Žmonės varį kasdien naudoja jau ilgą laiką. Šiuolaikiniams žmonėms labai svarbus parametras yra jo tankis ir savitasis svoris.
Šie duomenys naudojami apskaičiuojant medžiagų sudėtį gaminant įvairias komunikacijas, dalis, gaminius ir komponentus technikos pramonėje.
Pagrindinė informacija apie varį
Varis yra labiausiai paplitęs spalvotųjų metalų. Jo pavadinimas lotyniškai - „Cuprum“ - jis buvo suteiktas Kipro salos garbei. Ten jį prieš tūkstančius metų kasė senovės graikai. Istorikai netgi išrado vario amžių, kuris tęsėsi nuo IV iki V amžiaus prieš mūsų erą. e. Tuo metu žmonės gamino iš populiaraus metalo:
- įrankis;
- indai;
- dekoracijos;
- monetos.
D.I. Mendelejev, tai užima 29 vietą. Šis elementas turi unikalių savybių - fizinių, cheminių ir mechaninių. Senovėje vario natūralioje aplinkoje buvo galima rasti grynuolių pavidalu, kartais labai didelių. Žmonės ugnį kaitino ant atviros ugnies, tada smarkiai atvėsino. Dėl to jis įtrūko, o tai leido atlikti metalo atkūrimą. Ši paprasta technologija leido pradėti įvaldyti populiarų elementą.
Savybės
Varis yra rausvas spalvotas metalas su rausvu atspalviu.apdovanotas dideliu tankiu. Gamtoje yra daugiau nei 170 mineralų rūšių, kuriose yra Cuprum. Tik iš 17 šis elementas yra komerciškai išgaunamas. Didžioji šio cheminio elemento dalis yra rūdos metalų sudėtyje:
- chalkocitas - iki 80%;
- bronita - iki 65%;
- covelina - iki 64%.
Varis yra praturtintas ir ištirpintas iš šių mineralų. Aukštas šilumos ir elektros laidumas yra skiriamosios spalvotųjų metalų savybės. Jis pradeda tirpti 1063 ° C temperatūroje ir verda 2600 ° C temperatūroje. „Cuprum“ prekės ženklas priklausys nuo gamybos būdo. Metalas įvyksta:
- Šalto valcavimo;
- valcavimas;
- mesti.
Kiekvienas tipas turi savo specialius parametrinius skaičiavimus, apibūdinančius atsparumą šlyčiai, deformaciją veikiant apkrovoms ir gniuždymą, taip pat medžiagos tempiamąjį elastingumą.
Spalvotieji metalai kaitinant aktyviai oksiduojasi. Esant 385 ° C temperatūrai, susidaro vario oksidas. Jo kiekis sumažina kitų metalų šilumos laidumą ir laidumą. Sąveikaujant su drėgme, metalas suformuoja kupritą, su rūgštine aplinka - vitrioliu.
Dėl savo savybių šis cheminis elementas aktyviai naudojamas gaminant elektrines ir elektronines sistemas bei daugelį kitų produktų, skirtų kitiems tikslams. Svarbiausias turtas yra jo tankis yra 1 kg / m 3, nes šis rodiklis nustato gaminamo produkto svorį. Tankis rodo masės ir bendro tūrio santykį.
Dažniausia tankio vienetų matavimo sistema yra 1 kilogramas m 3. Šis vario rodiklis yra 8,93 kg / m 3. Skystos formos tankis bus 8,0 g / cm 3. Bendras tankio indeksas gali skirtis priklausomai nuo metalo, kuriame yra įvairių priemaišų, rūšies. Tam naudojamas savitasis medžiagos svoris. Tai yra labai svarbi savybė gaminant medžiagas, kuriose yra vario. Savitasis svoris apibūdina vario masės ir viso lydinio tūrio santykį.
Savitasis vario svoris bus 8,94 g / cm 3... Vario savitojo svorio ir svorio parametrai yra vienodi, tačiau šis sutapimas nėra būdingas kitiems metalams. Savitasis svoris yra labai svarbus ne tik gaminant produktus su jo turiniu, bet ir perdirbant laužą. Yra daugybė būdų, kuriais galite racionaliai pasirinkti medžiagas produktų formavimui. Tarptautinėse SI sistemose savitojo svorio parametras išreiškiamas niutonais 1 tūrio vienetui.
Labai svarbu atlikti visus skaičiavimus prietaisų ir mechanizmų projektavimo etape. Savitasis svoris ir svoris yra skirtingos vertės, tačiau jie būtinai naudojami nustatant įvairių dalių, kuriose yra „Cuprum“, ruošinių masę.
Jei palygintume vario ir aliuminio tankįpamatysime didelį skirtumą. Aliuminio atveju šis skaičius yra 2698,72 kg / m 3, esant kambario temperatūrai. Tačiau kylant temperatūrai parametrai tampa kitokie. Kai aliuminis kaitinamas virsta skysta būsena, jo tankis bus 2,55–2,34 g / cm 3. Rodiklis visada priklauso nuo aliuminio lydinių legiravimo elementų kiekio.
Metalo lydinių techniniai rodikliai
Labiausiai paplitę vario lydiniai laikomas žalvaris ir bronza... Jų kompozicija taip pat formuojama iš kitų elementų:
- cinkas;
- nikelio;
- alavas;
- bismutas.
Visi lydiniai skiriasi savo struktūra. Alavo buvimas kompozicijoje leidžia pagaminti puikios kokybės bronzos lydinius. Pigesni lydiniai yra nikelis arba cinkas. Pagaminta medžiaga, paremta „Cuprum“ 
turi šias charakteristikas:
- didelis plastiškumas ir atsparumas dilimui;
- elektrinis laidumas;
- atsparumas agresyviai aplinkai;
- mažas trinties koeficientas.
Vario lydiniai yra plačiai naudojami pramoninėje gamyboje. Jie naudojami indams, papuošalams, elektros laidams ir šildymo sistemoms gaminti. Medžiagos su „Cuprum“ dažnai naudojamos dekoruojant namų priekį, darant kompozicijas. Didelis stabilumas ir plastiškumas yra pagrindinės medžiagos naudojimo savybės.
Nėra tokio žmogaus, kuris per visą gyvenimą nebūtų matęs geltonojo metalo. Gamtoje yra keletas mineralų, kurie savo išvaizda yra panašūs į geltoną metalą. Bet kaip sakoma: „ne visas auksas žiba“. Norint nesupainioti tauriųjų metalų su kitomis medžiagomis, turite žinoti aukso tankį.
Tauriųjų metalų tankis
Aukso molekulinė struktūra.
Viena iš svarbių tauriojo metalo savybių yra jo tankis. Aukso tankis matuojamas kg m3.
Savitasis aukso svoris yra labai reikšmingas. Paprastai į tai neatsižvelgiama, nes papuošalai: žiedai, auskarai, pakabukai yra labai lengvi. Bet jei rankose laikote kilogramą tikro geltono metalo luito, galite būti tikri, kad jis yra labai sunkus. Dėl didelio aukso tankio jį lengviau iškasėti. Taigi skalbimas šliuzuose užtikrina aukštą aukso atgavimo lygį išplautų uolienų.
Aukso tankis yra 19,3 gramo kubiniame centimetre.
Tai reiškia, kad jei imsite tam tikrą tauriųjų metalų kiekį, tai jo svoris bus beveik 20 kartų didesnis nei tokio paties tūrio paprasto vandens. Dviejų litrų plastikinis auksinio smėlio butelis sveria apie 32 kg. Iš 500 gramų tauriųjų metalų galite išdėstyti kubą, kurio kraštinė yra 18,85 mm.
Įvairių pavyzdžių ir spalvų aukso tankio lentelė.
Originalaus aukso tankis yra keliais vienetais mažesnis nei jau rafinuoto metalo ir gali svyruoti nuo 18 iki 18,5 gramų kubiniame centimetre.
583 aukso prabos yra mažiau tankios, nes šis lydinys susideda iš skirtingų metalų.
Namuose aukso tankį galite nustatyti patys. Norėdami tai padaryti, reikia pasverti tauriųjų metalų gaminį įprastomis svarstyklėmis, kuriose padalijimo kaina turi būti ne mažesnė kaip 1 gramas. Po to indą su tūrio žymėjimu reikia užpildyti skysčiu, šiuo atveju vandeniu, į kurį reikia nuleisti dekoraciją. Reikia pasirūpinti, kad skysčio neperpildytų.
Po to matuojame, kiek pasikeitė skysčio tūris nuleidus aukso dirbinį į indą. Naudodami specialią iš mokyklos žinomą formulę apskaičiuojame tankį: masė padalinta iš tūrio.
Reikia atsiminti, kad tauriųjų metalų gaminys nėra grynas auksas, todėl būtina atlikti lydinio mėginio tankio koregavimą.
Kaip atskirti tikrąjį geltoną metalą nuo netikro
Šiuo metu tiek Rusijos, tiek užsienio rinkose yra labai didelis padirbto aukso procentas. Yra didžiulė rizika pirkti auksinius papuošalus, kuriuose yra iki 5% tauriųjų metalų arba jų nėra. Pagrindinės aukso pirkimo taisyklės padės nesijausti apgautam.
Pirma, turėtumėte gerai pažvelgti į gaminį. Ant jo turi būti mėginys. Be to, jis neturėtų susidaryti iš kreivų skaičių ar suteptų žymių. Priešingu atveju tai yra pirmasis klastotės požymis.
Vieno valstybės skiriamojo aukso dirbinių pavyzdžio pavyzdys.
Kitas netikras ženklas yra tauriųjų metalų papuošalų neteisinga pusė. Tai turi būti padaryta taip pat gerai, kaip priekinė pusė, kitaip tai yra nekokybiškas produktas. Taip pat galima nustatyti produkto kokybę naudojant tokias charakteristikas kaip aukso tankis, tačiau tokio eksperimento negalima atlikti parduotuvėje.
Taip pat yra toks nustatymo metodas kaip stiprumo bandymas. Tiesa, ne visada įmanoma subraižyti aukso gabalą priešais pardavėją, todėl šio metodo įgyvendinti negalima.
Tikrinimas jodu.
Šie cheminiai metodai gali būti geri būdai produkto kokybei nustatyti. Ant geltono metalo papuošalų galite lašinti šiek tiek jodo. Jei dėmė yra tamsios spalvos, tada galime drąsiai kalbėti apie siūlomo produkto kokybę. Taip pat gali padėti stalo actas. Jei po trijų minučių, praleistų jame, taurusis metalas patamsėjo, tuomet galite saugiai išvežti gaminį į sąvartyną.
Chloro auksas gali labai padėti nustatant kokybę. Nuo chemijos kursų tapo žinomas ne tik aukso tankis, bet ir tai, kad jis negali vykti jokių cheminių reakcijų. Todėl, jei taurųjį metalą uždėjus chloro auksu, jis pradėjo blogėti, tai yra tikras klastotė ir jo vieta šiukšliadėžėje.
Vienas geriausių būdų apsisaugoti nuo padirbtų prekių įsigijimo yra brangiųjų metalų gaminių pirkimas iš gerai žinomų specializuotų parduotuvių.
Šiuo atveju yra didelė tikimybė įsigyti tikrai aukštos kokybės produktą. Nors kaina juose yra šiek tiek didesnė nei įvairiose parduotuvėse ir turguose, tačiau kokybė to verta. Priešingu atveju galite nusipirkti netikrą produktą ir labai gailėtis dėl sutaupytų pinigų.
Dvyniai aukso
Gamtoje yra keli metalai, kurių tankis yra toks pat kaip aukso. Tai yra uranas, kuris yra radioaktyvus, ir volframas. Jis yra pigesnis už geltoną metalą, tačiau volframo ir aukso tankis yra beveik vienodas, skirtumas yra trys dešimtadaliai. Volframas nuo aukso skiriasi tuo, kad jis turi skirtingą spalvą ir yra daug kietesnis nei geltonasis metalas. Grynas auksas yra labai minkštas ir lengvai subraižomas nagu.
Iš vidaus netikra aukso juosta, pripildyta volframo.
Tai, kad tokių elementų kaip volframas ir auksas tankis yra vienodas, labai vilioja klastotojai. Jie pakeičia aukso luitus panašaus tankio ir svorio volframu ir padengia juos plonu tauriųjų metalų sluoksniu. Tuo pačiu metu dėl didelių geltonojo metalo kainų volframas tampa populiaresnis tarp jaunų žmonių. Volframo gaminiai yra daug pigesni ir atsparesni įbrėžimams.
Švino tankis
Kuo auksas grynesnis, tuo mažiau kietas, todėl anksčiau geltonasis metalas buvo įkandamas bandymams. Šis metodas yra nepatikimas. Papuošalai gali būti pagaminti iš švino, padengti labai plonu aukso sluoksniu. Švinas taip pat turi minkštą struktūrą. Galite pabandyti nudrožti gabalą nuo veido, o netaurusis metalas gali būti po labai plonu tauriųjų metalų sluoksniu.
Periodinės lentelės elemento - švino ir jo atitikmens - aukso tankis yra skirtingas. Švino tankis yra daug mažesnis nei aukso - 11,34 gramo kubiniame centimetre. Taigi, jei paimsite geltoną metalą ir to paties tūrio šviną, aukso masė bus daug didesnė nei švino.
Baltasis auksas yra geltonojo tauriųjų metalų lydinys su platina ar kitais metalais, kurie suteikia baltą, tiksliau matinę sidabro spalvą. Kasdieniniame gyvenime yra nuomonė, kad „baltasis auksas“ yra vienas iš platinos pavadinimų, tačiau taip nėra. Šios rūšies auksas yra šiek tiek brangesnis nei įprasta. Išvaizda baltasis metalas yra panašus į sidabrą, kuris yra daug pigesnis. Tokių periodinės lentelės elementų, kaip auksas ir sidabras, tankis yra skirtingas. Kaip atskirti baltąjį auksą nuo sidabro? Šie taurieji metalai turi skirtingą tankį.
Sidabras yra mažiausiai tanki medžiaga iš visų aptariamų straipsnyje.
Aukso tankis yra didesnis nei sidabro. Jo tankis yra 10,49 gramo kubiniame centimetre. Sidabras yra daug minkštesnis nei baltas metalas. Todėl, jei perbėgsite sidabrinį gabalą per baltą lapą, liks pėdsakų. Jei tą patį darysite su baltu tauriuoju metalu, tada nebus jokio pėdsako.
APIBRĖŽIMAS
Medžiagos tankis yra jo masės ir tūrio santykis:
M / V, [g / cm 3, kg / m 3]
Kietasis tankis yra pamatinė vertė. Vario tankis yra 9,0 g / cm 3. Pirminėje būsenoje varis yra raudonas metalas (1 pav.). Svarbiausios jo konstantos pateikiamos toliau pateiktoje lentelėje:
1 lentelė. Vario fizinės savybės.
Variui būdingas didelis tankis, gana aukšta lydymosi temperatūra ir mažas kietumas. Jo plastiškumas ir plastiškumas yra ypač didelis: varį galima įvilkti į vielą, kurios skersmuo 0,001 mm (maždaug 50 kartų plonesnė už žmogaus plauką).
Paveikslėlis: 1. Varis. Išvaizda.
Vario radimas gamtoje
Varis yra labai atsilikęs nuo atitinkamų šarminių metalų paplitimo gamtoje. Manoma, kad jo kiekis žemės plutoje yra apie 0,003% (masės). Varis daugiausia yra sieros junginių pavidalu ir dažniau kartu su kitų metalų sieros rūdomis. Iš atskirų vario mineralų svarbiausi yra halcopiritas (CuFeS 2) ir halcocitas (Cu 2 S). Deguonies turinčios mineralinės medžiagos - cupritas (Cu 2 O) ir malachitas ((CuOH) 2 CO 3) - yra kur kas mažiau pramoninės svarbos.
Vario cheminių savybių ir tankio santrauka
Varis formuoja lydinius su daugeliu metalų. Visų pirma jis legiruotas auksu, sidabru ir gyvsidabriu.
Vario reaktyvumas yra mažas. Ore jis nuolat dengiamas tankia žalsvai pilka pagrindinių karbonato druskų plėvele. Derinamas su deguonimi esant normaliam slėgiui ir kaitinant:
4Cu + O2 \u003d 2CuO;
2Cu + O2 \u003d 2CuO.
Nereaguoja su vandeniliu, azotu ir anglimi net esant aukštai temperatūrai.
Normalioje temperatūroje varis lėtai jungiasi su chloro, bromo ir jodo halogenais:
Cu + Cl2 \u003d CuCl2;
Cu + Br 2 \u003d CuBr 2.
Varis yra silpnas reduktorius; nereaguoja su vandeniu ir praskiesta druskos rūgštimi. Jis perpilamas į tirpalą su neoksiduojančiomis rūgštimis arba amoniako hidratu, esant deguoniui ar kalio cianidui. Jis oksiduojamas koncentruotomis sieros ir azoto rūgštimis, aqua regia, chalcogenais ir nemetalų oksidais. Reaguoja kaitinant vandenilio halogenidais.
Problemų sprendimo pavyzdžiai
1 PAVYZDYS
| Užduotis | Kai vario ir geležies mišinys, sveriantis 20 g, buvo paveiktas druskos rūgšties pertekliumi, išsiskyrė 5,6 litro dujų (NU). Nustatykite mišinyje esančių metalų masės dalį. |
| Sprendimas | Varis nereaguoja su druskos rūgštimi, nes jis yra tarp metalų aktyvumo po vandenilio, t. vandenilis išsiskiria tik dėl rūgšties sąveikos su geležimi. Parašykime reakcijos lygtį: Fe + 2HCl \u003d FeCl2 + H2. Suraskime vandenilio medžiagos kiekį: n (H2) \u003d V (H2) / V_m \u003d 5,6 / 22,4 \u003d 0,25 mol. Pagal reakcijos lygtį: n (H2) \u003d n (Fe) \u003d 0,25 mol. Raskite geležies masę: m (Fe) \u003d n (Fe) × M (Fe) \u003d 0,25 × 56 \u003d 14 g. Apskaičiuokime mišinio metalų masės dalį: w (Fe) \u003d m (Fe) / m mišinys \u003d 14/20 \u003d 0,7 \u003d 70%. w (Cu) \u003d 100% - w (Fe) \u003d 100 - 70 \u003d 30%. |
| Atsakymas | Geležies masės dalis lydinyje yra 70%, vario - 30%. |
Lentelėje parodytos vario termofizinės savybės, priklausomai nuo temperatūros nuo 50 iki 1600 Kelvino.
Vario tankis kambario temperatūroje yra 8933 kg / m 3 (arba 8,93 g / cm 3)... Varis yra beveik keturis kartus sunkesnis ir. Šie metalai plūduriuos ant skystojo vario paviršiaus. Vario tankio vertės lentelėje nurodytos kg / m 3 vienetais.
Vario tankio priklausomybė nuo jo temperatūros pateikiama lentelėje. Reikėtų pažymėti, kad vario tankis jį kaitinant mažėja tiek kietame, tiek skystame varyje. Šio metalo tankio sumažėjimą lemia jo išsiplėtimas kaitinant - padidėja vario tūris. Pažymėtina, kad skystojo vario tankis yra apie 8000 kg / m 3 esant iki 1300 ° C temperatūrai.
Vario šilumos laidumas yra 401 W / (m · deg) kambario temperatūroje, o tai yra gana didelė vertė, kuri yra panaši į.
Esant 1357K (1084 ° C) temperatūrai, varis virsta skysta būsena, kurią lentelėje atspindi staigus vario šilumos laidumo vertės kritimas. Tai aišku skystojo vario šilumos laidumas yra beveik du kartus mažesnis nei kietojo metalo.
Kaitinant vario šilumos laidumas turi tendenciją mažėti, tačiau esant aukštesnei nei 1400 K temperatūrai šilumos laidumo vertė vėl pradeda didėti.
Lentelėje pateikiamos šios vario termofizinės savybės, esant skirtingoms temperatūroms:
- vario tankis, kg / m 3;
- savitasis šilumos tūris, J / (kg · deg);
- šiluminė difuzija, m 2 / s;
- vario šilumos laidumas, W / (m · K);
- lorenco funkcija;
- šilumos talpų santykis.
Termofizinės vario savybės: CTE ir specifinė vario šiluma
Varis turi gana aukštą lydymosi ir virimo šilumą: specifinė vario lydymosi šiluma yra 213 kJ / kg; savitoji vario virimo šiluma yra 4800 kJ / kg.
Žemiau esančioje lentelėje parodytos kai kurios vario termofizinės savybės, priklausomai nuo temperatūros nuo 83 iki 1473K. Vario savybių vertės nurodomos esant atmosferos slėgiui. Pažymėtina, kad savitasis vario šiluminis pajėgumas yra 381 J / (kg deg) kambario temperatūroje, o vario šilumos laidumas 20 ° C temperatūroje yra 395 W / (m · deg).
Iš lentelėje pateiktų vario šiluminio plėtimosi ir šiluminės talpos koeficiento verčių matyti, kad kaitinant šį metalą šios vertės padidėja. Pavyzdžiui, vario šiluminė talpa 900 ° C temperatūroje tampa lygi 482 J / (kg · deg).
Lentelėje pateikiamos šios vario termofizinės savybės:
- vario tankis, kg / m 3;
- savitasis vario šiluminis pajėgumas, kJ / (kg · K);
- vario šilumos laidumo koeficientas, W / (m · deg);
- savitoji elektrinė varža, Ohm · m;
- linijinis šiluminio plėtimosi koeficientas (CTE), 1 / laipsnis.
Šaltiniai:
1.
2. .
