Что тяжелее алюминий или золото

Удельный вес металла. Таблица плотности металлов и сплавов

Таблицы плотности металлов и сплавов

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

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

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

Металл, обозначениеАтомный весТемпература плавления, °CУдельный вес, г/куб.смЦинк Zn (Zinc)65,37419,57,13Алюминий Al (Aluminium)26,98156592,69808Свинец Pb (Lead)207,19327,411,337Олово Sn (Tin)118,69231,97,29Медь Cu (Сopper)63,5410838,96Титан Ti (Titanium)47,9016684,505Никель Ni (Nickel)58,7114558,91Магний Mg (Magnesium)246501,74Ванадий V (Vanadium)619006,11Вольфрам W (Wolframium)184342219,3Хром Cr (Chromium)51,99617657,19Молибден Mo (Molybdaenum)92262210,22Серебро Ag (Argentum)107,9100010,5Тантал Ta (Tantal)180326916,65Железо Fe (Iron)55,8515357,85Золото Au (Aurum)197109519,32Платина Pt (Platina)194,8176021,45

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

Таблица удельного веса сплавов металлов

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

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

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

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

Список сплавов металлов

Плотность сплавов (кг/м 3 )

Источник

Удельный вес металла

При проектировании деталей и металлоконструкций необходимо знать сколько будет весить готовое изделие или сооружение. Эта характеристика важна для работы механизмов, расчетов нагрузок на опоры. Образцы одного объема и формы, выполненные из разных материалов имеют разные показатели массы, ускорения. Это же относится к сравнению металлических сплавов одной группы. Что такое удельный вес металла, как его определить?

Удельным называют вес абсолютно плотного вещества. Для измерения следует привести материал в такое состояние, в котором в структуре отсутствуют поры и посторонние включения. Расчет проводят по формуле:

где P — вес однородного тела, V — его объем

Принято несколько систем вычисления с разными единицами измерения.

Эти единицы измерения легко конвертировать: 0,1 дин/см³= 1 Н/м³= 0,102кГ/м³. Для удобства вычислений в металлургии используют обозначения в кубических сантиметрах и метрах. Это зависит от ценности и расхода сырья. Иногда Ƴ путают с плотностью. Действительно, их вычисляют по похожим формулам. Однако плотность (P=m/V) рассчитывают для любых тел и веществ, и даже пространств (межгалактические и межзвездные среды), а не только для абсолютно плотных.

Величина меняется в зависимости от температуры среды. Определение “весит” указывает на силу, с которой тело воздействует на подвес или поверхность, она имеет направленный вектор: Р (в ньютонах)=mg (масса в кг*ускорение свободного падения м/с²). Там, где важна высокая точность, значение g варьируется от 9,780 на экваторе Земли до 9,82 на полюсах. Во всех остальных случаях допускается округление до 10. Масса тел постоянна.

Удельный вес цветных металлов

Цветмет — ограниченное и ценное сырье, каждый материал обладает уникальными свойствами: свинец и олово смягчают трение механизмов, алюминий легкий и безопасный, из его сплавов делают самолеты и упаковку для пищи. Величину Ƴ вычисляют в лабораторных условиях. Она соотносится с температурой плавления — фазовым переходом из твердого состояния в жидкое под воздействием нагрева и давления. В этом же терморежиме происходит и обратный процесс.

Таким образом, t плавления = t кристаллизации.

Это совпадение возможно только для идеально чистых однородных веществ, не содержащих примесей. Именно эти цифры указывают в справочниках.

Таблица удельного веса цветных металлов

Наименование цветного металла	Химическое обозначение	Атомный вес	Температура плавления, °C	Удельный вес, г/куб.см
Цинк (Zinc)	Zn	65,37	419,5	7,13
Алюминий (Aluminium)	Al	26,9815	659	2,69808
Свинец (Lead)	Pb	207,19	327,4	11,337
Олово (Tin)	Sn	118,69	231,9	7,29
Медь (Сopper)	Cu	63,54	1083	8,93
Титан (Titanium)	Ti	47,90	1668	4,505
Никель (Nickel)	Ni	58,71	1455	8,91
Магний (Magnesium)	Mg	24	650	1,74
Ванадий (Vanadium)	V	6	1900	6,11
Вольфрам (Wolframium)	W	184	3422	19,3
Хром (Chromium)	Cr	51,996	1765	7,19
Молибден (Molybdaenum)	Mo	92	2622	10,22
Серебро (Argentum)	Ag	107,9	1000	10,5
Тантал (Tantal)	Ta	180	3269	16,65
Золото (Aurum)	Au	197	1095	19,32
Платина (Platina)	Pt	194,8	1760	21,45

Таблица удельного веса сплавов

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

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

Баббит — Antifriction metal

Бериллиевая бронза (бериллиевая медь) — Beryllium Copper

Дельта металл — Delta metal

Желтая латунь — Yellow Brass

Фосфористые бронзы — Bronze — phosphorous

Обычные бронзы — Bronze (8-14% Sn)

Ковкий чугун — Wrought Iron

Красная латунь (мало цинка) — Red Brass

Латунь, литье — Brass — casting

Латунь, прокат — Brass — rolled and drawn

Легкие сплавы алюминия — Light alloy based on Al

Легкие сплавы магния — Light alloy based on Mg

Марганцовистая бронза — Manganese Bronze

Нержавеющая сталь — Stainless Steel

Нейзильбер — Nickel silver

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

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

Свинцовые бронзы, Bronze — lead

Углеродистая сталь — Steel

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

Все вещества имеют разную молекулярную структуру и межатомное расстояние, поэтому вес атома не всегда точно соотносится с удельным. Человечество научилось применять эти свойства во благо. Тяжесть золота относительно минералов позволила золотоискателям отмывать песчинки в ручье, в то время как легкие титан и алюминий дали возможность подняться в небо.

Ни один металлический элемент таблицы Менделеева невозможно получить в чистом состоянии: чистота электротехнической бескислородной меди 99,999%.

Ее применяют только в высокоточной аппаратуре, так как удаление примесей требует использования сложных технологий. Для производства проводников достаточно 99,9. Многие цветные металлы используются исключительно в сплавах: дюраль, мельхиор, бронза, латунь и др.

Марочные сплавы не имеют точной температуры плавления, только переходные диапазоны. При расчетах и проектировании показатель Ƴ= P/V не используют, но устанавливается плотность, присущая каждой марке. Например у латуни ЛМцА57-3-1 она равна 8100 кг/м³. Из этой марки производят детали для морских судов. Благодаря значению можно вычислить сколько сырья потребуется для производства партии и каждой детали в отдельности. Слитки с недостаточным соотношением массы и объема будут низкого качества, вероятно в их структуре присутствуют включения газов и оксидов.

Удельный вес чугуна

Железо — один из самых распространенных элементов в земной коре. Это важнейший конструкционный материал, стойкий к механическим нагрузкам. Из железных руд выплавляют чугун — сплав на основе железа и углерода. Если уменьшить углеродную составляющую — получится сталь.

Чистое железо, синтезированное лабораторным путем, весит 7,874 г/см³ или 7874 кг/м³. Его t плавления 1538⁰, но предварительно оно претерпевает ряд превращений по кристаллическому признаку, поэтому при выплавке чугуна достигать этого нагрева не требуется.

Ƴ чугуна вычислить невозможно, так как его физические свойства зависят от массовой доли углерода и его состояния: формирование включений графита или карбидных соединений. Для обозначения параметра используют диапазон величин, присущий типу.

В результате изменения режимов охлаждения получают промежуточные варианты. Благодаря легирующим добавкам на рынке представлены жаростойкие, антифрикционные, износостойкие, коррозионностойкие и другие чугуны. Самые легкие из применяемых марок имеют показатель P=m/V равный 6,8 г/см³, у быстрорежущих сталей он достигает 8.

Типичные физические свойства и удельный вес чугуна

Вывод

Удельный вес — это сила воздействия на подвес или поверхность, рассчитанная в ньютонах для тела из абсолютно плотного вещества, не имеющего в своем составе посторонних включений.

На практике такого состояния достичь невозможно. Лабораторная величина соотносится со строением атома, типом кристаллической решетки.

При создании марок черных и цветных металлов знание Ƴ помогает заранее вычислить плотность новой разработки. Значение необходимо в научных и промышленных отраслях, в точном конструировании, компьютерном моделировании. Установленные показатели в килограммах на кубический метр представлены в стандартах ГОСТ, для удобства расчета закупок и распределения металлопроката можно использовать специальные онлайн-калькуляторы, или зная форму полуфабриката, посчитать объем затраченного сырья по геометрической формуле. Так, при продаже арматуры применяют тоннаж, для ювелирных изделий указывают граммы.

Для удобства воспользуйтесь нашим марочником стали.

Источник

Что легче золото или алюминий

Удельный вес металла. Таблица плотности металлов и сплавов

Таблицы плотности металлов и сплавов

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

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

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

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

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

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

Наименование металла, обозначениеАтомный весТемпература плавления, °CУдельный вес, г/куб.смЦинк Zn (Zinc)65,37419,57,13Алюминий Al (Aluminium)26,98156592,69808Свинец Pb (Lead)207,19327,411,337Олово Sn (Tin)118,69231,97,29Медь Cu (Сopper)63,5410838,96Титан Ti (Titanium)47,9016684,505Никель Ni (Nickel)58,7114558,91Магний Mg (Magnesium)246501,74Ванадий V (Vanadium)619006,11Вольфрам W (Wolframium)184342219,3Хром Cr (Chromium)51,99617657,19Молибден Mo (Molybdaenum)92262210,22Серебро Ag (Argentum)107,9100010,5Тантал Ta (Tantal)180326916,65Железо Fe (Iron)55,8515357,85Золото Au (Aurum)197109519,32Платина Pt (Platina)194,8176021,45

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

Таблица удельного веса сплавов металлов

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

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

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

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

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

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

Почему раньше алюминий был дороже золота?

Владельцы алюминиевой посуды или столовых приборов в прошлом считались самыми настоящими богачами. В чем заключалась ценность этого металла, и почему он стал гораздо дешевле сейчас?

Квасцы или, если говорить современным языком, двойные соли алюминия, часто применялись в древности. Металл, который содержится в квасцах, использовался для разнообразных целей и в современном мире он нашел себе место, например, в антибактериальном мыле, разрыхлителях, лосьонах и т.д.

Квасцы, содержащие в себе алюминий и калий, когда-то использовались в медицинских целях или в качестве протравы (закрепителя краски). Из раствора алюмокалиевых квасцов делали пропитку для древесины, чтобы та была меньше подвержена возгоранию.

Интересный факт: алюминия нет в земной коре в чистом виде. Он присутствует только в качестве химсоединений с массовой концентрацией около 8%. Это самый распространенный металл и 3-й по частоте химический элемент.

О наличии алюминия в квасцах впервые заявил в 1807 г. Гефри Дэви – английский физик, геолог и химик. Он отметил, что, помимо солей, в них также есть какой-то металл и назвал его «алюминием», ведь с латинского языка слово «alum» обозначает «квасцы».

Но стоит сказать, что еще до Дэви (примерно за 29 лет) Антуан Лавуазье, французский химик, указывал на оксид алюминия – «агрилл». Ученый отмечал, что этот «агрилл», возможно, встречается в твердом виде. Подтвердить предположения Дэви смог в 1825 г. датский исследователь Ганс Эрстед. Он выделил практически чистый алюминий, нагрев амальгаму калия, а также безводный хлорид алюминия.

Фридрих Велер, врач и физик из Германии создал новый способ добычи алюминия, н основе метода Ганса Эрстеда. Велер нагревал калий и хлорид алюминия, получая гранулированный порошок. В 1854 году француз Анри Девиль применил металлический натрий, чтобы получить алюминий, вытеснив его из общей структуры материала. Спустя 9 лет, Девиль стал первым, кто смог добыть алюминий при помощи электролиза.

В 1886 г. открыли способ промышленного получения алюминия при помощи того же электролиза. Сделали это одновременно и независимо друг от друга француз Поль Эру и американец Чарльз Холл. Даже сейчас этот метод называется «процессом Холла-Эру». Удешевил технологию производства химик из России Карл Байер – он внес предложение использовать боксит для получения оксида алюминия.

Металл был хорошего качества, но не имел достаточной прочности. В 1903 г. немец Альфред Вильм укрепил его. Он добавил 4% меди и подверг вещество резкому охлаждению, после чего выдержал при комнатной температуре около 5 дней. Алюминий остался таким же пластичным, но стал более прочным.

Интересный факт: улучшенный алюминий с повышенными прочностными характеристиками начали производить в Дюрене (Германия). Сплав назвали в честь города, и до сих пор он остается «дюралюминием».

Почему раньше алюминий был дороже золота?

В старину алюминий считался чрезвычайно дорогим материалом, так как его было сложнее получить, чем золото. В чистом виде не встречается, а производство алюминия в больших количествах с учетом прежних технологий было делом затратным. Металл играл роль декоративного материала, из которого делали украшения. К примеру, в 1855 г. Наполеон III организовал выставку, на которой были представлены слитки этого металла. Блестящие и необычные – они очень понравились посетителям.

Традиционные японские украшения изготавливаются из алюминия вместо серебра:

Пытались даже делать алюминиевую броню, но безуспешно. Наполеон III также дал распоряжение изготавливать столовые приборы из алюминия – ели ими исключительно богатые люди, а простой народ использовал золото и серебро.

В 1852 году килограмм алюминия стоил 1200 долларов США (золото – около 600 долларов за кг), но с применением нового способа получения этого металла (процесс Холла-Эру) к концу 20-го века он уже стоил меньше доллара за килограмм. В России 1852 г. стоимость алюминия составляла 2200 рублей, 1890 г. – 9,5 рублей, 1900 г. – около 1 рубля за килограмм.

Что тяжелее — золото или серебро и как проба влияет на вес + сравнительная таблица с другими тяжелыми металлами

Для быстрого ответа на вопрос: «Что тяжелее — золото или серебро?» — достаточно базовых школьных знаний химии. Тяжелее тот элемент, который находится в таблице Менделеева ниже.

Характеристики и влияние пробы на вес

Золото и серебро — благородные металлы, ковкие, пластичные, относимые к драгоценным, желтого и серебристо-белого цвета соответственно. Они хорошо подвергаются механической обработке. Au невосприимчив к химическим окислителям, даже самым сильным. Его способна растворить только «царская водка» (смесь кислот).

Установлены и используются отдельные пробы для золота и серебра. Насколько чистый элемент, легко определить по пробе:

Сравнение с другими металлами

Золото и серебро интересны своими драгоценными свойствами. Однако они в первую очередь металлы и обладают качествами, сравнимыми с их «собратьями».

Сравнительная таблица золота и серебра с другими Ме, сплавами

Ме/сплав	Характеристики
	Ат. вес, а.е.м.	T плавл., ºС	Плотность, г/см3	Твердость по шкале Мооса
Золото	197	1095	19,32	2,5-3
Серебро	107,9	962	10,5	2,5-3
Платина	194,8	1768	21,45	4-4,5
Свинец	207,19	327,4	11,337	1,5
Чугун	—	1150—1200	7,1	7,5
Ртуть	200,59	-38,83	13,5	1,5 (твердая)
Медь	63,54	1083	8,96	3
Железо	55,85	1535	7,87	4
Сталь	—	600-1600	7,85	4-4,5

Ближе всех по совокупности характеристик к золоту и серебру оказывается платина. Тоже относится к благородным металлам, по плотности и атомной массе близка к Au, но более тугоплавка. С Ag платину несколько «роднит» серебристо-белый цвет.

Кроме сплавов — чугуна и стали — представленные металлы относятся к группе переходных. Исключение составляет свинец — он из группы легких Ме. Лишь два металла из перечня встречаются в живых организмах — это железо (кровь) и медь (печень).

Практически всегда для получения чистого вещества его необходимо выделять из окислов или солей, заниматься переработкой руд. И только Au способен «явить себя» в чистом виде, встречаясь в форме самородков или песка. Самый тяжелый из сравниваемых металлов — золото.

Также далее смотрите интересный видеоролик о том, как можно отличить золото и серебро от других металлов.

Заключение

На сколько Au тяжелее Ag, можно увидеть наглядно, если сравнить килограммовые слитки этих металлов. Они будут занимать очевидно разный объем. Желтый элемент настолько «жестче» по показателям плотности, что его слиток будет по размерам заметно меньше. 1 кг золота — это примерно 50 см3, в то время как серебру потребуется где-то 95 см3.

И наоборот — при одинаковом объеме Au весит гораздо больше. И даже несколько граммов драгоценных металлов в сравнении разительно отличаются по объему. Для этого достаточно сравнить драгоценные ювелирные изделия одного веса.

Уникальные потребительские и промышленные свойства золота и серебра обязаны именно химико-физическим свойствам металлов. Вкупе с эстетическими качествами драгоценные элементы являются самым популярными и желанными приобретениями и вложениями.

Источник