DEFINIZIONE

Densità della materiaè il rapporto tra la sua massa e il volume:

M/V, [g/cm 3 , kg/m 3 ]

La densità di un solido è un valore di riferimento. La densità del rame è 9,0 g/cm3. Nel suo stato elementare, il rame è un metallo rosso (Fig. 1). Le sue costanti più importanti sono presentate nella tabella seguente:

Tabella 1. Proprietà fisiche del rame.

Il rame è caratterizzato da una densità significativa, un punto di fusione sufficientemente elevato e una bassa durezza. La sua duttilità e malleabilità sono eccezionalmente elevate: il rame può essere trasformato in un filo con un diametro di 0,001 mm (circa 50 volte più sottile di un capello umano).

Riso. 1. Rame. Aspetto.

Trovare il rame in natura

In termini di abbondanza in natura, il rame è molto indietro rispetto ai corrispondenti metalli alcalini. Il suo contenuto nella crosta terrestre è stimato intorno allo 0,003% (in peso). Il rame si trova principalmente sotto forma di composti di zolfo e più spesso insieme a minerali di zolfo di altri metalli. Tra i singoli minerali di rame, i più importanti sono la calcopirite (CuFeS 2) e la calcocite (Cu 2 S). I minerali contenenti ossigeno - cuprite (Cu 2 O) e malachite ((CuOH) 2 CO 3) - hanno un'importanza industriale molto minore.

Breve descrizione delle proprietà chimiche e della densità del rame

Il rame forma leghe con molti metalli. In particolare, è legato con oro, argento e mercurio.

L'attività chimica del rame è bassa. Nell'aria è costantemente ricoperto da una densa pellicola grigio-verdastra di sali basici di anidride carbonica. Si combina con l'ossigeno a pressione normale e quando riscaldato:

4Cu + O2 = 2CuO;

2Cu + O2 = 2CuO.

Non reagisce con idrogeno, azoto e carbonio anche ad alte temperature.

A temperature normali, il rame si combina lentamente con gli alogeni cloro, bromo e iodio:

Cu + Cl2 = CuCl2;

Cu+Br2 = CuBr2.

Il rame è un debole agente riducente; non reagisce con l'acqua e l'acido cloridrico diluito. Viene trasferito in soluzione con acidi non ossidanti o ammoniaca idrata in presenza di ossigeno o cianuro di potassio. Viene ossidato da acidi solforici e nitrici concentrati, acqua regia, calcogeni e ossidi non metallici. Reagisce se riscaldato con alogenuri di idrogeno.

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Le persone usano il rame nella vita di tutti i giorni fin dai tempi antichi. Un parametro molto importante per le persone moderne è la sua densità e gravità specifica.

Questi dati vengono utilizzati nel calcolo della composizione dei materiali nella produzione di varie comunicazioni, parti, prodotti e componenti nel settore tecnico.

Informazioni di base sul rame

Il rame è il metallo non ferroso più comune. Ha ricevuto il suo nome in latino - Cuprum - in onore dell'isola di Cipro. Fu estratto lì dagli antichi greci migliaia di anni fa. Gli storici hanno addirittura inventato l'età del rame, che durò dal IV al V secolo a.C. e. A quel tempo, le persone realizzate con il metallo popolare:

• arma;
• piatti;
• decorazioni;
• monete.

Nella tabella D.I. Mendeleev, è al 29° posto. Questo elemento ha proprietà uniche: fisiche, chimiche e meccaniche. Nell'antichità il rame si trovava nell'ambiente naturale sotto forma di pepite, talvolta di dimensioni molto grandi. Le persone riscaldavano la roccia su un fuoco aperto e poi la raffreddavano bruscamente. Di conseguenza, si è rotto, il che ha permesso di ripristinare il metallo. Questa semplice tecnologia ha permesso di iniziare lo sviluppo di un elemento popolare.

Proprietà

Il rame è un metallo non ferroso di colore rossastro con una sfumatura rosa, dotato di alta densità. Esistono più di 170 tipi di minerali in natura che contengono Cuprum. Solo 17 di essi sono sottoposti a estrazione industriale di questo elemento. La maggior parte di questo elemento chimico è contenuta nei metalli minerali:

• calcocite - fino all'80%;
• bronito: fino al 65%;
• Kovelin - fino al 64%.

Da questi minerali il rame viene arricchito e fuso. L'elevata conduttività termica e la conduttività elettrica sono le proprietà distintive dei metalli non ferrosi. Comincia a sciogliersi ad una temperatura di 1063 o C e bolle a 2600 o C. Il marchio Cuprum dipenderà dal metodo di produzione. Il metallo accade:

• trafilato a freddo;
• noleggio;
• lancio.

Ogni tipo ha i propri calcoli parametrici speciali che caratterizzano il grado di resistenza al taglio, deformazione sotto l'influenza di carichi e compressione, nonché l'elasticità alla trazione del materiale.

Il metallo non ferroso si ossida attivamente durante il riscaldamento. Ad una temperatura di 385 o C si forma ossido di rame. Il suo contenuto riduce la conduttività termica e la conduttività elettrica di altri metalli. Quando interagisce con l'umidità, il metallo forma cuprite e con un ambiente acido - vetriolo.

Grazie alle sue proprietà, questo elemento chimico viene utilizzato attivamente nella produzione di sistemi elettrici ed elettronici e di molti altri prodotti per altri scopi. La proprietà più importante è la sua densità è di 1 kg per m 3, poiché questo indicatore viene utilizzato per determinare il peso del prodotto prodotto. La densità mostra il rapporto tra massa e volume totale.

Il sistema più comune per misurare le unità di densità è 1 chilogrammo per m3. Questa cifra per il rame è 8,93 kg/m3. In forma liquida, la densità sarà di 8,0 g/cm 3 . La densità complessiva può variare a seconda del tipo di metallo che presenta varie impurità. A questo scopo viene utilizzato il peso specifico della sostanza. È una caratteristica molto importante quando si parla di produzione di materiali che contengono rame. Il peso specifico caratterizza il rapporto tra la massa di rame e il volume totale della lega.

Il peso specifico del rame sarà 8,94 g/cm3. I parametri specifici di densità e peso del rame sono gli stessi, ma tale coincidenza non è tipica per altri metalli. Il peso specifico è molto importante non solo nella produzione di prodotti che lo contengono, ma anche nella lavorazione dei rottami. Esistono molte tecniche che possono essere utilizzate per selezionare razionalmente i materiali per la formatura dei prodotti. Nei sistemi SI internazionali, il parametro di gravità specifica è espresso in newton per 1 unità di volume.

È molto importante eseguire tutti i calcoli nella fase di progettazione di dispositivi e meccanismi. Il peso specifico e il peso sono valori diversi, ma sono necessariamente utilizzati per determinare la massa dei pezzi grezzi per varie parti che contengono cuprum.

Se confrontiamo la densità di rame e alluminio, vedremo una grande differenza. Per l'alluminio, questo valore è di 2698,72 kg/m 3 a temperatura ambiente. Tuttavia, all’aumentare della temperatura, i parametri cambiano. Quando l'alluminio si trasforma in uno stato liquido quando riscaldato, la sua densità sarà compresa tra 2,55 e 2,34 g/cm 3 . L'indicatore dipende sempre dal contenuto di elementi di lega nelle leghe di alluminio.

Indicatori tecnici delle leghe metalliche

Le leghe a base di rame più comuni sono considerati ottone e bronzo. La loro composizione è formata anche da altri elementi:

• zinco;
• nichel;
• lattina;
• bismuto.

Tutte le leghe differiscono nella struttura. La presenza di stagno nella composizione permette la produzione di leghe di bronzo di ottima qualità. Le leghe più economiche includono nichel o zinco. Materiali prodotti a base di Cuprum avere le seguenti caratteristiche:

• elevata duttilità e resistenza all'usura;
• conduttività elettrica;
• resistenza agli ambienti aggressivi;
• basso coefficiente di attrito.

Le leghe a base di rame sono ampiamente utilizzate nella produzione industriale. Vengono utilizzati per produrre stoviglie, gioielli, cavi elettrici e sistemi di riscaldamento. I materiali con Cuprum vengono spesso utilizzati per decorare le facciate delle case e realizzare composizioni. Elevata stabilità e duttilità sono le qualità principali per l'utilizzo del materiale.

Calcolo del peso specifico del rame

Come sapete, negli ultimi centinaia di anni, i progressi sono arrivati ​​​​molto lontano, il che, a sua volta, ha consentito lo sviluppo di molte industrie in tutto il mondo. La produzione metallurgica non è stata tralasciata, poiché la scienza ha dotato questo settore di numerose tecnologie e metodi di calcolo, inclusa la capacità di misurare il peso specifico dei metalli.

Poiché varie leghe di rame differiscono nella composizione, nonché nelle proprietà fisiche e chimiche, ciò consente di selezionare la lega richiesta per ciascun prodotto o parte. Per calcolare il peso richiesto per la produzione di prodotti laminati, è necessario conoscere il peso specifico della qualità corrispondente.

Formula per misurare il peso specifico di un metallo

Il peso specifico è il rapporto tra il peso P di un metallo omogeneo di una certa lega e il volume di questa lega. Il peso specifico è indicato con il simbolo γ e non deve mai essere confuso con la densità. Sebbene i valori di densità e peso specifico sia del rame che degli altri metalli siano molto spesso gli stessi, vale la pena ricordare che non è proprio così in tutte le condizioni.

Pertanto, per calcolare il peso specifico del rame, viene utilizzata la formula γ = P/V

E per calcolare il peso di una certa dimensione di rame laminato, la sua area della sezione trasversale viene moltiplicata per il peso specifico e la lunghezza.

Unità di gravità specifica

Per misurare il peso specifico del rame e di altre leghe si possono utilizzare le seguenti unità di misura:

nel sistema SGS - 1 dine/cm 3,

nel sistema SI - 1 n/m 3,

nel sistema MKSS - 1 kg/m 3.

Queste unità sono interconnesse secondo un certo rapporto, che assomiglia a questo:

0,1 dine/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Metodi per calcolare il peso specifico del rame

1. Utilizzo di offerte speciali sul nostro sito web,

2. Utilizzando le formule, calcolare l'area della sezione trasversale del prodotto laminato, quindi moltiplicarla per il peso specifico della marca e la lunghezza.

Esempio 1: calcolare il peso di lastre di rame spesse 4 mm, dimensioni 1000x2000 mm, 24 pezzi di lega di rame M2

Calcoliamo il volume di una lastra V = 4 1000 2000 = 8000000 mm 3 = 8000 cm 3

Sapendo che il peso specifico di 1 cm 3 di rame grado M3 = 8,94 g/cm 3

Calcoliamo il peso di un foglio arrotolato M = 8,94 8000 = 71520 g = 71,52 kg

Totale massa di tutti i prodotti laminati M = 71,52 24 = 1716,48 kg

Esempio 2: calcolare il peso di un'asta di rame D 32 mm con una lunghezza totale di 100 metri dalla lega di rame-nichel MNZH5-1

L'area della sezione trasversale di un'asta con un diametro di 32 mm S = πR 2 significa S = 3,1415 16 2 = 803,84 mm 2 = 8,03 cm 2

Determiniamo il peso dell'intero laminato, sapendo che il peso specifico della lega rame-nichel MNZH5-1 = 8,7 g/cm 3

Totale M = 8,0384 8,7 10000 = 699340,80 grammi = 699,34 kg

Esempio 3: calcolare il peso di un quadrato di rame di lato 20 mm e lungo 7,4 metri realizzato in lega di rame BrNHK resistente al calore

Troviamo il volume rotolato V = 2 2 740 = 2960 cm 3

Non esiste una persona del genere che non abbia visto il metallo giallo in tutta la sua vita. Esistono diversi minerali presenti in natura che hanno un aspetto simile al metallo giallo. Ma come si suol dire: “non è tutto oro quello che luccica”. Per non confondere il metallo prezioso con altri materiali, è necessario conoscere la densità dell'oro.

Densità del metallo nobile

Struttura molecolare dell'oro.

Una delle caratteristiche importanti di un metallo prezioso è la sua densità. La densità dell'oro si misura in kg m3.

Il peso specifico è una caratteristica molto significativa per l'oro. Di solito non se ne tiene conto, poiché i gioielli: anelli, orecchini, pendenti hanno pochissimo peso. Ma se tieni tra le mani un lingotto da un chilogrammo di vero metallo giallo, puoi vedere che è molto pesante. La significativa densità dell'oro ne facilita l'estrazione. Pertanto, il lavaggio alle chiuse garantisce un elevato livello di recupero dell'oro dalle rocce lavate.

La densità dell'oro è di 19,3 grammi per centimetro cubo.

Ciò significa che se prendi un certo volume di metallo prezioso, peserà quasi 20 volte di più dello stesso volume di semplice acqua. Una bottiglia di plastica da due litri di sabbia dorata pesa circa 32 kg. Da 500 grammi di metallo prezioso puoi stendere un cubo con un lato di 18,85 mm.

Tabella della densità dell'oro di vari campioni e colori.

La densità dell'oro originale è di parecchie unità inferiore a quella del metallo già purificato e può variare da 18 a 18,5 grammi per centimetro cubo.

L'oro 583 è meno denso, poiché questa lega è composta da metalli diversi.

A casa, puoi determinare tu stesso la densità dell'oro. Per fare ciò, è necessario pesare il prodotto in metallo prezioso su bilance ordinarie, in cui il valore di divisione deve essere di almeno 1 grammo. Successivamente, un contenitore con un contrassegno del volume deve essere riempito con del liquido, in questo caso acqua, nel quale abbassare la decorazione. È necessario prestare attenzione per garantire che il liquido non trabocchi.

Successivamente, misuriamo quanto è cambiato il volume del liquido dopo aver abbassato l'oggetto d'oro nel contenitore. Utilizzando una formula speciale, conosciuta a scuola, calcoliamo la densità: massa divisa per volume.

Va ricordato che un prodotto in metallo prezioso non è realizzato in oro puro, quindi è necessario apportare una correzione alla densità del campione di lega.

Come distinguere il vero metallo giallo da un falso

Attualmente sia sul mercato russo che su quello estero è presente una percentuale molto elevata di oro contraffatto. Esiste un rischio enorme di acquistare gioielli in oro che contengono fino al 5% di metallo prezioso o che ne sono del tutto privi. Le regole di base per l'acquisto di oro ti aiuteranno a evitare di sentirti ingannato.

Per prima cosa dovresti dare un'occhiata al prodotto. Ci deve essere un campione sopra. Inoltre, non dovrebbe contenere numeri storti o segni sfocati. Altrimenti, questo è il primo segno di contraffazione.

Un esempio di marchio di garanzia statale unificato per i prodotti in oro.

Il prossimo segno di falso è il retro dei gioielli in metalli preziosi. Deve essere ben eseguito come il lato anteriore, altrimenti è un prodotto di bassa qualità. È anche possibile determinare la qualità di un prodotto utilizzando una caratteristica come la densità dell'oro, ma condurre un simile esperimento in un negozio è impossibile.

Esiste anche un modo per determinarlo, chiamato test di forza. È vero, non è sempre possibile grattare un oggetto d'oro davanti al venditore, quindi questo metodo non può essere implementato.

Prova dello iodio.

I seguenti metodi chimici possono servire come buoni modi per determinare la qualità di un prodotto. Puoi far cadere un po' di iodio sui gioielli di metallo giallo. Se lo speck è di colore scuro, allora possiamo parlare con sicurezza della qualità del prodotto offerto. Anche l’aceto da tavola può aiutare. Se, dopo tre minuti trascorsi al suo interno, il metallo prezioso si è scurito, puoi tranquillamente portare il prodotto in discarica.

Il cloruro d'oro può essere di grande aiuto nel determinare la qualità. Dal corso di chimica si è appreso non solo della densità dell'oro, ma anche del fatto che non può entrare in alcuna reazione chimica. Pertanto, se dopo aver applicato il cloruro d'oro su un metallo prezioso inizia a deteriorarsi, allora questo è un vero falso e dovrebbe essere gettato nella spazzatura.

Uno dei modi migliori per proteggersi dall'acquisto di beni contraffatti è acquistare prodotti in metalli preziosi in rinomati negozi specializzati.

In questo caso, la probabilità di acquistare un prodotto veramente di alta qualità è alta. Anche se il prezzo è un po' più alto rispetto ai vari negozi e mercati, la qualità ne vale la pena. Altrimenti, puoi acquistare un prodotto contraffatto e pentirti molto del denaro risparmiato.

Gemelli d'oro

Esistono diversi metalli presenti in natura che hanno la stessa densità dell'oro. Si tratta dell'uranio, che è radioattivo, e del tungsteno. È più economico del metallo giallo, ma la densità del tungsteno e dell'oro è quasi la stessa, la differenza è di tre decimi. Ciò che distingue il tungsteno dall'oro è che ha un colore diverso ed è molto più duro del metallo giallo. L'oro puro è molto morbido e può essere facilmente graffiato con un'unghia.

Un falso lingotto d'oro riempito di tungsteno all'interno.

Il fatto che la densità di elementi come il tungsteno e l'oro sia la stessa è molto attraente per i contraffattori. Sostituiscono i lingotti d'oro con tungsteno di densità e peso simili e ricoprono la parte superiore con un sottile strato di metallo prezioso. Allo stesso tempo, l’alto costo del metallo giallo rende il tungsteno più popolare tra i giovani. I prodotti al tungsteno sono molto più economici e più resistenti ai graffi.

Densità del piombo

Più l'oro è puro, meno è duro, per questo in passato il metallo giallo veniva morso per testarlo. Questo metodo è inaffidabile. I gioielli possono essere realizzati in piombo, ricoperti da un sottilissimo strato d'oro. Anche il piombo ha una struttura morbida. Puoi provare a graffiare i gioielli dalla parte sbagliata e sotto uno strato molto sottile di metallo prezioso potresti trovare del metallo comune.

La densità dell'elemento della tavola periodica - il piombo e suo fratello - l'oro, è diversa. La densità del piombo è molto inferiore a quella dell'oro ed è di 11,34 grammi per centimetro cubo. Pertanto, se prendiamo il metallo giallo e il piombo dello stesso volume, la massa dell'oro sarà molto maggiore di quella del piombo.

L'oro bianco è una lega di metallo prezioso giallo con platino o altri metalli che gli conferiscono un colore bianco, anzi argento opaco. Nella vita di tutti i giorni si ritiene che "oro bianco" sia uno dei nomi del platino, ma non è così. Questo tipo di oro costa un po' più del solito. In apparenza, il metallo bianco è simile all'argento, che è molto più economico. La densità di elementi della tavola periodica come l'oro e l'argento è diversa. Come distinguere l'oro bianco dall'argento? Questi metalli preziosi hanno densità diverse.

L'argento è il materiale meno denso tra tutti quelli discussi nell'articolo.

La densità dell'oro è maggiore di quella dell'argento. La sua densità è di 10,49 grammi per centimetro cubo. L'argento è molto più morbido del metallo bianco. Pertanto, se si passa un oggetto d'argento su un foglio bianco, rimarrà un segno. Se fai lo stesso con il metallo prezioso bianco, non ci sarà traccia.

Viene fornita una tabella della densità dei liquidi alle varie temperature e pressione atmosferica per i liquidi più comuni. I valori di densità in tabella corrispondono alle temperature indicate; è consentita l'interpolazione dei dati.

Molte sostanze possono trovarsi allo stato liquido. I liquidi sono sostanze di varia origine e composizione che hanno fluidità; sono in grado di cambiare forma sotto l'influenza di determinate forze. La densità di un liquido è il rapporto tra la massa di un liquido e il volume che occupa.

Diamo un'occhiata ad esempi della densità di alcuni liquidi. La prima sostanza che ti viene in mente quando senti la parola “liquido” è l’acqua. E questo non è affatto casuale, perché l'acqua è la sostanza più comune sul pianeta, e quindi può essere presa come un ideale.

Pari a 1000 kg/m 3 per acqua distillata e 1030 kg/m 3 per acqua di mare. Poiché questo valore è strettamente correlato alla temperatura, è opportuno notare che questo valore “ideale” è stato ottenuto a +3,7°C. La densità dell'acqua bollente sarà leggermente inferiore: è pari a 958,4 kg/m 3 a 100°C. Quando i liquidi vengono riscaldati, la loro densità solitamente diminuisce.

La densità dell'acqua ha un valore simile a quello di vari prodotti alimentari. Si tratta di prodotti come: soluzione di aceto, vino, panna al 20% e panna acida al 30%. Alcuni prodotti risultano più densi, ad esempio il tuorlo d'uovo: la sua densità è di 1042 kg/m3. Sono più densi dell'acqua: succo di ananas - 1084 kg/m3, succo d'uva - fino a 1361 kg/m3, succo d'arancia - 1043 kg/m3, Coca-Cola e birra - 1030 kg/m3.

Molte sostanze sono meno dense dell'acqua. Ad esempio, gli alcoli sono molto più leggeri dell’acqua. Quindi la densità è 789 kg/m3, butile - 810 kg/m3, metile - 793 kg/m3 (a 20°C). Alcuni tipi di carburante e olio hanno valori di densità ancora più bassi: petrolio - 730-940 kg/m3, benzina - 680-800 kg/m3. La densità del cherosene è di circa 800 kg/m3, - 879 kg/m3, l'olio combustibile - fino a 990 kg/m3.

Gli indicatori a bassa densità sono caratterizzati da liquidi come: trementina 870 kg/m 3,