Что тяжелее металл или медь
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
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 )
Как отличить медь от латуни
Латунь – это сплав меди с цинком. Могут быть добавлены и другие элементы. Чем больше в латуни разных составляющих частей, тем она дешевле. Однако этот сплав более прочный, нежели чистый металл. Он не так быстро окисляется, не такой пластичный. И, что самое главное, более доступный.
Что дороже – медь или латунь? Ответ на этот вопрос однозначный. Медь стоит на порядок выше, нежели латунь. Цена может отличаться в два раза. Причина в составе, от которого и зависят особенности этих материалов.
Сравнительные характеристики
Внешний вид латуни зависит от того, сколько в ней меди. Если больше 80%, то отличить сплав будет весьма сложно. Однако чем больше цинка, тем светлее оттенок, он теряет рыжеватые нотки и становится более желтым. Сравним общие физические характеристики этих материалов:
| Показатель | Медь | Латунь |
| Вес | Тяжелее | Легче |
| Цвет | Розовато-коричневый | Золотисто-желтый |
| При ударе | Низкий звук | Высокий звук |
| Плотность | Пластичная | Твердая |
| Стружка | Спиральная | Игольчатая |
Как следует из таблицы, несмотря на схожий состав, медь и латунь весьма отличаются и по химическим, и по физическим характеристикам.
Как узнать – медь или латунь?
Перед тем как начинать сравнительный анализ, необходимо очистить металл от грязи и патины. Есть способы определить разницу в домашних условиях без применения инструментов. Но достоверно выявить – сплав это или металл – лучше все же, используя ряд возможных методов.
Что касается оттенка, то у таких материалов как медь и латунь разница может быть небольшой. Все зависит от уровня содержания металла в сплаве. Однако отличия все же есть. Прежде всего, нужно полностью очистить изучаемый объект от грязи. Изучение следует проводить под ярким, белым освещением. Подойдет либо солнечный дневной свет, либо флуоресцентная лампа.
Медь будет иметь коричневый оттенок с красным либо розоватым отливом. Цветовая гамма латуни лежит в желтых тонах. Однако чтобы быть уверенным полностью, лучше взять вещь, которая точно сделана из меди, и визуально сравнить ее цвет с оттенком изучаемого объекта.
Как определить медь или латунь по звуку? Если предмет достаточно большой, то это один из самых простых и точных методов анализа. Нужно ударить объект какой-то металлической вещью и внимательно послушать высоту звучания. Медь, как более мягкий материал, будет издавать более низкий, даже глухой звук. А латунь, наоборот, будет звучать звонко, высоко.
Твердость
Как проверить латунь в домашних условиях? Достаточно ударить по ней твердым предметом. Металл без примесей более мягкий, он будет деформирован. Сплав же, наоборот, стойко перенесет все удары. Ведь латунь и была создана для того, чтобы придать гибкой меди жесткости.
Маркировка
Если речь идет об отдельном изделии, то часто на нем присутствует маркировка. Она даст точную информацию о составе. Медные вещи обозначаются сочетанием букв, первой из которых стоит «М», а у латунных – «Л». В США на латуни ставят метки С2, С3 или С4. В Евросоюзе первая буква маркировки всегда будет С. Однако есть еще несколько моментов, которые помогут определить состав вещи. Важными являются следующие:
Вес и плотность
Что тяжелее – медь или латунь? Сплав будет более легким, нежели металл без примесей. Но если изучаемый предмет небольшой, то без весов обойтись не удастся.
Форма стружки
Какие отличия латунь и медь имеют в стружке? Так как сплав более твердый, то стружка, соответственно, будет острая, игольчатая, рассыпчатая. Схожая с морковью, натертой на терке. Что касается меди, то ее стружка спиральная, круговая. Похожа на кожуру очищенного яблока. Однако для сравнения нужно иметь доступ к станку.
Анализ кислотой
Латунь – сплав каких металлов? Меди и цинка. Однако если содержание меди выше 96%, то все вышеприведенные методы не помогут отличить чистый металл от сплава. В таком случае пригодится соляная кислота. Если капнуть ее на металл без примесей, реакции не будет. Только патина сойдет. Однако на латуни из-за того, что в ее составе есть цинк, появится белая окись.
Анализаторы
Это один из наиболее дорогих, но в то же время надежных методов определить состав материала. Такой аппарат, вступая в реакцию с металлом, выводит на жидкокристаллический экран подробную информацию о его составляющих частях. Таким образом будет понятно, есть ли в изучаемом объекте какие-то примеси, или он на 99% и выше процентов состоит из меди.
Нагревание
Температура плавления меди и латуни разная. Однако даже не расплавляя металл, можно узнать о его составе. Для этого способа необходимо приготовить газовую горелку. Нужно нагреть предмет до температуры 600 градусов. На сплаве появится оксид цинка в виде бледного пепельного налета.
Наряду с этими двумя металлами часто используется бронза. Это сплав меди с оловом, алюминием, кремнием и другими веществами. Как отличить медь от бронзы и латуни? Методы те же. Главное, знать отличительные черты бронзы. Прежде всего, она очень крепкая, некоторые сплавы по крепости превосходят сталь. Бронзовые вещи гораздо меньше подвержены коррозии и имеют другой оттенок.
Где используются медь и латунь?
Есть предметы, которые производятся только лишь из чистой меди, а есть те, для которых лучше подходит латунь. Причина – в разных физических свойствах этих материалов. Если объект должен быть прочным, твердым, жестким (например, инструмент), то с вероятностью в 95% можно сказать, что он сделан из латуни. А если требуются гибкость и высокие показатели электро- и теплопроводности – то используют медь. Нельзя сказать, что лучше – медь или латунь: каждый из материалов достойно выполняет свои функции.
Наиболее часто медь используется для производства проводов. Теплопроводность латуни и меди отличается. Именно чистый сплав может обеспечить высокую скорость проведения электрического тока.
Вследствие своей пластичности, медь востребована для производства проволоки. Она обладает высокими показателями прочности. Медная проволока используется в таких сферах промышленности, как электротехника, электроэнергетика, судостроение, производство автомобилей.
Медные трубы очень ценятся, ведь они обладают уникальными свойствами. Они устойчивы к перепадам температур и не боятся ультрафиолетового излучения. Более того, существуют технологии, позволяющие делать медные трубы бесшовными с круглым сечением. Они активно используются для транспортировки жидкостей и газов.
Медь также используется в строительной сфере для производства кровли. При этом, патина, которая возникает спустя некоторое время, выступает в роли определенного защитного экрана, оберегающего кровлю от перепадов температуры, агрессивного воздействия влаги и солнечных лучей.
Что касается латуни, то это тоже весьма востребованный материал. Прежде всего, это идеальный металл для производства сантехники. Дело в том, что латунь от постоянного воздействия влаги не ржавеет, а только лишь темнеет. И этот налет можно без проблем снять. Поэтому латунные смесители, трубы, краны – неизменно пользуются высоким спросом.
Ценятся латунные шурупы, болты и гайки. Они прочные и долговечные. Помимо техников, латунь в почете и у творческих личностей. Из нее создаются великолепные ювелирные украшения, предметы для интерьера, ее используют при создании элементов декора, фурнитуры для окон и дверей. Латунь даже называют «вечный металл» за то, что она долгое время сохраняет свой первоначальный вид.
Как выбрать медные и латунные изделия?
Для того чтобы не разочароваться в покупке, следует заранее определиться, для каких целей изделие будет использоваться.
Важно! Покупки нужно делать только в магазинах с проверенной репутацией. Нередко возникают ситуации, когда медная вещь оказывается подделкой с напылением, или в изделии из латуни присутствует слишком большая часть посторонних примесей.
Отличить медные изделия от латунных не так уж и сложно. Важно внимательно изучить металлический предмет, используя при этом предложенные методы анализа.
14 различных типов металлов
Термин «металл» происходит от греческого слова «metalléuō», что означает выкапываю или добываю из земли. Наша планета содержит много металла. На самом деле из 118 элементов периодической системы порядка 95 являются металлами.
Это число не является точным, потому что граница между металлами и неметаллами довольно расплывчата: нет стандартного определения металлоида, как нет и полного согласия относительно элементов, соответствующим образом классифицированных как таковые.
Сегодня мы используем различные виды металлов, даже не замечая их. Начиная с зажимов в сантехнике и заканчивая устройством, которое вы используете для чтения этой статьи, все они сделаны из определенных металлов. Фактически, некоторые металлические элементы необходимы для биологических функций, таких как приток кислорода и передача нервных импульсов. Некоторые из них также широко используются в медицине в виде антацидов.
Все металлы в периодической таблице можно классифицировать по их химическим или физическим свойствам. Ниже мы перечислили некоторые различные типы металлов вместе с их реальным применением.
Классификация по физическим свойствам
14. Легкие металлы
Сплав титана 6AL-4V
Примеры: Алюминий, титан, магний
Легкие металлы имеют относительно низкую плотность. Формального определения или критериев для идентификации этих металлов нет, но твердые элементы с плотностью ниже 5 г/см³ обычно считаются легкими металлами.
Металлургия легких металлов была впервые развита в середине 19 века. Хотя большинство из них происходит естественным путем, значительная их часть образуется при электротермии и электролизе плавленых солей.
Их сплавы широко используются в авиационной промышленности благодаря их низкой плотности и достаточным механическим свойствам. Например, сплав титана 6AL-4V составляет почти 50 процентов всех сплавов, используемых в авиастроении. Он используется для изготовления роторов, лопастей компрессоров, мотогондол, компонентов гидравлических систем.
13. Тяжелые металлы
Окисленные свинцовые конкреции и кубик размером 1 см3
Примеры: железо, медь, кобальт, галлий, олово, золото, платина.
Эти металлы редки в земной коре, но они присутствуют в различных аспектах современной жизни. Они используются в солнечных батареях, сотовых телефонах, транспортных средствах, антисептиках и ускорителях частиц.
Тяжелые металлы часто смешиваются в окружающей среде из-за промышленной деятельности, ухудшая качество почвы, воды и воздуха, а затем вызывая проблемы со здоровьем у животных и растений. Выбросы транспортных средств, горнодобывающие и промышленные отходы, удобрения, свинцово-кислотные батареи и микропластики, плавающие в океанах, являются одними из наиболее распространенных источников тяжелых металлов в этом контексте.
12. Белый металл
Подшипники из белого металла
Примеры: Обычно изготавливается из олова, свинца, висмута, сурьмы, кадмия, цинка.
Белый металлический сплав изготавливается путем объединения определенных металлов в фиксированных пропорциях в соответствии с требованиями конечного продукта. Основной металл для ювелирных изделий, например, формуется, охлаждается, экстрагируется, а затем полируется, чтобы придать ему точную форму и блестящий вид.
Они также используются для изготовления тяжелых подшипников общего назначения, подшипников внутреннего сгорания среднего размера и электрических машин.
11. Хрупкий металл
Хрупкое разрушение чугуна
Примеры: сплавы углеродистой стали, чугуна и инструментальной стали.
Металл считается хрупким, если он твердый, но не может противостоять ударам или вибрации под нагрузкой. Такие металлы под воздействием напряжения ломаются без заметной пластической деформации. Они имеют низкую прочность на разрыв и часто издают щелкающий звук при поломке.
Многие стальные сплавы становятся хрупкими при низких температурах, в зависимости от их обработки и состава. Чугун, например, твердый, но хрупкий из-за высокого содержания углерода. Напротив, керамика и стекло гораздо более хрупки, чем металлы, из-за их ионных связей.
Галлий, висмут, хром, марганец и бериллий также хрупки. Они часто используются в различных гражданских и военных целях, связанных с высокими деформационными нагрузками. Чугун, устойчивый к повреждениям в результате окисления, используется в машинах, трубах и деталях автомобильной промышленности, таких как корпуса коробок передач и головки цилиндров.
10. Тугоплавкий металл
Микроскопическое изображение вольфрамовой нити в лампе накаливания
Примеры: молибден, вольфрам, тантал, рений, ниобий.
Тугоплавкие металлы имеют чрезвычайно высокие температуры плавления (более 2000 °С) и устойчивы к износу, деформации и коррозии. Они являются хорошими проводниками тепла и электричества и имеют высокую плотность.
Другой ключевой характеристикой является их термостойкость: они не расширяются и не растрескиваются при многократном нагревании и охлаждении. Однако они могут деформироваться при высоких нагрузках и окисляться при высоких температурах.
Благодаря своей прочности и твердости они идеально подходят для сверления и резки. Карбиды и сплавы тугоплавких металлов используются почти во всех отраслях промышленности, включая горнодобывающую, автомобильную, аэрокосмическую, химическую и ядерную.
Металлический вольфрам, например, используется в ламповых нитях. Сплавы рения используются в гироскопах и ядерных реакторах. А ниобиевые сплавы используются для форсунок жидкостных ракетных двигателей.
9. Черные и цветные металлы
Валы-шестерни из (черной) нержавеющей стали
Черные металлы: Сталь, чугун, сплавы железа.
Цветные металлы: Медь, алюминий, свинец, цинк, серебро, золото.
Термин «железо» происходит от латинского слова «Ferrum», что переводится как «железо». Таким образом, термин «черный металл» обычно означает «содержащий железо», тогда как «цветной металл» означает металлы и сплавы, которые не содержат достаточного количества железа.
Поскольку черные металлы могут иметь широкий спектр легирующих элементов, которые значительно изменяют их характеристики, очень трудно поместить свойства всех черных металлов под один зонт. Тем не менее некоторые обобщения могут быть сделаны, например, большинство черных металлов являются твердыми и магнитными.
Черные металлы используются для применения с высокой нагрузкой и низкой скоростью, в то время как цветные металлы предпочтительны для применения с высокой скоростью и нулевой нагрузкой для применения с низкой нагрузкой.
Сталь является наиболее распространенным черным металлом. Она составляет около 80% всего металлического материала благодаря своей доступности, высокой прочности, низкой стоимости, простоте изготовления и широкому спектру свойств. Она широко используется в строительстве и обрабатывающей промышленности. Фактически, рост производства стали показывает общее развитие промышленного мира.
8. Цветные и благородные металлы
Ассортимент благородных металлов
Цветные металлы: медь, алюминий, олово, никель, цинк
Благородные металлы: родий, ртуть, серебро, рутений, осмий, иридий
Благородные металлы, с другой стороны, устойчивы к окислению и коррозии во влажном воздухе. Согласно атомной физике, благородные металлы имеют заполненный электрон d-диапазона. В соответствии с этим строгим определением, медь, серебро и золото являются благородными металлами.
Они находят применение в таких областях, как орнамент, металлургия и высокие технологии. Их точное использование варьируется от одного элемента к другому. Некоторые благородные металлы, такие как родий, используются в качестве катализаторов в химической и автомобильной промышленности.
7. Драгоценные металлы
Родий: 1 грамм порошка, 1 грамм прессованного цилиндра и 1 г аргонодуговой переплавленной гранулы
Примеры: палладий, золото, платина, серебро, родий.
Драгоценные металлы считаются редкими и имеют высокую экономическую ценность. Химически они менее реакционноспособны, чем большинство элементов (включая благородные металлы). Они также пластичны и имеют высокий блеск.
Несколько веков назад эти металлы использовались в качестве валюты. Но сейчас они в основном рассматриваются как промышленные товары и инвестиции. Многие инвесторы покупают драгоценные металлы (в основном золото), чтобы диверсифицировать свои портфели или победить инфляцию.
Классификация по химическим свойствам
6. Щелочные металлы
Твердый металлический натрий
Примеры: натрий, калий, рубидий, литий, цезий и франций.
Щелочь относится к основной природе гидроксидов металлов. Когда эти металлы реагируют с водой, они образуют сильные основания, которые легко нейтрализуют кислоты.
Они настолько реактивны, что обычно встречаются в природе в слиянии с другими веществами. Карналлит (хлорид калия-магния) и сильвин (хлорид калия), например, растворимы в воде и, таким образом, легко извлекаются и очищаются. Нерастворимые в воде щелочи, такие, как фторид лития, также существуют в земной коре.
5. Щелочноземельные металлы
Изумрудный кристалл, основной минерал бериллия.
Примеры: бериллий, кальций, магний, барий, стронций и радий.
Щелочноземельные металлы в стандартных условиях мягкие и серебристо-белые. Они имеют низкую плотность, температуру кипения и температуру плавления. Хотя они не так реакционноспособны, как щелочные металлы, они очень легко образуют связи с элементами. Как правило, они вступают в реакцию с галогенами, образуя галогениды щелочноземельных металлов.
Все они встречаются в земной коре, кроме радия, который является радиоактивным элементом. Радий уже распадался в ранней истории Земли из-за относительно короткого периода полураспада (1600 лет). Современные образцы поступают из цепочки распада урана и тория.
Щелочноземельные металлы имеют широкий спектр применения. Бериллий, например, используется в полупроводниках, теплопроводниках, электрических изоляторах и в военных целях. Магний часто сплавляют с цинком или алюминием для получения материалов со специфическими свойствами. Кальций в основном используется в качестве восстановителя, а барий используется в вакуумных трубках для удаления газов.
4. Переходные металлы
Примеры: титан, ванадий, хром, никель, серебро, вольфрам, платина, кобальт.
Большинство элементов используют электроны из своей внешней оболочки для связи с другими элементами. Переходные металлы, однако, могут использовать две крайние оболочки для соединения с другими элементами. Это химическая особенность, которая позволяет им связываться со многими различными элементами в различных формах.
Они занимают среднюю часть таблицы Менделеева, служа мостом между (или переходом) между двумя сторонами таблицы. Более конкретно, есть 38 переходных металлов в группах с 3 по 12 периодической таблицы. Все они являются пластичными, податливыми и хорошими проводниками тепла и электричества.
Многие из этих металлов, такие как медь, никель, железо и титан, используются в конструкциях и в электронике. Большинство из них образуют полезные сплавы друг с другом и с другими металлическими веществами. Некоторые из них, включая золото, серебро и платину, называются благородными металлами, потому что они крайне инертны и устойчивы к кислотам.
3. Постпереходные металлы
Висмут в виде синтетических кристаллов
Примеры: алюминий, галлий, олово, свинец, таллий, индий, висмут.
Физически они хрупки (или мягки) и имеют более низкую температуру плавления и механическую прочность, чем переходные металлы. Их кристаллическая структура довольно сложна: они проявляют ковалентные или направленные эффекты связи.
Различные металлы этого семейства имеют различное применение. Алюминий, например, используется для изготовления оконных рам, кухонной посуды, банок, фольги, деталей автомобилей. Оловянные сплавы используются в мягких припоях, оловянных и сверхпроводящих магнитах.
2. Лантаноиды
1-сантиметровый кусок чистого лантана
Примеры: лантан, церий, прометий, гадолиний, тербий, иттербий, лютеций.
Сплавы лантаноидов используются в металлургии из-за их сильных восстановительных способностей. Около 15 000 тонн лантаноидов ежегодно расходуется в качестве катализаторов и при производстве стекол. Они также широко используются в лазерах и оптических усилителях.
Некоторые исследования показывают, что лантаноиды могут быть использованы в качестве противораковых средств. Лантан и церий, в частности, могут подавлять пролиферацию раковых клеток и способствовать цитотоксичности.
1. Актиниды
Металлический уран, высокообогащенный ураном-235
Примеры: актиний, уран, торий, плутоний, фермий, нобелий, лоренций
Подобно лантаноидам, актиниды образуют семейство редкоземельных элементов с аналогичными свойствами. Они представляют собой серию из 15 последовательных химических элементов в периодической системе от атомных номеров 89 до 103.
Все они радиоактивны по своей природе. Синтетически произведенный плутоний, а также природные уран и торий являются наиболее распространенными актинидами на Земле. Первым актинидом, который был открыт в 1789 году, был уран. И большая часть существующих продуктов актинидов была произведена в 20 веке.