Как определить массу по объему металла


Как рассчитать вес металла - формулы и рекомендации

При отсутствии возможности для непосредственного взвешивания, массу металлолома можно установить и иными путями. Наиболее точный результат даст расчёт, но не следует пренебрегать и другими возможностями.

Итак, чтобы не грузить читателей лишними формулами, которые все же будут, но ниже, обозначим сразу формулы для расчета самых популярных изделий из стального проката и трубы – трубопроката. Здесь вы не найдете онлайн-калькулятора для расчета веса, лишь формулы, запомнив, которые 1 раз Вам больше не придется пользоваться специальными калькуляторами. Например, при демонтаже металлоконструкций или дымовой трубы, не всегда есть есть под рукой компьютер, интернет или справочник, а конструкции сварены все из сортового проката вот здесь и выручат наши формулы!

Формула, чтобы рассчитать вес трубы

M=(D-s)*s*0,02466

, где

  • M — масса одного погонного метра трубы, кг;
  • D – наружный диаметр рассчитываемой трубы, мм;
  • s – толщина стенки трубы, мм;
  • 0,02466 –коэффициент при плотности стали  равной 7,850 г/см3.

Эта формула очень точна. Вы можете рассчитать вес трубы и сверить расчетную массу с теоретической в любом сортаменте и значение по формуле будет точнее! Также можно вычислить

к содержанию ↑

M=S*7,85

, где

  • M – масса стального листа, кг;
  • S – площадь вычисляемого листа, в метрах квадратных;
  • 7,85 – вес листа толщиной 1 мм и площадью 1 метр квадратный, в килограммах

Так можно рассчитать вес листа металла любого размера, у которого Вы можете вычислить площадь. Точность расчетов по такой формуле выше, чем теоретическая масса в справочниках, т.к. в сортаменте при расчете массы металла программа округляет значения. Ну а как узнать площадь листа (любой формы – квадрата, прямоугольника, параллелепипеда, трапеции, ромба и т.д. ) – должен знать каждый человек, окончивший среднюю школу.

к содержанию ↑

Как рассчитать вес арматуры и прутка

Для круга, прутка, гладкой арматуры формула для расчета массы будет такой:

M=(0,02466*D2)/4

, где

  • M – масса 1 погонного метра круга/арматуры/прутка, кг;
  • D – диаметр круга;
  • 0,02466 –коэффициент при плотности стали  равной 7,850 г/см3

Для расчета веса рифленой арматуры (А2, А3) можно и нужно использовать эту же формулу! Расхождений с теоретической массой не будет, не смотря на различные рисунки поперечных сечений.

Такую кучу металлолома, конечно, без взвешивания нереально посчитать по формулам

к содержанию ↑

Общие подходы или немного скучной теории

Для определения веса любого предмета достаточно умножить его объём на удельный вес. Если с удельным весом всё более-менее понятно, то объём определить труднее (если не рассматривать такие простые формы как куб).  Наиболее общим принципом расчёта объёма считается принцип Гюльдена, когда площадь поперечного сечения какого-либо предмета умножают на его высоту. С высотой металлоконструкции проблем также обычно не возникает, её легко (либо почти легко) замерить непосредственно, особенно, если сечение по высоте постоянно. Так можно поступить в отношении стальных труб любого сечения и профиля, двутавров, швеллеров, уголков и т.д. Метод определения массы металлических предметов сложных и непостоянных по высоте форм рассмотрим позднее.

к содержанию ↑

Объём пирамиды

Пирамидальные окончания наверший стальных кованых заборов, дефлекторов и прочих частей металлоконструкций встречаются часто. Объём пирамиды легко рассчитать по формуле:

, где:
  •  В – площадь основания пирамиды;
  • Н – высота пирамиды.

Поскольку в технике основаниями пирамиды могут служить квадрат, прямоугольник или треугольник, то проблема решается весьма просто.

к содержанию ↑

Объём усечённой пирамиды

Форму усечённой пирамиды имеют ограждающие колпаки, защитные задвижки и дверцы. В таких ситуациях используется зависимость:

, где:
  • h – высота усечённой пирамиды;
  • F – площадь её большего основания;
  • f – площадь меньшего основания.

Если пирамидальная часть конструкции, сданной на металлолом, несколько деформирована, то недостающий объём добавляют или удаляют с каждой из сторон.

к содержанию ↑

Объём клина и обелиска

Клин в технике часто является пятигранником, в основании которого лежит прямоугольник, а боковые грани являются равнобедренными треугольниками или трапециями. Формула для расчёта объёма клина имеет вид:

, где:
  • а – сторона основания подножия клина;
  • а1 – ширина верхушки клина;
  • b – толщина клина;
  • h –  высота клина.

Обелиск – это шестигранник, основанием которого являются прямоугольники, которые расположены в параллельных плоскостях. Противоположные грани при этом симметрично наклонены к основанию обелиска. Объём данного геометрического тела:

, где:
  • а и b – размеры длины и ширины большего основания обелиска;
  • а а1 и b1 – меньшего основания обелиска;
  • h – высота обелиска.
к содержанию ↑

Объём  прутка и трубы

Для расчёта всех геометрических сечений, в основе которых лежит круг, не обойтись без параметра π – 3,14 (более высокая точность для металлолома и не требуется). Тогда для цилиндра имеем:

, где:
  • R – радиус прутка;
  • H – длина/высота прутка.

Для трубы (полого цилиндра) объём рассчитывается по формуле:

, где

r – внутренний радиус трубы.

к содержанию ↑

Объём конуса и усечённого конуса

Геометрические формы конуса и усечённого конуса широко используются при конструировании деталей механизмов и машин. Объём конуса равен:

, где
  • R – радиус основания конуса;
  • Н – высота конуса.

Для вычисления объёма усечённого конуса используют более сложную зависимость:

, где

R – радиус меньшего основания конуса.

к содержанию ↑

Кроме собственно сферы, в практике приходится считать также объём шарового сегмента и сектора. Используются следующие зависимости:

к содержанию ↑

Объёмы прокатных профилей

Чаще всего приходится определять вес тавров, двутавров, швеллеров, уголков. Для этого используются следующие зависимости:

Для тавра

,где b и b1 – соответственно ширина полки и стенки тавра; h и  h1 – толщина основания и полки тавра; Н – высота таврового фрагмента лома;

Для двутавровой балки

,где Н – высота/длина двутаврового элемента; а – толщина стенки двутавра; с и с1 – толщина полки двутавра в основании и по торцу соответственно;

Для уголка

,где Н – длина уголка; l1 –  толщина уголка; h1 и  h2 соответственно – ширина каждой из полок.

Как установить массу конструкции особо сложной формы

Решение этой задачи возможно двумя способами. Согласно первому из них устанавливают значение так называемого коэффициента заполнения (способ применяется для габаритных узлов, разборка которых либо затруднительна, либо вовсе невозможна). Например, для ползунов кривошипных машин коэффициент заполнения принимают равным 0,3…0,35. Тогда считают массу узла G в предположении, что она сплошная, а затем умножают полученный результат на коэффициент заполнения.

Примерно такую же точность даёт эмпирическая формула Нистратова:

, где  Р – номинальное усилие пресса в тоннах.

Оригинально можно установить массу небольших неразъёмных конструкций по объёму вытесненной ими воды. Для этого в тарированную ёмкость наливают до краёв воду. Устанавливают ёмкость в другую со значительно большим объёмом, а затем в первую ёмкость помещают данную конструкцию. Вытесненный ею объём воды взвешивают. Этот объём и будет равен объёму конструкции.

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 или малых, металлических или неметаллических. Этот метод работает для сложных форм, даже для объектов с отверстиями, если 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 возможности 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
  • Нейлоновая нить (e.г. леска или аналогичный легкий материал) для подвешивания предметов под весами
  • Перчатки нитриловые одноразовые
  • 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 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 взвешивают в воздухе, чтобы определить его фактическую массу, и взвешивают 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 изделия из чугуна 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 будет 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 увеличения 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 рис. 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 объект в воду, например, в железо, нецелесообразно, поскольку он очень подвержен коррозии, можно использовать органический растворитель, например 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 потребоваться 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 удержания весов (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; можно использовать установку, аналогичную 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 рисунка), опираясь только на чашу весов и не касаясь ее. 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 сверху (толкающее его вниз). Разница между давлением, направленным вверх и вниз, дает 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 пузырей, а затем запишите объем во второй раз. Объем объекта равен разнице конечного и начального объемов, считываемых 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 измерения 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 с учетом небольшого объема измерения есть неточности. 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 где угодно 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.

Автор Линдси Селвин

Également publié en version française.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы, 2016

ISSN 1928-1455

.

2:10 понять, как определить процентное содержание кислорода в воздухе по объему, используя эксперименты, включающие реакции металлов (например, железа) и неметаллов (например, фосфора) с воздухом

Следующие 3 эксперимента могут быть использованы для определения этого кислорода (O 2 ) составляет примерно 20% от объема воздуха.

Медь

Медь в избытке и использует кислород для образования оксида меди (CuO).

Таким образом, весь кислород в воздухе расходуется, и объем воздуха уменьшается примерно на 20% (процентное содержание кислорода в воздухе).

Утюг

Железо реагирует с кислородом воздуха (ржавчина).

Пока железа и воды в избытке, общий объем воздуха, заключенного в аппарате, уменьшается примерно на пятую часть (20%) в течение нескольких дней.

Фосфор

Фосфор зажигается горячей проволокой.

Он вступает в реакцию с кислородом воздуха и вызывает повышение уровня воды в колпаке примерно на 20%.

.

2:14 Практично: определить приблизительное процентное содержание кислорода в воздухе по объему, используя металл или неметалл

перейти к содержанию
  • Темы
  • Списки характеристик
  • Разделы спецификаций
    • 1 Принципы химии
      • (a) Состояния вещества
      • (b) Элементы, соединения и смеси
      • (c) Атомная структура
      • (d) Периодическая таблица
      • (e) Химические формулы, уравнения и расчеты
      • (f) Ионная связь
        • 1:37 понять, как образуются ионы в результате потери или усиления электронов
        • 1:38 узнать заряды этих ионов: металлы в группах 1, 2 и 3, неметаллы в группах 5, 6 и 7, Ag⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Pb²⁺, Zn²⁺, водород (H⁺), гидроксид (OH⁻), аммоний (NH₄⁺), карбонат (CO₃²⁻), нитрат (NO₃⁻), сульфат (SO₄²⁻)
        • 1:39 напишите формулы для соединений, образованных между ионами, перечисленными в 1:38
        • 1:40 начертите пунктирные диаграммы, чтобы показать образование ионных соединений путем переноса электрона, ограниченное комбинациями элементов из групп 1, 2, 3 и 5, 6, 7, необходимо показать только внешние электроны
        • 1:41 ед. Понять ионную связь с точки зрения электростатического притяжения
        • 1:42 понять, почему соединения с гигантской ионной решеткой имеют высокие точки плавления и кипения
        • 1:43 Знайте, что ионные соединения не проводят электричество в твердом состоянии, но проводят электричество при расплавлении и в водный раствор
      • (г) Ковалентная связь
        • 1:44 знайте, что ковалентная связь образуется между атомами за счет совместного использования пары электронов
        • 1:45 понимайте ковалентные связи с точки зрения электростатического притяжения
        • 1: 46 понять, как использовать точечные и перекрестные диаграммы для представления ковалентных связей в: двухатомных молекулах, включая водород, кислород, азот, галогены и галогениды водорода, неорганических молекулах, включая воду, аммиак и диоксид углерода, органических молекулах, содержащих до двух атомов углерода , включая метан, этан, этен и те, которые содержат атомы галогена
        • 1:47, объясняют, почему вещества с простой молекулярной структурой s - это газы или жидкости, или твердые вещества с низкими температурами плавления и кипения.Термин «межмолекулярные силы притяжения» может использоваться для обозначения всех сил между молекулами.
        • 1:48. Объясняет, почему точки плавления и кипения веществ с простой молекулярной структурой, как правило, увеличиваются с увеличением относительной молекулярной массы.
        • 1:49. вещества с гигантскими ковалентными структурами представляют собой твердые тела с высокими температурами плавления и кипения
        • 1:50 объясняют, как структуры алмаза, графита и фуллерена C 60 влияют на их физические свойства, включая электропроводность и твердость.
        • 1:51 знает, что ковалентный соединения обычно не проводят электричество
      • (h) Металлические связи
      • (i) Электролиз
    • 2 Неорганическая химия
      • (a) Группа 1 (щелочные металлы) - литий, натрий и калий
      • (b) Группа 7 (галогены) - хлор, бром и йод
      • (c) Газы в атмосфере
      • (d) Ряд реакционной способности
        • 2:15 понять, как металлы могут быть расположены в ряду реактивности на основе их реакций с: водой и разбавленной соляной или серной кислотой
        • 2:16 понять, как металлы могут быть расположены в ряду реактивности на основе их реакций замещения между: металлы и оксиды металлов, металлы и водные растворы солей металлов
        • 2:17 знать порядок реакционной способности этих металлов: калий, натрий, литий, кальций, магний, алюминий, цинк, железо, медь, серебро, золото
        • 2 : 18 знать условия, при которых ржавеет железо
        • 2:19 понять, как можно предотвратить ржавление железа с помощью: барьерных методов, цинкования и протекторной защиты
        • 2:20 с точки зрения увеличения или уменьшения кислорода и потери или увеличения электронов, поймите термины: окисление, восстановление, окислительно-восстановительный потенциал, окислитель, восстановитель, с точки зрения получения или потери кислорода и потери или усиления электронов
        • 2:21 на практике: исследуйте реакции между ди лютная соляная и серная кислоты и металлы (например,г. магний, цинк и железо)
      • (e) Извлечение и использование металлов
      • (f) Кислоты, щелочи и титрование
      • (g) Кислоты, основания и солевые препараты
        • 2:34 знать общие правила прогнозирования растворимость ионных соединений в воде: обычные соединения натрия, калия и аммония растворимы, все нитраты растворимы, обычные хлориды растворимы, кроме серебра и свинца (II), растворимы обычные сульфаты, кроме сульфатов бария, кальция и свинец (II), обычные карбонаты нерастворимы, за исключением натрия, калия и аммония, обычные гидроксиды нерастворимы, за исключением гидроксидов натрия, калия и кальция (гидроксид кальция слабо растворим)
        • 2:35 понять кислоты и основания с точки зрения переноса протона
        • 2:36 понимают, что кислота является донором протона, а основание - акцептором протона
        • 2:37 описывают реакции соляной кислоты, серной кислоты и азотной кислоты с металлами, основания и карбонаты металлов (исключая реакции между азотной кислотой и металлами) с образованием солей
        • 2:38 знают, что оксиды металлов, гидроксиды металлов и аммиак могут действовать как основания, а щелочи - это основания, растворимые в воде
        • 2: 39 описывают эксперимент по приготовлению чистого сухого образца растворимой соли, исходя из нерастворимого реагента
        • 2:40 (только Triple) описывают эксперимент по приготовлению чистого сухого образца растворимой соли, исходя из кислоты и щелочь
        • 2:41 (только Triple) описать эксперимент по приготовлению чистого сухого образца нерастворимой соли, исходя из двух растворимых реагентов
        • 2:42 Практически: приготовить образец чистого сухого гидратированного сульфата меди (II) кристаллы из оксида меди (II)
        • 2:43 (только тройной) Практически: приготовьте образец чистого сухого сульфата свинца (II)
      • (h) Химические испытания
        • 2: 44a описывают испытания для этих газов : водород, диоксид углерода 9000 4
        • 2:44 описывают испытания для этих газов: водород, кислород, двуокись углерода, аммиак, хлор
        • 2:45 описывают, как проводить испытание пламенем
        • 2:46 знать цвета, образующиеся при испытаниях пламенем для этих катионов: Li⁺ красный, Na⁺ желтый, K⁺ сиреневый, Ca²⁺ оранжево-красный, Cu²⁺ сине-зеленый
        • 2:47 описывают тесты на эти катионы: NH₄⁺ с использованием раствора гидроксида натрия и определение выделяющегося газа , Cu²⁺, Fe²⁺ и Fe³⁺ с использованием раствора гидроксида натрия
        • 2:48 описывают тесты для этих анионов: Cl⁻, Br⁻ и I⁻ с использованием подкисленного раствора нитрата серебра, SO₄² с использованием подкисленного раствора хлорида бария, CO₃²⁻ с использованием соляной кислоты. кислота и определение выделившегося газа
        • 2:49 описывают тест на присутствие воды с использованием безводного сульфата меди (II)
        • 2:50 описывают физический тест, чтобы показать, является ли образец воды чистой
    • 3 Физическая химия
    • 4 Органическая химия
      • (a ) Введение
      • (б) Сырая нефть
        • 4:07 знать, что сырая нефть представляет собой смесь углеводородов
        • 4:08 описывает, как промышленный процесс фракционной перегонки разделяет сырую нефть на фракции
        • 4:09 знать названия и использование основных фракций, полученных из сырой нефти: нефтеперерабатывающих газов, бензина, керосина, дизельного топлива, мазута и битума
        • 4:10 знать тенденцию изменения цвета, температуры кипения и вязкости основных фракций
        • 4:11 знать, что топливо - это вещество, которое при сгорании выделяет тепловую энергию
        • 4:12 знать возможные продукты полного и неполного сгорания углеводородов с кислородом в воздухе
        • 4:13 понять, почему окись углерода ядовита, с точки зрения ее воздействия о способности крови переносить кислород ссылки на гемоглобин не требуются
        • 4:14 знайте, что в двигателях автомобилей достигнутая температура достаточно высока, чтобы позволить азоту и кислороду из воздуха вступить в реакцию, f Создание оксидов азота
        • 4:15 объяснить, как сжигание некоторых примесей в углеводородном топливе приводит к образованию диоксида серы
        • 4:16 понять, как диоксид серы и оксиды оксидов азота способствуют возникновению кислотных дождей
        • 4:17 описать как длинноцепочечные алканы превращаются в алкены и алканы с более короткой цепью в результате каталитического крекинга (с использованием диоксида кремния или оксида алюминия в качестве катализатора и температуры в диапазоне 600-700 ° C)
        • 4:18 объясняет, почему крекинг необходим, с точки зрения баланс спроса и предложения на различные фракции
      • (в) Алканы
.

Расчет эквивалентной массы - MEL Chemistry

[Депонировать фотографии]

Эквивалент вещества, также известный как эквивалентное количество вещества, относится к количеству вещества, которое взаимодействует с одним моль ионов водорода (в кислотно-основной реакции) или электронов (в окислительно-восстановительной реакции). Эквивалентные массы необходимы для правильного расчета химических реакций между веществами.Используя эквиваленты, мы можем получить правильное значение без длинных формул реакции, потому что нам нужно только знать, что химические вещества взаимодействуют, или что вещество является продуктом химической реакции.

[Депонировать фотографии]

Для начала давайте поговорим о том, что такое эквивалент вещества. Согласно классическому определению, эквивалент вещества - это условная или реальная частица, которая может быть эквивалентна катиону водорода в ионообменных и кислотно-основных реакциях или электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Любое вещество имеет несколько определяющих характеристик, и его эквивалентная масса, обозначенная как M экв, является одной из самых важных из всех. Молярную массу вещества легко определить: просто сложите молярные массы атомов в химической формуле вещества.

Молярная масса вещества - это лишь один из нескольких параметров, необходимых для правильного расчета эквивалентности.

Некоторые рекомендации по поиску эквивалента вещества

Формула для определения эквивалентной массы вещества зависит от класса рассматриваемого соединения.Для оксидов легко найти эквивалентную массу, например: разделите молярную массу соединения на валентность некислородного элемента, умноженную на количество его атомов. Давайте посмотрим на эквивалентную массу оксида золота (III) по формуле Au₂O₃.

[Депонировать фотографии]

Путем несложных вычислений получаем:

(197x2 + 16x3) / 3x2 = 73.7 г / моль.

Чтобы рассчитать эквивалентную массу основания, просто разделите молярную массу основания на количество гидроксильных групп. Возьмем, например, гидроксид кальция Ca (OH) ₂. Несколько простых вычислений дают эквивалент 37 г / моль.

Чтобы найти эквивалент кислоты, разделите молярную массу кислоты на количество протонов. Вот простой пример использования серной кислоты:

(1x2 + 32x1 + 16x4) / 2 = 49 г / моль.

[Депонировать фотографии]

Найти эквивалент соли также просто: умножьте количество атомов металла на их степень окисления, затем разделите его молярную массу на результат.Щелкните здесь, чтобы узнать о некоторых безопасных химических экспериментах, которые углубят этот вопрос.

Эксперименты по определению эквивалентной массы вещества

Этот эксперимент весьма интересен, и его можно использовать для демонстрации того, как вычислить эквивалентную массу вещества. Но делать это нужно с особой осторожностью: перед проведением любого эксперимента обязательно ознакомьтесь с необходимой научной литературой и методиками проведения экспериментов.

Внимание! Не пытайтесь проводить этот эксперимент без профессионального надзора!

Вам понадобится:

  • пробирка;
  • Бюретка
  • ;
  • воронка;
  • пробки;
  • пробирки;
  • Калькулятор
  • ;
  • Периодическая таблица;
  • соляная кислота;
  • пластины цинковые;
  • барометр;
  • Термометр
  • ;
  • перчатки;
  • респиратор химический;
  • защитные очки.Помните, что этот раствор нельзя приготовить дома. Соляная кислота опасна: при попадании на кожу вызывает сильные ожоги. При проведении эксперимента надевайте перчатки. Также используйте химический респиратор и защитные очки, так как пары соляной кислоты вредны для дыхательной системы и глаз.
[Депонировать фотографии]

Если кислота случайно коснется кожи, промойте пораженный участок проточной водой и используйте пищевую соду для нейтрализации кислоты.

Этот метод основан на измерении объема водорода, выделяемого в результате реакции между металлом и кислотой. Эквивалент цинка определяется с помощью бюретки, соединенной трубкой с воронкой и пробиркой. Аппарат функционирует как система сообщающихся сосудов.

Заполните бюретку водой. С помощью пипетки налейте на дно пробирки несколько миллилитров соляной кислоты. Наклоните пробирку и вставьте кусочек цинка, следя за тем, чтобы он не касался кислоты.Отрегулируйте высоту воронки, чтобы довести уровень воды в бюретке до «0». Закройте пробирку пробиркой и выбейте цинк в кислоту. Вы увидите заметное выделение газообразного водорода, который вытеснит часть воды из бюретки. Обратите внимание на разницу начального и конечного уровней воды в бюретке, чтобы измерить, сколько газа было выпущено. Принимая во внимание температуру в лаборатории, атмосферное давление и давление водяного пара в бюретке, вы можете вычислить эквивалентную массу металла по правильной формуле с достаточной точностью.Кстати, если вас интересует, как на температуру воды можно влиять, растворяя в ней вещества, вы можете попробовать этот эксперимент.

.

Смотрите также