Плотность цинка и меди: Плотность основных металлов и сплавов.

Плотность основных металлов и сплавов.

Плотность металлов

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.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности — 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют производители металлоконструкций в Украине, чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие — магний, алюминий;

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

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

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.

Представленная в таблице плотность металлов и сплавов поможет вам посчитать вес изделия. Методика вычисления массы детали заключается в вычислении ее объема, который затем умножается на плотность материала, из которого она изготовлена. Плотность — это масса одного кубического сантиметра или кубического метра металла или сплава. Рассчитанные на калькуляторе по формулам значения массы могут отличаться от реальных на несколько процентов. Это не потому, что формулы не точные, а потому, что в жизни всё чуть сложнее, чем в математике: прямые углы — не совсем прямые, круг и сфера — не идеальные, деформация заготовки при гибке, чеканке и выколотке приводит к неравномерности ее толщины, и можно перечислить еще кучу отклонений от идеала. Последний удар по нашему стремлению к точности наносят шлифовка и полировка, которые приводят к плохо предсказуемым потерям массы изделия. Поэтому к полученным значениям следует относиться как к ориентировочным.

Плотность металлов

Резка меди, латуни и других сплавов

Медь Cu — метал красновато-розового цвета, обладает высокой тепло- и электропроводностью, пластичностью и тягучестью. Плотность ее 8,94; температура плавления 1083°С; твердость по Моосу 2,5—3. Из-за своей мягкости медь плохо обрабатывается режущим инструментом, однако хорошо полируется.

Находясь в сухом месте, медь покрывается тончайшей пленкой оксида меди, которая служит хорошей защитой от дальнейшего окисления. Во влажной среде покрывается зеленоватым напетом закиси меди, который тоже сохраняет ее о* разрушения. Медь легко растворяется в азотной кислоте и в концентрированной серной кислоте при нагревании. В соляной кислоте растворяется только в присутствии кислорода.

Медь, обладая прекрасными физическими характеристиками, широко применяется почти во всех отрасли» промышленности. В художественной промышленности медь употребляют для чеканных и филигранных работ, для изделий под эмаль и других поделок, в ювелирном производстве — для легирования сплавов благородных металлов.

Медь служит также основой для производства сплавов — латуней, бронзы, мельхиора, нейзильбера.

Латуни — медно-цинковые сплавы, содержащие до 45% цинка. Латуни значительно дешевле меди, причем, чем больше в них цинка, тем они дешевле. Латуни обладают высокими механическими свойствами: легко поддаются пластической деформации, хорошо обрабатываются режущим инструментом и полируются. На открытом воздухе неустойчивы, быстро теряют блеск, темнеют. Легко растворяются в большинстве кислот.

Плотность латуней 3 2-8,6; температура плавления 900— 1045°С; твердость по Моосу 3—4. Высокомедистые латуни — томпаки (содержание цинка до 20%) — близки по цвету к золотым сплавам. Их используют в художественной промышленности для изготовления сувенирных и спортивных значков, декоративной посуды и дешевой ювелирной галантереи.

Латуни — основной материал, используемый при обучении ювелиров. Механические свойства латуней, содержащих от 30 до 40% цинка (марки Л62, Л68), сходны со свойствами золотого сплава 583-й пробы.

Бронзы — медно-оловянистые сплавы, содержащие от 3 до 12% олова. В состав олова в зависимости от его назначения могут входить цинк, свинец, фосфор, никель. Кроме оловянистых существуют и другие бронзы — алюминиевые, кремнистые, бериллиевые, кадмиевые.

Плотность бронзы 7,5—8,8; температура плавления 1010—1140°С; твердость по Моосу 4—4,5. Оловянистые бронзы отличаются хорошими литейными свойствами. Это было замечено людьми еще в глубокой древности. И в наши дни бронза считается прекрасным материалом для художественного литья.

В художественной промышленности используется бериллиевая бронза. Она отличается высокой твердостью и упругостью, наиболее устойчива к коррозии. Применяется для изготовления юбилейных значков и сувениров.

Мельхиор — медно-никелевый сплав с содержанием никеля от 18 до 20%. Относится к числу декоративных сплавов. Обладает красивым серебристым цветом. Отличается высокой коррозионной стойкостью. Пластичен, легко обрабатывается: штампуется, чеканится, режется, паяется полируется. Изделия из мельхиора достаточно прочны. Плотность мельхиора 8,9; температура плавления 1170°С; твердость по Моосу 3. Мельхиор — сплав, имитирующий серебро, поэтому его применяют для изготовления посуды и недорогих ювелирных изделий с полудрагоценными камнями и без камней.

Нейзильбер — трехкомпонентный сплав на медной основе, в состав которого кроме меди входят 13,5—16,5% никеля и 18— 22% цинка. Так же как и мельхиор, считается декоративным сплавом и по внешнему виду напоминает серебро. Нейзильбер дешевле мельхиора, обладает достаточной пластичностью, тягучестью, прочностью и коррозионной устойчивостью. Плотность 8,4; температура плавления 1050°С; твердость по Моосу 3. Подобно мельхиору, нейзильбер используют в художественной и ювелирной промышленности для изготовления столовых приборов и ювелирных украшений. Широкое распространение получил при изготовлении филигранных изделий.

Для расчета и заказа работ по гидроабразивной резке материалов необходимо обратиться по:

Внимание! Не забудьте приложить чертеж реза.Чертеж желательно присылать в программе AutoCAD в масштабе 1:1, перевод чертежа из других форматов, а также изготовление чертежа по эскизу оплачивается дополнительно.

Металлические нанопорошки

КОМПАНИЯ «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» (ТОМСК, РФ) ИЗГОТАВЛИВАЕТ НАНОПОРОШКИ ОКСИДА МЕДИ И ЦИНКА С АНТИМИКРОБНЫМ ДЕЙСТВИЕМ

Пандемия коронавируса COVID-19 показала, что существует неотложная потребность в эффективных мерах по предотвращению распространения вирусных инфекций различных нозологий. Последние случаи вспышек вируса атипичной пневмонии, птичьего гриппа, гриппа h2N1, и наконец, коронавируса COVID-19 показали, что высокоэффективные бытовые технические средства, позволяющие прервать пути  распространения инфекций, отсутствуют. На данный момент известно, что есть два главных пути передачи вирусов. Во-первых, это воздушно-капельный механизм передачи инфекции, во-вторых, это контакт человека с зараженными поверхностями.
В настоящее время для прерывания путей передачи вирусов в быту в качестве индивидуальных защитных средств используются маски, защищающие органы дыхания, перчатки и различные антисептики, которыми обрабатываются руки и окружающие предметы и поверхности.
Защитные маски позволяют уменьшить распространение респираторных вирусов, особенно при использовании в замкнутом пространстве или при тесном контакте с человеком с симптомами заражения [1, 2]. Однако сами маски также могут быть источником инфекции [3]. Маска примерно через два часа становится влажной и уже в ней начинают размножаться микроорганизмы. По мнению ВОЗ, маски не гарантируют защиты от COVID-19. Установлено, что эффективность хирургических масок даже самого высокого класса защиты FFP3 недостаточна (гриппом заражается не менее 23 % медицинских сестер, носивших хирургические маски класса FFP3).
Вирус COVID-19 передается не только воздушно-капельным, но и контактным путем, и может сохраняться на поверхностях до 72 часов. Поэтому другой стороной вышеуказанной проблемы является передача вирусов, в т.ч. COVID-19, в лечебных учреждениях через медицинскую одежду, постельное белье, корпуса медицинского оборудования и др.
Одним из путей решений вышеуказанных проблем является придание натуральным и искусственным, в т. ч. медицинским, материалам и поверхностям антисептических свойств, например, с помощью биоцидных наночастиц. Волокна, импрегнированные биоактивными наночастицами, проявляют биоцидные свойства – антибактериальные, противогрибковые, противовирусные [4]. В большинстве современных исследований в области применения наночастиц для уничтожения патогеннов, основное внимание уделяется однокомпонентным наноматериалам (например, наночастицам оксида меди CuO, оксида цинка ZnO, серебра Ag). До недавнего времени серебро оставалось наиболее популярным материалом, который предлагался как эффективное антимикробное средство. Однако последние исследования показывают, что серебро при применении в действующих концентрациях оказывает цитотоксический эффект на клетки организма человека [5]. Кроме того серебро имеет высокую стоимость, что приведет к заметному увеличению цены конечной продукции. Поэтому сейчас основное внимание уделяется применению в качестве бактерицидных и противовирусных материалов наночастицам CuO и ZnO, которые практически малотоксичны для человека.
Например, импрегнация биоактивных наночастиц оксида меди в фильтрующий материал позволяет придать одноразовым респираторным маскам мощные биоцидные свойства без изменения их барьерных свойств [6]. При контакте с вирусом ионы меди вызывают массовое повреждение компонентов клеточной стенки, вирусных генов и ключевых белков [7].
Таким образом, с использованием нанопорошков оксидов меди и цинка, возможно разработать ряд продуктов, позволяющих прервать пути передачи вирусов в быту и в медицинских учреждениях – лицевых масок, одежды медицинского персонала, перчаток, больничных простыней, корпусов медицинского оборудования, контейнеры для хранения продуктов, клавиатуру компьютеров, корпуса мобильных телефонов и др.

Компания «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» может изготовить нанопорошки оксидов меди и цинка для разработки новых антимикробных материалов.

1.  Jefferson T, Foxlee R, Del Mar C, Dooley L, Ferroni E, et al. (2008) Physicalinterventions to interrupt or reduce the spread of respiratory viruses: systematicreview. BMJ 336: 77–80.
2. Jefferson T, Foxlee R, Del Mar C, Dooley L, Ferroni E, et al. (2007) Interventions for the interruption or reduction of the spread of respiratoryviruses. Cochrane Database Syst Rev 6207.
3. Zhiqing L. et al. Surgical masks as source of bacterial contamination during operative procedures //Journal of orthopaedic translation.2018; 14: 57-62.
4. Borkow, G. and Gabbay, J. (2004). Putting Copper into Action:Copper-impregnated Products with Potent Biocidal Activities, FASEB Jounal,18(14): 1728–1730.
5. Akter M. et al. A systematic review on silver nanoparticles-induced cytotoxicity: Physicochemical properties and perspectives //Journal of advanced research. – 2018. – Т. 9. – С. 1-16.
6. Gadi Borkow et al. A Novel Anti-Influenza Copper Oxide Containing Respiratory Face Mask // PLoS ONE, June 2010, Volume 5, Issue 6.
7. Borkow & Gabbay (2005) Copper as a biocidal tool. Current Medicinal Chemistry12:2163-75

ООО «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»
Адрес: 634055, Российская Федерация, Томск, проспект Академический, 8/8
Телефон/Факс: +7 (3822) 28-68-72 , 8-961-888-16-24
http://www. nanosized-powders.com

ГОСТ 13938.5-78 Медь. Методы определения цинка / 13938 5 78

Гост 13938.5-78

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ
СТАНДАРТ

МЕДЬ

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИНКА

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 01. 01.79

Настоящий стандарт устанавливает полярографический и
атомно-абсорбционный методы определения цинка в меди марок в соответствии с ГОСТ 859, за
исключением М00к и М00б (при массовой доле цинка от 0,0005 до 0,006 %).

(Измененная редакция, Изм. № 4).

Общие требования к методам анализа и требования
безопасности при выполнении анализов — по ГОСТ 13938.1.

Разд. 1. (Измененная редакция, Изм. № 4).

2.1. Сущность
метода

Метод основан на полярографическом определении цинка
на фоне 1 М раствора йодида калия после предварительного отделения меди
электролизом.

2.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Полярограф с наложением переменного напряжения.

Азот в баллоне по ГОСТ 9293.

Вода бидистиллированная.

Аммоний роданистый.

Калий йодистый по ГОСТ 4232, 5 М раствор,
свежеприготовленный: 830 г растворяют в 1 дм³ воды.

Калия гидроксид по ГОСТ 24363, раствор
200 г/дм³.

Кислота азотная по ГОСТ 4461.

Кислота соляная по ГОСТ 3118, разбавленная
1:1, и растворы 0,5 и 2 М.

Ртуть по ГОСТ 4658.

Посуда для растворения навески меди и выпаривания
растворов должна быть из кварца или жаростойкого стекла, не содержащего цинка.

Цинк по ГОСТ 3640.

Растворы цинка стандартные.

Раствор А; готовят следующим образом: 1,000 г цинка
растворяют при слабом нагревании в 15 см³ соляной кислоты,
разбавленной 1:1, переливают раствор в мерную колбу вместимостью 1 дм³,
доливают водой до метки и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 1 мг цинка.

Раствор Б; готовят следующим образом: 10 см³
раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают
водой до метки и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,1 мг цинка.

Раствор В; готовят следующим образом: 10 см³
раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают
водой до метки и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,01 мг цинка.

Растворы Б и В готовят перед применением.

Растворы цинка стандартные: в мерные колбы
вместимостью по 50 см³ отмеривают 1,0; 2,0; 3,0 см³
раствора В. В четвертую колбу стандартный раствор не вводят (фон). Во все колбы
приливают раствор гидрата окиси калия (200 г/дм³). Объем вводимого
раствора гидрата окиси калия должен быть равен объему раствора,
израсходованному при нейтрализации солянокислых элюатов при выполнении анализа
меди.

Растворы нейтрализуют 2 н. раствором соляной кислоты
до получения рН 1,5 — 2,0, используя в качестве индикатора полоску
универсальной индикаторной бумаги. После нейтрализации приливают по 10 см³
раствора йодистого калия, раствор доливают до метки водой и перемешивают.
Растворы содержат 0,2; 0,4; 0,6 мг/дм³ цинка (готовят
непосредственно перед полярографированием).

Бумага индикаторная универсальная.

Метиловый оранжевый индикатор, раствор 1 г/дм³.

Фенолфталеин (индикатор) по НТД, спиртовой раствор 1
г/дм³.

Медь по ГОСТ 859.

Установка для электролиза с платиновыми сетчатыми
электродами по ГОСТ
6563.

Смесь кислот для растворения: смешивают 100 см³
серной кислоты и 250 см³ воды, после охлаждения добавляют 70 см³
азотной кислоты.

Допускается применение других реактивов при условии
получения метрологических характеристик, не уступающих указанным в стандарте.

2.1, 2.2. (Измененная редакция, Изм. № 2,
4).

2.3. Проведение
анализа

2.3.1. Навеску меди массой 2,0 г помещают в стакан
вместимостью 200 — 250 см³, приливают 20 — 25 см³ смеси
кислот для растворения, накрывают стакан покровным стеклом и нагревают до
растворения навески, удаления основной массы оксидов азота. Стекло снимают,
обмывают его водой над стаканом, в стакан приливают 100 — 150 см³
воды и нагревают раствор до температуры 40 — 50 °С. Погружают
в раствор платиновые сетчатые электроды и проводят электролиз при плотности
тока 2 — 3 А/дм² и напряжении 2 — 2,5 В, перемешивая раствор
мешалкой. Когда в растворе останется 200 — 300 мг меди, что устанавливают
сравнением с заранее приготовленным раствором меди, электролиз прекращают.

Вынимают катоды, промывают 2 — 3 раза водой,
электролит нагревают и затем выпаривают до влажных солей. Приливают 20 — 30 см³
воды, нагревают до растворения солей, охлаждают и помещают в мерную колбу
вместимостью 50 см³. Добавляют 10 см³ раствора йодистого
калия, разбавляют водой до метки и перемешивают. В сосуд для пропускания газа
помещают часть раствора и пропускают азот в течение 10 — 15 мин.

Раствор переливают в электролизер и полярографируют в
интервале потенциалов от минус 0,45 до минус 0,85 В. Одновременно
полярографируют растворы контрольного опыта и стандартные растворы цинка.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

3.1. Метод основан на растворении пробы в азотной
кислоте и измерении атомной абсорбции цинка в пламени ацетилен-воздух.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

3.2. Аппаратура, реактивы и растворы

Спектрофотометр атомно-абсорбционный, включающий лампу
с цинковым полым катодом, горелки для пламени ацетилен-воздух или
пропан-бутан-воздух и распылительную систему.

Ацетилен по ГОСТ
5457.

Пропан-бутан по ГОСТ
20448.

Компрессор воздушный.

Вода бидистиллированная.

Кислота азотная, ос.ч., по ГОСТ 11125,
разбавленная 1:1, или кислота азотная по ГОСТ 4461 (прокипяченная до удаления
окислов азота).

Медь по ГОСТ 859.

Цинк по ГОСТ 3640.

Растворы цинка стандартные.

Раствор А; готовят следующим образом: 0,100 г цинка
растворяют в 10 см³ азотной кислоты, разбавленной 1:1, раствор
переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают до метки водой
и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,1 мг цинка.

Раствор Б; готовят следующим образом: 10 см³
раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, доливают до
метки водой и перемешивают.

1 см³ раствора содержит 0,01 мг цинка.

(Измененная редакция, Изм. № 2, 4).

3.3. Проведение
анализа

3.3.1. Навеску меди массой 1,0 г
помещают в стакан вместимостью 100 см³ и растворяют в 10 см³
раствора азотной кислоты до удаления оксидов азота. Охлаждают раствор и
помещают в мерную колбу вместимостью 100 см³, разбавляют водой до
метки. Полученный раствор меди распыляют в пламя атомно-абсорбционного
спектрофотометра и измеряют абсорбцию в пламени при длине волны 213,8 нм.

В растворе анализируемой пробы допускается определение
содержания никеля (от 0,1 до 0,5 %), свинца (от 0,005 до 0,06 %), железа (от
0,01 до 0,08 %) и кобальта (от 0,005 до 0,2 %).

Одновременно проводят контрольный опыт со всеми применяемыми
реактивами. Величину оптической плотности раствора контрольного опыта вычитают
из величины оптической плотности анализируемого раствора.

Массу цинка в растворе определяют по градуировочному
графику.

Допускается для определения массовой доли цинка использовать
метод добавок.

(Измененная редакция, Изм. № 2, 4).

3.3.2. Построение градуировочного графика

Для построения градуировочного графика в пять из шести
мерных колб вместимостью 100 см³ помещают 0,5; 1,0; 2,0; 4,0 и 6,0
см³ стандартного раствора Б. Во все колбы прибавляют по 2 см³
раствора азотной кислоты, разбавляют водой до метки и перемешивают.

Измеряют абсорбцию приготовленных растворов, как
указано в п. 3.3.1.

По полученным значениям оптических плотностей
растворов и соответствующим им содержаниям цинка строят градуировочный график.
При построении графика значения сигнала фонового раствора вычитают из значения
сигнала каждого стандартного раствора и проводят график из начала координат.

(Измененная редакция, Изм. № 4).

3.3.3. Допускается определение цинка из солянокислых
растворов.

(Введен дополнительно, Изм. № 4).

4.1. Массовую долю цинка (X) в процентах при полярографическом определении
вычисляют по формуле

где
Н — высота волны цинка, полученная при полярографировании анализируемого
раствора, за вычетом высоты волны контрольного опыта, мм;

V
— объем анализируемого раствора, см³;

т — масса
меди, соответствующая аликвотной части раствора, взятой для полярографирования,
г;

К — величина
отношения высоты волны цинка стандартного раствора к его концентрации, мм/мг/дм³.

Величину К для выбранной
чувствительности прибора находят, полярографируя два стандартных раствора
(близких по концентрации цинка и концентрации его в анализируемом растворе) в
том же интервале потенциалов, и вычисляют по формуле

где
; ,

С₁, С₂ — концентрации
стандартных растворов, мг/дм³;

Н₁, H₂ — высоты волн, полученные при полярографировании
стандартных растворов, за вычетом высоты волны раствора фона, мм.

4.2. Массовую долю цинка (X) при атомно-абсорбционном определении вычисляют по
формуле

где
т₁ — масса цинка в растворе пробы, найденная по градуировочному
графику, мг;

т — масса
навески меди, г.

4.3. Расхождения результатов двух
параллельных определений и двух анализов не должны превышать значений,
приведенных в таблице.

4.2, 4.3. (Измененная редакция, Изм. № 4).

4.4. При разногласиях в оценке массовой доли цинка
применяют атомно-абсорбционный метод.

(Введен дополнительно, Изм. № 4).

ПРИЛОЖЕНИЕ. (Исключено,
Изм. № 4).

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством
цветной металлургии СССР РАЗРАБОТЧИКИ

Г.П. Гиганов, Е.М. Феднева, А.А.
Бляхман, Е.Д. Шувалова, А.Н. Савельева

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ
Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от
24.01.78 № 155

3. ВЗАМЕН ГОСТ 13938.5-68

4. Стандарт соответствует
международному стандарту ИСО 4740-85

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ
ДОКУМЕНТЫ

6. Ограничение срока действия снято по протоколу №
3-93 Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации
(ИУС 5-6-93)

7. ПЕРЕИЗДАНИЕ (ноябрь 1999 г.) с Изменениями № 1, 2,
3, 4, утвержденными в марте 1979 г., апреле 1983 г., июне 1985 г., апреле 1988
г. (ИУС 5-79, 7-83, 8-85, 7-88)

СОДЕРЖАНИЕ

Плотность металлов

Плотность металлов

Эксперименты с магнитами и проводниками

Плотность материалов

Обратите внимание, что г / см3 также можно записать как гсм ^-3
Когда в этой таблице используется фунт (фунт), это фактически масса в фунтах,
эквивалентно примерно 0,454 кг.
Когда фунт используется в качестве силы (веса) в нижеследующем абзаце, это
эквивалентно приблизительно 4.45 Ньютонов.
Гал (галлон) — это галлон США, а не имперский галлон. это
эквивалентно примерно 3,785 литрам.
В качестве объема галлон США приблизительно равен 3,785×10 ^-3 м ^-3
Для сравнения: никель в США имеет массу около 5,0 г.

Колонка фунт / галлон используется для сравнения с контейнером, вмещающим галлон молока, который весит
около 8,4 фунта (это в основном вода). Это то, что было бы знакомо
для большинства семей в США, так как у них будет такой контейнер в холодильнике
дома, и они знают, каково это, когда они пытаются поднять этот галлон
емкость с молоком.

Если это молоко заменить на алюминий,
он весил бы около 22,5 фунтов. Если бы его заменили на золото, он бы весил
около 161 фунта (19 галлонов воды)! Вы заметили, что медь плотнее железа? Кубический фут железа
будет весить 491 фунт. Кубический фут меди будет весить 559 фунтов. Серебро даже
плотнее меди, 655 фунтов на куб.
стопа. Золото действительно тяжелое — 1206 фунтов на кубический фут. Когда ты видишь
фильм про воров, несущих золотые слитки, вы же знаете, что они притворяются!

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 погружен в жидкость, как описано в разделе «Наука, лежащая в основе измерений плотности». Вода — самая удобная жидкость для использования, но если объект нельзя погрузить в воду, можно использовать органические растворители, такие как этанол или ацетон.Плотность объекта можно рассчитать по двум измерениям веса и плотности жидкости.

При правильном балансе и контейнере подходящего размера этот метод можно использовать для различных объектов: больших или малых, металлических или неметаллических. Этот метод работает для сложных форм, даже для объектов с отверстиями, если жидкость может проникать и заполнять отверстия. Как только 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 могут выполнять измерения с разрешением не менее 0.01 грамм (см. Раздел Весы без взвешивания ниже весов, чтобы узнать, как адаптировать процедуру взвешивания ниже весов)
• Металлическая проволока для крепления к крючку внутри весов (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.грамм. леска или аналогичный легкий материал) для подвешивания предметов на весах
• Одноразовые нитриловые перчатки
• Дополнительно: зажимы для крепления опоры баланса к краю счетчика

Процедура определения плотности при взвешивании ниже весов

1. Снимите крышку с нижней стороны весов, чтобы открыть крючок внутри.
2. Поместите весы на подставку с отверстием, обеспечивающим доступ к внутреннему крючку.
3. Присоедините проволочный крючок 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. Поместите 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 для определения его фактической массы и взвешивается в жидкости для определения его (кажущейся) массы в жидкости, то плотность объекта определяется по формуле:

Плотность воды составляет 0,998 г / см ³ при 20 ° C и 0,997 г / см ³ при 25 ° C.

Результат процедуры

Примеры объектов

На рисунке 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:

5. Цинковое литье (сплав неизвестен, 7,09 г / см ³ )
6. Свинец высокой чистоты (11,20 г / см ³ )
7. Олово высокой чистоты (7,27 г / см ³ )
8. Латунь желтого картриджа (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 чугунного изделия 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 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).

Реквизиты баланса

Весы с возможностью взвешивания под весами обычно поставляются с крышкой под внутренним крюком.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, показывающая подвижную металлическую крышку, закрывающую внутренний крючок.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0361
Рис. 4. Деталь нижней стороны весов, показывающий внутренний крючок после поворота металлической крышки.

На рис. 5 показана металлическая проволока, изогнутая в виде крючков на обоих концах. На рис. 6 показан крючок на одном конце проволоки, прикрепленный к внутреннему крючку внутри весов.

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0363
Рис. 5. Проволока с концами, загнутыми 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, устанавливаемые 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 подставке 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 рис. 10 показан пример объекта с отверстием, в котором застряли пузырьки воздуха. Будьте осторожны, чтобы не захватить предметом пузырьки воздуха, так как это приведет к неточным показаниям.

© 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 понадобиться использовать одну из этих жидкостей, попробуйте измерить плотность объекта, используя воду и одну из этих жидкостей, и сравните результаты.

Советы по настройке весов

Альтернативная подставка для весов

Лист фанеры с отверстием можно прижать к краю прилавка, если нет подставки для удержания весов (Рисунок 11).

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы. CCI 120260-0296
Рис. 11. Платформа для весов, сделанная из фанеры и зажимов.

Весы без возможности взвешивания под весами

Весы без крюка для взвешивания можно использовать для определения плотности, но для этого требуется рама, чтобы подвешивать объект под весами и переносить вес объекта на весы. Баланс должен быть установлен на платформе; можно использовать установку, аналогичную показанной на рисунке 11.(В этом случае отверстие в дереве на Рисунке 11 не требуется.) Затем вокруг весов и платформы устанавливают четырехстороннюю рамку (имеющую форму рамки для рисунка), опираясь только на чашу весов и не соприкасаясь с ними. другая часть баланса (рисунок 12). Весы тарируют с установленной рамой и крюком, затем объект прикрепляют к крюку на раме и взвешивают в воздухе и в жидкости, как в шагах 4–9 процедуры «Определение плотности металла».

© Правительство Канады, Канадский институт охраны природы.CCI 120260-0298
Рис. 12. Вид спереди (левая сторона рисунка) и вид сбоку (правая сторона), показывающие весы без возможности взвешивания ниже весов. Верхний сегмент прямоугольной рамки опирается на чашу весов, а предмет прикрепляется к нижнему сегменту.

Наука, лежащая в основе измерения плотности

Плавучесть и принцип Архимеда

Техника этой процедуры восходит к третьему веку 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 (толкающее объект вверх) выше, чем давление на верхнюю часть (толкающее его вниз). Разница между давлением, направленным вверх и вниз, создает подъемную силу.Выталкивающая сила, толкая объект вверх, действует против силы тяжести, которая тянет объект вниз. Если выталкивающая 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 пузырьков, а затем запишите объем во второй раз. Объем объекта равен разнице конечного и начального объемов, считываемых с градуированного цилиндра, а плотность — это масса, деленная на объем объекта.

В качестве примера была измерена фигурка лося. Масса 4,088 г. На рис. 13 фигурка показана за пределами градуированного цилиндра, а на рис. 14 — в погруженном состоянии. Вода в градуированном цилиндре увеличилась с 5,0 мл до 5,6 мл при погружении фигурки, что привело к изменению объема на 0,6 мл. Без учета ошибок измерения объема плотность рассчитывается как 4,088 г / 0,6 мл = 6,8 г / см ³ . (Примечание: 1 мл = 1 см ³ .) Это меньше плотности цинка и может указывать на сплав цинка и более легкого металла, возможно, магния или алюминия.Но, учитывая небольшой объем, есть неточности в измерениях. С помощью градуированного цилиндра объем можно измерить только с точностью до 0,1 мл, 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 градуированном 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, необходимого для заполнения формы модели скульптуры. Если отливаемую модель можно погрузить в воду, объем модели можно определить описанными выше методами. 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, по которым расплавленный металл поступает 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-е 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

Таблица плотностей металлов и элементов | Инженеры Edge

Связанные ресурсы: материалы

Таблица плотностей металлов и элементов

Инженерные материалы

Таблица плотности металлов и элементов

Плотность определяется как масса на единицу объема

преобразований:

Для плотности в фунт / фут ³ умножьте фунт / дюйм. ³ по 1728 год; для г / см ³ , умножьте плотность в фунтах / дюймах. ³ по 27,68; для кг / м ³ , умножьте плотность в фунтах / дюймах. ³ по 27679,9

Связанный:

© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
Все права защищены
Отказ от ответственности

| Обратная связь | Реклама
| Контакты

Дата / Время:

Плотность металлов

Таблица плотности для различных металлов, включая алюминий, латунь, бронзу, медь, золото,
серебро, железо, сталь и цинк приведены ниже.

Ссылка:

Как найти процентное содержание меди в латунном сплаве Назначение

Латунь состоит из меди и цинка, при этом концентрация цинка обычно находится в диапазоне от 5 до 40 процентов.Эти два металла можно сплавить в различных пропорциях для получения латуни с различными химическими и физическими свойствами, включая твердость и цвет. Многие из предписанных методов определения содержания меди в латуни, такие как йодометрическое титрование и спектрофотометрический анализ, требуют дорогостоящего оборудования и значительных химических знаний. Альтернативный метод, основанный на плотности — соотношении массы вещества к объему занимаемого пространства — требует относительно недорогого оборудования и небольшого математического мастерства.

Измерения

«Обнулите» весы, убедившись, что они показывают ноль без образца. Большинство электронных весов оснащены специально для этой цели кнопкой «ноль» или «тара», которая сбрасывает весы на ноль. После обнуления шкалы поместите на нее образец латуни и запишите массу в граммах.

Заполните мерный цилиндр водой примерно наполовину. Измерьте и запишите уровень воды. Цилиндр должен иметь достаточно большой внутренний диаметр, чтобы вместить образец.При необходимости согните, раскатайте или расплющите образец латуни с помощью молотка до тех пор, пока он не войдет в цилиндр.

Сдвиньте латунный образец вниз по стенке цилиндра в воду, соблюдая осторожность, чтобы не разбрызгивать или проливать воду.

Измерьте и запишите новый уровень воды.

Расчеты

Рассчитайте объем образца латуни, вычтя объемы воды до и после добавления латуни в цилиндр. Например, если значение цилиндра изначально было 50.5 мл и увеличился до 61,4 мл при добавлении латуни, тогда объем образца латуни составляет (61,4 мл) — (50,5 мл) = 10,9 мл.

Определите плотность образца латуни, разделив его массу в граммах на объем в миллилитрах. Продолжая пример из шага 1, если масса образца латуни составляет 91,6 г, то его плотность будет (91,6 г) / (10,9 мл) = 8,40 г / мл.

Рассчитайте процентное содержание меди, подставив плотность образца латуни в граммах на миллилитр в следующее уравнение:

Процент меди = (плотность образца латуни — 7.58) / 0,0136

Продолжая пример из шага 2,

Процент меди = (8,40 — 7,58) / 0,0136 = 60,3 процента.

Набор кубиков для измерения плотности с крючками — включает 7 металлов — латунь, свинец, цинк, медь, алюминий, железо и олово — стороны 0,8 дюйма (20 мм) — для использования с измерениями плотности и удельного веса

• Убедитесь, что это подходит
  введя номер вашей модели.
• Набор из 7 кубиков плотности с крючками. В набор входят латунь, свинец, цинк, медь, алюминий, железо и олово. В комплекте пластиковый верхний футляр на кнопках для удобного хранения

• На каждом кубе есть штамп элемента для облегчения идентификации. Кубики размером 20 мм (0,8 дюйма) с каждой стороны.

• Отлично подходит для кабинетов физики. Кубики плотности имеют широкий спектр образовательных приложений для всех уровней обучения, включая исследование плотности, удельной теплоемкости и удельного веса.

• Из-за природы необработанных металлов может произойти окисление или коррозия из-за влажности и хранения.Просто сотрите все окисления, чтобы куб снова выглядел совершенно новым.

• Предназначены для использования в образовательных учреждениях и не производятся с использованием сверхточной обработки. Ожидайте допуски в диапазоне +/- 5% от любых заявленных размеров (хотя, как правило, они намного жестче).

]]>

Характеристики этого продукта

Таблица плотности элементов

— Таблица плотности элементов Angstrom Sciences

Таблица плотности элементов — Таблица плотности элементов Angstrom Sciences

Перейти к навигации