокие температуры плавления и кипения, а ртуть - самые низкие. Натрий и калий также имеют низкие температуры плавления.

Химические свойства металлов

Металлы - это электроположительные элементы, которые обычно образуют основных или амфотерных оксидов с кислородом. Другие химические свойства включают:

  • Электроположительный характер : Металлы имеют тенденцию иметь низкую энергию ионизации, а обычно теряют электроны (т.е.е. окисляются ) когда они вступают в химические реакции реакции Обычно они не принимают электроны. Например:
    • Щелочные металлы всегда 1 + (теряют электрон в s подоболочке)
    • Щелочноземельные металлы всегда 2 + (теряют оба электрона в s подоболочке)
    • Ионы переходных металлов не следуют очевидной схеме, 2 + является обычным (теряют оба электрона в подоболочке s ), а также наблюдаются 1 + и 3 +

\ [\ ce {Na ^ 0 \ rightarrow Na ^ + + e ^ {-}} \ label {1.{-}} \ label {1.3} \ nonumber \]

Соединения металлов с неметаллами имеют тенденцию быть ионными по природе. Большинство оксидов металлов являются основными оксидами и растворяются в воде с образованием гидроксидов металлов :

\ [\ ce {Na2O (s) + h3O (l) \ rightarrow 2NaOH (aq)} \ label {1.4} \ nonumber \]

\ [\ ce {CaO (s) + h3O (l) \ rightarrow Ca (OH) 2 (aq)} \ label {1.5} \ nonumber \]

Оксиды металлов проявляют свою химическую природу основную , реагируя с кислотами с образованием солей металла и воды:

\ [\ ce {MgO (s) + HCl (водный) \ rightarrow MgCl2 (водный) + h3O (l)} \ label {1.{2 -} \), следовательно, \ (Al_2O_3 \).

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Вы ожидаете, что он будет твердым, жидким или газообразным при комнатной температуре?

Решения

Оксиды металлов обычно твердые при комнатной температуре

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Напишите вычисленное химическое уравнение реакции оксида алюминия с азотной кислотой:

Решение

Оксид металла + кислота -> соль + вода

\ [\ ce {Al2O3 (s) + 6HNO3 (водный) \ rightarrow 2Al (NO3) 3 (водный) + 3h3O (l)} \ nonumber \]

.

Периодическая таблица: металлы, неметаллы и металлоиды

  1. Образование
  2. Наука
  3. Химия
  4. Периодическая таблица: металлы, неметаллы и металлоиды

Используя периодическую таблицу, вы можете классифицировать элементы по многим способами. Один из полезных способов - металлы, неметаллы и металлоиды. Таблица Менделеева разделена на семьи и периоды.

Металлы

В периодической таблице вы можете увидеть ступенчатую линию, начинающуюся с бора (B) с атомным номером 5 и идущую вниз до полония (Po) с атомным номером 84.За исключением германия (Ge) и сурьмы (Sb), все элементы слева от этой линии могут быть классифицированы как металлы и .

Эти металлы обладают свойствами, которые обычно ассоциируются с металлами, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни:

  • Они твердые (за исключением ртути, Hg, жидкость).

  • Они блестящие, хорошо проводят электричество и тепло.

  • Это d uctile (их можно протянуть в тонкую проволоку).

  • Они ковкие, (легко раскалываются на очень тонкие листы).

Все эти металлы легко теряют электроны. На следующем рисунке показаны металлы.

Металлы в периодической таблице.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть эту таблицу.

Неметаллы

За исключением элементов, граничащих со ступенчатой ​​линией, элементы справа от линии классифицируются как неметаллы (вместе с водородом).Неметаллы обладают свойствами, противоположными свойствам металлов.

Неметаллы - хрупкие, не податливые и не пластичные, плохо проводят тепло и электричество и имеют тенденцию приобретать электроны в химических реакциях. Некоторые неметаллы - жидкости. Эти элементы показаны на следующем рисунке.

Неметаллы в периодической таблице.

Металлоиды

Элементы, граничащие со ступенчатой ​​линией, классифицируются как металлоиды .Металлоиды, или полуметаллы , обладают свойствами, которые напоминают нечто среднее между металлами и неметаллами.

Металлоиды, как правило, экономически важны из-за их уникальных свойств проводимости (они только частично проводят электричество), что делает их ценными для производства полупроводников и компьютерных микросхем. Металлоиды показаны на следующем рисунке.

Металлоиды в периодической таблице.

.

Смотрите также