Как определить состав металла


Как определить марку стали, приборы для определения состава металла

Экспресс-методы анализа металлов и сплавов

На сегодняшний день наибольшую популярность получили два метода определения химического состава металлов и сплавов:

  1. Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА, преимущественно в портативном варианте)  
  2. Искровой оптико-эмиссионный (атомно-эмиссионный).

Оба метода анализа металла характеризуются высокой скоростью химического анализа и возможностью быстрого определения марки стали.

Время анализа - от 10 до 40 секунд.

Приборы для определения марки стали:

1) Портативный ренгенофлуоресцентный РФА спектрометр.

Имеет самую большую  популярность среди пользователей. Самое главное преимущество в том, что он имеет малую массу (около 2 кг.) и может производить анализ металлов даже при низких температурах в полевых условиях. Портативный анализатор металла работает как от аккумуляторов, так и от сети. Кроме того, не требует высокого качества пробоподготовки; нет ограничений по форме и весу образца.

Эффективно определяет марки сталей и элементы: Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Nb, Mo, Zn, Se, Zr, Ag, Sn, C, S, P, Si, Al, Ta, W, Au, Hf, Pb, Bi.

Однако из-за слабой флуоресценции не определяет или имеет ограничения в определении концентраций легких элементов: Mg, Na, Li, Be, B, N

Из минусов можно добавить, что измеряет концентрации только от 0,05%. О точности можно говорить лишь на достаточно высоких концентрациях.

2) Искровой оптический спектрометр (атомно-эмиссионный,  оптико-эмиссионный анализатор металлов)

Данный метод анализа металлов и сплавов является наиболее точный. Пределы обнаружения некоторых элементов достигают  0,00001%. Кроме того, отмечается хорошая сходимость результатов химического анализа металлов по углероду, сере и фосфору. Имеется возможность определения азота и бора. Способен точно определять марки сталей и чугунов.

Эти приборы имеют  настольное или напольное исполнение.

Имеются и портативные спектрометры  в данном классе приборов (с выносным датчиком на оптоволоконном кабеле). Основные их недостатки - существенный вес и худшие показатели в анализе C, S, P, N

 

Выводы:

Для проведения сортировочных работ на складах и ориентировочного определения марок сталей подойдёт портативный РФА пистолет, типа   MIX 5.

Для точного входного анализа сплавов на соответствие сертификату и в литейном производстве подойдет искровой оптико-эмиссионный анализатор металлов М5000.


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 сузить круг вопросов, из которых 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 под весами (т. Е. Могут взвешивать предметы, подвешенные под ними) и которые могут измерять с разрешением не менее 0,01 грамма (см. Раздел Весы без возможности взвешивания под весами, 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.г. 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 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, демонстрирующая подвижную металлическую крышку, закрывающую внутренний крюк.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0361
Рис. 4. Деталь нижней стороны весов, показывающий внутренний крюк 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 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 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 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 часть 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, когда фигурка была погружена, что дало изменение объема на 0,6 мл. Без учета ошибок измерения объема плотность рассчитывается и составляет 4,088 г / 0,6 мл = 6,8 г / см 3 . (Примечание: 1 мл = 1 см 3 .) Это меньше плотности цинка и может предполагать 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. Уэст, Ф.Дж. Холлер и С. Присядь. Основы аналитической химии, 9 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

.

Определить идентичность элемента по бинарной формуле и процентному составу

ChemTeam: определить идентичность элемента по бинарной формуле и процентному составу

Определить идентичность элемента по бинарной формуле и процентному составу

Вернуться к Mole Содержание

Вычислить эмпирическую формулу с учетом данных массы

Вычислить эмпирическую формулу с учетом данных процентного состава

Определить идентичность элемента по бинарной формуле и массовым данным

Определите формулу гидрата


Пример № 1: Металл (M) образует оксид с формулой MO.Если оксид содержит 39,70% O по массе, какова идентичность M?

Решение:

1) В 100 г соединения присутствует:

39,70 г - O; 60,30 г - M

2) Рассчитайте количество молей кислорода:

39,70 г / 16,00 г / моль = 2,48 моль

3) Определите количество молей M:

Мольное отношение M к O составляет 1: 1.

2,48 равно 1, как x равно 1

x = 2,48 моль M

4) Рассчитайте атомный вес M и определите его:

60.30 г / 2,48 моль = 24,314 г / моль

M - магний


Пример № 2: Определенный сульфид металла, MS 2 , определяется как 40,064% серы по массе. В чем идентичность металла М?

Решение № 1:

1) Предположим, что присутствует 100 г соединения. Следовательно:

40,064 г серы; 59,936 г - M

2) Рассчитайте количество молей серы:

40,064 г / 32,065 г / моль = 1,249462 моль

3) Используйте мольное соотношение, чтобы получить моль M:

мольное отношение M к S составляет 1: 2.

x равно 1 как 1.249462 моль составляет 2

х = 0,624731 моль М

4) Определите атомный вес M:

59,936 г / 0,624731 моль = 95,94 г / моль

M - молибден

Решение № 2:

1) Определите молярную массу MS 2

64,130 равно 0,40064, как x равно 1

x = 160,069 г / моль

2) Вычтем массу серы:

160,069 - 64,130 = 95,94 г / моль

N.B. значение 64,130 - это вес двух сер.


Пример № 3: Обнаружено, что соединение имеет формулу XBr 2 , в которой X - неизвестный элемент. Обнаружено, что бром составляет 71,55% соединения. Определите личность X.

Решение № 1:

1) Определите молярную массу XBr 2

159.808 равно 0,7155, как x равно 1

x = 223,3515 г / моль

2) Вычтите вес двух бромов:

223,3515 - 159.808 = 63,543 г / моль

Элемент медный.

Решение № 2:

Допустим, присутствует 100 г соединения. Это означает, что в соединении находится 71,55 г Br.

71,55 г / 79,904 г = 0,89545 моль

0,89545 моль равно 2, как y равно 1

y = 0,447725 моль X присутствует в 100 г XBr 2

100 г - 71,55 г = 28,45 г X в 100 г XBr 2

28,45 г / 0,447725 = 63,54 г / моль

X медь


Пример № 4: Соединение, эмпирическая формула которого XF 3 , состоит из 64.8% F по массе. Какова атомная масса X?

Решение:

64,8 г / 19,0 г / моль = 3,4 · 105 моль

y равно 1, как 3,4105 равно 3

y = 1,137 моль X

35,2 г / 1,137 моль = 30,96 г / моль


Пример 5: Элемент X образует пентабромид XBr 5 . Анализ XBr 5 показывает, что он содержит 92,81% Br по массе. Что такое элемент X?

Решение:

1) Допустим, присутствует 100 г XBr 5 .Это означает следующее:

92,81 г Br и 7,19 г X

2) Рассчитайте количество молей Br:

92,81 г / 79,9 г / моль = 1,1616 моль

3) Определите количество молей X:

1,1616 моль равно 5, как x равно 1

x = 0,23232 моль

4) Определите атомный вес X:

7,19 г / 0,23232 моль = 30,95 г / моль

Элемент фосфор.


Пример № 6: Элемент X образует тетрахлорид XCl 4 .Анализ XCl 4 показывает, что он содержит 40,63% Cl по массе. Определите X.

Решение:

1) Предположим, что присутствует 100 г соединения. Это означает:

40,63 г хлорида в 100 г и 59,37 г X

2) Определите количество молей хлорида:

40,63 г / 35,453 г / моль = 1,146 моль

3) Определите количество молей X:

1,146 моль равно 4, как x равно 1

x = 0,2865 моль X присутствует

4) Определите атомный вес X:

59.37 г / 0,2865 моль = 207,2 г / моль

X свинец, PbCl 4


Пример № 7: Металл M образует оксид M 2 O 3 , который содержит 68,4% металла по массе. Рассчитайте атомный вес металла.

Решение:

68,4 равно 2x, а 31,6 - 48

48 получается из 16 умноженных на 3, потому что есть 3 атома кислорода. Это 2x, потому что есть два атома M.

x = 51,95, атомный вес хрома.


Пример № 8: Определенный гидроксид металла, M (OH) 2 , содержит 32,80% кислорода по массе. В чем идентичность металла М?

Решение № 1:

1) Напишите выражение для молярной массы соединения:

Пусть M = молярная масса металла.

M + (2 х 16,00) + (2 х 1,01)

М + 34.02

2) Напишите выражение для данного массового процента кислорода:

[32.00 / (M + 34,02)] x 100% = 32,8%

32,00 / (M + 34,02) = 0,328

3) Алгебра!

32,00 = (0,3280) (M + 34,02)

32,00 = 0,3280 млн + 11,16

20,84 = 0,3280 млн

M = 63,54

Металл медь.

Решение № 2:

1) Определите массовый процент водорода:

32,80 равно 32,00, а x равно 2,02

х = 2,07%

2) Определите массовый процент M:

100% - (32.80 + 2,07) = 65,13%

3) Определите атомный вес M:

ОДИН атом металла имеет (65,13 / 32,80) раз больше веса ДВУХ атомов кислорода.

масса атома металла = (65,13 / 32,80) (2 x 16,00) = 63,54 а.е.м.

Медь.

Решение № 3:

1) Определите молярную массу M (OH) 2 :

32,00 равно 0,3280, как x равно 1

x = 97,56 г / моль

2) Вычтите вес двух гидроксидов:

97.56 - 34,02 = 63,54 г / моль

Медь.


Пример № 9: Оксид элемента с валентностью 6 содержит 48% кислорода. Каков атомный вес этого элемента? Определите элемент.

Решение:

Элемент M с валентностью +6 образует оксид с формулой MO 3 .

Допустим, присутствует 100 г соединения. Следовательно, 48 г - кислород, а 52 г - М.

Моль кислорода ---> 48 г / 16 г / моль = 3 моль

Из молярного отношения M к O 1: 3 получаем:

1 равно 3 как x равно 3 молям

x = 1 моль (Это сколько молей M содержится в 100 г MO 3 .)

52 г / 1 моль = 52 г / моль Элемент хром.


Пример № 10: Соединение оксибромида, KBrO x , где x неизвестно, анализируют и обнаруживают, что оно содержит 59,19% Br. Какое значение x?

Решение:

1) Три элемента присутствуют в соединении в фиксированном соотношении:

К: Br: O = 1: 1: x

2) Используйте атомные веса, чтобы написать выражение для процента брома:

59.19 = [(1) (79.9)] / {[(1) (39.1)] + [(1) (79.9)] + [(x) (16.0)]}

59,19 = 79,9 / [119 + 16x]

3) Мы знаем, что x должно быть целым числом, поэтому давайте попробуем x = 1:

59,19 = 79,9 / [119 + 16]

79,9 / [119 + 16] = 59,185

4) Формула для KBrO x :

KBrO

Пример № 11: Оксибромидное соединение, KBrO x , где x неизвестно, анализируют и обнаруживают, что оно содержит 52,92% Br. Какое значение x?

Решение:

1) Три элемента присутствуют в соединении в фиксированном соотношении:

К: Br: O = 1: 1: x

2) Используйте атомные веса, чтобы написать выражение для процента брома:

52.92 = (1 умножить на 79,9) / {[(1) (39,1)] + [(1) (79,9)] + [(x) (16,0)]}

52,92 = 79,9 / [119 + 16x]

3) Мы знаем, что x должно быть целым числом, поэтому давайте попробуем x = 1:

52,92 = 79,9 / [119 + (16) (1)]

79,9 / [119 + 16] = 59,185 (что не равно 52,92)

4) Давайте попробуем x = 2:

52,92 = 79,9 / [119 + (16) (2)]

79,9 / [119 + 32] = 52,914

4) Формула для KBrO x :

KBrO 2

Пример № 12: Гидроксид определенного металла, M (OH) 2 , содержит 32.8% кислорода по массе. В чем идентичность металла М?

Решение:

1) Предположим, что присутствует 100,0 г соединения. Следовательно, масса кислорода в соединении:

(100,0 г) (0,328) = 32,8 г

2) Моль O в соединении:

32,8 г / 16,00 г / моль = 2,05 моль

3) Масса H в соединении:

(2,05 моль) (1,01 г / моль) = 2,07 г

4) Масса металла в 100 г соединения:

100.0 г - 32,8 г - 2,07 г = 65,13 г

5) По формуле:

моль M = моль O / 2 = 2,05 / 2 = 1,025 моль

6) Атомный вес М:

65,13 г / 1,025 моль = 63,54 г / моль

медь


Пример № 13: Металл M образует оксид M 2 O 3 , который содержит 81,9% металла по весу. Найдите атомный вес М.

Решение № 1:

1) Предположим, что присутствует 100 г соединения.

Это означает, что 81,9 г соединения представляет собой M, а 18,1 г - О.

2) Определите количество молей O:

18,1 г / 15,9994 г / моль = 1,13129 моль

3) Молярное соотношение между M и O составляет 2: 3. Используйте это соотношение для определения молей M:

2 равно 3, как x равно 1,13129

x = 0,7541933 моль

4) Определите атомный вес M:

81,9 г / 0,7541933 моль = 108,6 г / моль

Решение № 2:

1) Молярная масса of M 2 O 3 составляет:

2 (M) + 3 (O), ведущие к:

2М + 48.0

2) Настройте расчет процента M:

2M / (2M + 48,0) = 0,819

3) Решить:

2M = 0,819 (2M + 48,0)

2M = 1,638 M + 39,312

0,362 M = 39,312

M = 108,6 г / моль


Пример № 14: Ионное соединение, образованное из алюминия и элемента группы VIA, содержит 18,55% Al по массе. Какая формула соединения?

Решение:

1) Соединение будет иметь общую формулу Al 2 X 3 .Чтобы решить эту проблему, мы сначала предполагаем, что присутствует 100,0 г соединения. 18,55 г из них будут Al. Преобразуйте эту массу в моль:

18,55 г Al / 26,98 г / моль = 0,6875 моль Al

2) Используя формулу соединения, вычислите моль X:

(0,6875 моль Al) (3 моль X / 2 моль Al) = 1,031 моль X

3) Молярная масса X:

(100,0 - 18,55 г) / 1,031 моль = 79,0,0 г / моль

4) Элементом группы VIA с молярной массой 79 г / моль является селен.Таким образом, соединение представляет собой Al 2 Se 3 , названное селенидом алюминия.


Вернуться к Mole Содержание

Вычислить эмпирическую формулу с учетом данных массы

Вычислить эмпирическую формулу с учетом данных процентного состава

Определить идентичность элемента по бинарной формуле и массовым данным

Определите формулу гидрата

.

1:11 понять, как хроматограмма предоставляет информацию о составе смеси

Бумага хроматография может использоваться для исследования состава смеси.

На бумаге нанесена базовая линия. Смесь наносится на базовую линию вместе с известными или стандартными эталонными материалами. Затем конец бумаги погружается в растворитель, который проходит по бумаге и через пятна, забирая с собой все или некоторые красители.

Разные красители поднимаются по бумаге на разную высоту.

Полученный образец красителей называется хроматограммой .

В показанном примере показано, что смесь содержит красный, синий и желтый красители. Это можно увидеть, потому что эти точки, появившиеся в результате смешивания, прошли по бумаге такое же расстояние, как и красные, синие и желтые стандартные эталонные материалы.

.

химическое соединение | Определение, примеры и типы

Химическое соединение , любое вещество, состоящее из идентичных молекул, состоящих из атомов двух или более химических элементов.

молекула метана

Метан, в котором четыре атома водорода связаны с одним атомом углерода, является примером основного химического соединения. На структуру химических соединений влияют сложные факторы, такие как валентные углы и длина связи.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Британская викторина

Подводки к химии

Какой электрический заряд у электрона?

Вся материя Вселенной состоит из атомов более чем 100 различных химических элементов, которые встречаются как в чистом виде, так и в сочетании в химических соединениях.Образец любого данного чистого элемента состоит только из атомов, характерных для этого элемента, и атомы каждого элемента уникальны. Например, атомы углерода отличаются от атомов железа, которые, в свою очередь, отличаются от атомов золота. Каждый элемент обозначается уникальным символом, состоящим из одной, двух или трех букв, возникающих либо из текущего имени элемента, либо из его исходного (часто латинского) имени. Например, символы углерода, водорода и кислорода - это просто C, H и O соответственно.Символ железа - Fe, от оригинального латинского названия ferrum . Фундаментальный принцип химической науки состоит в том, что атомы различных элементов могут объединяться друг с другом с образованием химических соединений. Например, метан, который образован из элементов углерода и водорода в соотношении четыре атома водорода на каждый атом углерода, как известно, содержит отдельные молекулы CH 4 . Формула соединения - например, CH 4 - указывает типы присутствующих атомов, с нижними индексами, представляющими относительное количество атомов (хотя цифра 1 никогда не записывается).

молекула воды

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Один атом кислорода содержит шесть электронов в своей внешней оболочке, которая может содержать в общей сложности восемь электронов. Когда два атома водорода связаны с атомом кислорода, внешняя электронная оболочка кислорода заполняется.

Encyclopædia Britannica, Inc.
  • Исследуйте магнитоподобную ионную связь, образующуюся при передаче электронов от одного атома к другому

    Ионы - атомы с положительным или отрицательным суммарным зарядом - связываются вместе, образуя ионные соединения.

    Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео для этой статьи
  • Посмотрите, как работают молекулярные связи, когда два атома водорода присоединяются к атому серы, образуя сероводород

    Молекулярные соединения образуются, когда молекулы, такие как молекулы метана или вода, соединяются вместе, разделяя электроны.

    Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Вода, которая представляет собой химическое соединение водорода и кислорода в соотношении два атома водорода на каждый атом кислорода, содержит молекулы H 2 O.Хлорид натрия - это химическое соединение, образованное из натрия (Na) и хлора (Cl) в соотношении 1: 1. Хотя формула хлорида натрия - NaCl, соединение не содержит реальных молекул NaCl. Скорее, он содержит равное количество ионов натрия с положительным зарядом (Na + ) и ионов хлора с отрицательным зарядом (Cl - ). ( См. Ниже Тенденции в химических свойствах элементов для обсуждения процесса превращения незаряженных атомов в ионы [i.е., виды с положительным или отрицательным суммарным зарядом].) Упомянутые выше вещества представляют два основных типа химических соединений: молекулярные (ковалентные) и ионные. Метан и вода состоят из молекул; то есть они являются молекулярными соединениями. С другой стороны, хлорид натрия содержит ионы; это ионное соединение.

Атомы различных химических элементов можно сравнить с буквами алфавита: так же, как буквы алфавита объединяются, образуя тысячи слов, атомы элементов могут объединяться различными способами, образуя бесчисленное множество соединений. .На самом деле известны миллионы химических соединений, и многие миллионы возможны, но еще не открыты или синтезированы. Большинство веществ, встречающихся в природе, таких как древесина, почва и камни, представляют собой смеси химических соединений. Эти вещества могут быть разделены на составляющие их соединения физическими методами, которые не изменяют способ агрегирования атомов в соединениях. Соединения можно разделить на составные элементы путем химических изменений.Химическое изменение (то есть химическая реакция) - это изменение, при котором организация атомов изменяется. Примером химической реакции является горение метана в присутствии молекулярного кислорода (O 2 ) с образованием диоксида углерода (CO 2 ) и воды. CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O В этой реакции, которая является примером реакции горения, происходят изменения в том, как атомы углерода, водорода и кислорода связаны друг с другом. в соединениях.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Химические соединения обладают поразительным набором характеристик. При обычных температурах и давлениях некоторые из них являются твердыми телами, некоторые - жидкостями, а некоторые - газами. Цвета различных составных частей совпадают с цветами радуги. Некоторые соединения очень токсичны для человека, тогда как другие необходимы для жизни. Замена только одного атома в соединении может быть причиной изменения цвета, запаха или токсичности вещества.Чтобы понять это огромное разнообразие, были разработаны системы классификации. В приведенном выше примере соединения классифицируются как молекулярные или ионные. Соединения также подразделяются на органические и неорганические. Органические соединения ( см. Ниже Органические соединения), названные так потому, что многие из них были первоначально изолированы от живых организмов, обычно содержат цепи или кольца атомов углерода. Из-за огромного разнообразия способов связывания углерода и других элементов существует более девяти миллионов органических соединений.Соединения, которые не считаются органическими, называются неорганическими соединениями ( см. Ниже Неорганические соединения).

ртуть (Hg)

Ртуть (химический символ: Hg) - единственный металлический элемент, который является жидким при комнатной температуре.

© marcel / Fotolia

В рамках широкой классификации органических и неорганических веществ существует множество подклассов, в основном основанных на конкретных элементах или группах присутствующих элементов. Например, среди неорганических соединений оксиды содержат ионы O 2- или атомы кислорода, гидриды содержат ионы H - или атомы водорода, сульфиды содержат ионы S 2- и т. Д.Подклассы органических соединений включают спирты (содержащие группу OH), карбоновые кислоты (характеризующиеся группой COOH), амины (содержащие группу NH 2 ) и так далее.

Различные способности различных атомов объединяться с образованием соединений лучше всего можно понять с помощью периодической таблицы. Периодическая таблица Менделеева была первоначально построена для представления закономерностей, наблюдаемых в химических свойствах элементов ( см. химическая связь). Другими словами, по мере развития науки химии было замечено, что элементы можно сгруппировать в соответствии с их химической реакционной способностью.Элементы с подобными свойствами перечислены в вертикальных столбцах периодической таблицы и называются группами. По мере раскрытия деталей атомной структуры стало ясно, что положение элемента в периодической таблице коррелирует с расположением электронов, которыми обладают атомы этого элемента ( см. Атом ). В частности, было замечено, что электроны, которые определяют химическое поведение атома, находятся в его внешней оболочке. Такие электроны называются валентными электронами.

таблица Менделеева

Периодическая таблица элементов.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Например, атомы элементов в группе 1 периодической таблицы все имеют один валентный электрон, атомы элементов в группе 2 имеют два валентных электрона, и так далее, до группы 18 , элементы которого содержат восемь валентных электронов. Самое простое и самое важное правило для предсказания того, как атомы образуют соединения, заключается в том, что атомы имеют тенденцию объединяться таким образом, чтобы они могли либо опустошить свою валентную оболочку, либо завершить ее (т.е., заполните его), в большинстве случаев всего с восемью электронами. Элементы в левой части таблицы Менделеева имеют тенденцию терять свои валентные электроны в химических реакциях. Натрий (в Группе 1), например, имеет тенденцию терять свой одинокий валентный электрон с образованием иона с зарядом +1. Каждый атом натрия имеет 11 электронов ( e - ), каждый с зарядом -1, чтобы просто сбалансировать заряд +11 на его ядре. Потеря одного электрона оставляет у него 10 отрицательных зарядов и 11 положительных зарядов, что дает суммарный заряд +1: Na → Na + + e -.Калий, расположенный непосредственно под натрием в Группе 1, также образует в своих реакциях +1 ион (K + ), как и остальные члены Группы 1: рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Атомы элементов в правом конце периодической таблицы имеют тенденцию вступать в реакции, так что они получают (или разделяют) достаточно электронов, чтобы заполнить свою валентную оболочку. Например, кислород в группе 16 имеет шесть валентных электронов и, следовательно, нуждается в двух дополнительных электронах для завершения своей внешней оболочки. Кислород достигает этого за счет реакции с элементами, которые могут терять или делиться электронами.Атом кислорода, например, может реагировать с атомом магния (Mg) (в Группе 2), принимая два валентных электрона магния, образуя ионы Mg 2+ и O 2−. (Когда нейтральный атом магния теряет два электрона, он образует ион Mg 2+ , а когда нейтральный атом кислорода получает два электрона, он образует ион O 2-.) Получающийся в результате Mg 2+ и O 2- затем объединяют в соотношении 1: 1 с получением ионного соединения MgO (оксид магния). (Хотя составной оксид магния содержит заряженные частицы, у него нет чистого заряда, поскольку он содержит равное количество ионов Mg 2+ и O 2-.) Аналогичным образом кислород реагирует с кальцием (чуть ниже магния в группе 2) с образованием CaO (оксид кальция). Кислород аналогичным образом реагирует с бериллием (Be), стронцием (Sr), барием (Ba) и радием (Ra), остальными элементами группы 2. Ключевым моментом является то, что, поскольку все элементы в данной группе имеют одинаковое количество валентных электронов, они образуют аналогичные соединения.

Химические элементы можно классифицировать по-разному. Наиболее фундаментальное разделение элементов - на металлы, которые составляют большинство элементов, и неметаллы.Типичные физические свойства металлов - это блестящий внешний вид, пластичность (способность растираться в тонкий лист), пластичность (способность вытягиваться в проволоку), а также эффективная тепло- и электропроводность. Самым важным химическим свойством металлов является тенденция отдавать электроны с образованием положительных ионов. Например, медь (Cu) - типичный металл. Он блестящий, но легко тускнеет; это отличный проводник электричества и обычно используется для электрических проводов; и из него легко превращаться в изделия различной формы, такие как трубы для систем водоснабжения.Медь содержится во многих ионных соединениях в форме иона Cu + или Cu 2+ .

Металлические элементы находятся на левой стороне и в центре таблицы Менделеева. Металлы групп 1 и 2 называются типичными металлами; те, что находятся в центре периодической таблицы, называются переходными металлами. Лантаноиды и актиноиды, показанные под периодической таблицей, представляют собой особые классы переходных металлов.

металлических элементов в периодической таблице Менделеева

Металлы, неметаллы и металлоиды представлены в различных частях периодической таблицы Менделеева.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Неметаллы, которых относительно мало, находятся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, за исключением водорода, единственного неметаллического члена группы 1. Физические свойства, характерные для металлы в неметаллах отсутствуют. В химических реакциях с металлами неметаллы приобретают электроны с образованием отрицательных ионов. Неметаллические элементы также реагируют с другими неметаллами, в этом случае образуя молекулярные соединения. Хлор - типичный неметалл.При обычных температурах элементарный хлор содержит молекулы Cl 2 и реагирует с другими неметаллами с образованием таких молекул, как HCl, CCl 4 и PCl 3 . Хлор реагирует с металлами с образованием ионных соединений, содержащих ионы Cl - .

Разделение элементов на металлы и неметаллы является приблизительным. Некоторые элементы вдоль разделительной линии проявляют как металлические, так и неметаллические свойства и называются металлоидами или полуметаллами.

.

Смотрите также