DEFINIȚIE

Densitatea materiei este raportul dintre masa sa și volumul:

M/V, [g/cm3, kg/m3]

Densitatea unui solid este o valoare de referință. Densitatea cuprului este de 9,0 g/cm3. În starea sa elementară, cuprul este un metal roșu (Fig. 1). Cele mai importante constante ale sale sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Tabelul 1. Proprietățile fizice ale cuprului.

Cuprul se caracterizează printr-o densitate semnificativă, un punct de topire destul de ridicat și duritate scăzută. Ductilitatea și maleabilitatea sa sunt excepțional de ridicate: cuprul poate fi tras în sârmă cu un diametru de 0,001 mm (de aproximativ 50 de ori mai subțire decât un păr uman).

Orez. 1. Cupru. Aspect.

Găsirea cuprului în natură

În ceea ce privește abundența în natură, cuprul se situează cu mult în urma metalelor alcaline corespunzătoare. Conținutul său în scoarța terestră este estimat la aproximativ 0,003% (greutate). Cuprul se găsește în principal sub formă de compuși ai sulfului și mai des împreună cu minereurile sulfuroase ale altor metale. Dintre mineralele individuale de cupru, cele mai importante sunt calcopirita (CuFeS 2) și calcocitul (Cu 2 S). Mineralele care conțin oxigen - cuprita (Cu 2 O) și malachitul ((CuOH) 2 CO 3) - au o importanță industrială mult mai mică.

Scurtă descriere a proprietăților chimice și a densității cuprului

Cuprul formează aliaje cu multe metale. În special, este aliat cu aur, argint și mercur.

Activitatea chimică a cuprului este scăzută. În aer, este acoperit în mod constant cu o peliculă densă gri-verzuie de săruri bazice de dioxid de carbon. Se combină cu oxigenul la presiune normală și când este încălzit:

4Cu + O2 = 2CuO;

2Cu + O 2 = 2CuO.

Nu reacționează cu hidrogenul, azotul și carbonul chiar și la temperaturi ridicate.

La temperaturi obișnuite, cuprul se combină încet cu halogenii clor, brom și iod:

Cu + CI2 = CuCl2;

Cu + Br 2 = CuBr 2.

Cuprul este un agent reducător slab; nu reacționează cu apa și acidul clorhidric diluat. Se transferă în soluție cu acizi neoxidanți sau hidrat de amoniac în prezența oxigenului sau a cianurii de potasiu. Este oxidat de acizi sulfuric și azotic concentrați, acva regia, calcogeni și oxizi nemetalici. Reacţionează la încălzire cu halogenuri de hidrogen.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Oamenii folosesc cuprul în viața de zi cu zi încă din cele mai vechi timpuri. Un parametru foarte important pentru oamenii moderni este densitatea și greutatea specifică.

Aceste date sunt utilizate la calcularea compoziției materialelor în producția de diverse comunicații, piese, produse și componente în industria tehnică.

Informații de bază despre cupru

Cuprul este cel mai comun metal neferos. Și-a primit numele în latină - Cuprum - în onoarea insulei Cipru. A fost extras acolo de grecii antici cu mii de ani în urmă. Istoricii au venit chiar și cu epoca cuprului, care a durat din secolele IV până în secolele V î.Hr. e. La acea vreme, oamenii făceau din metal popular:

• armă;
• bucate;
• decoratiuni;
• monede.

În tabelul D.I. Mendeleev, ocupă locul 29. Acest element are proprietăți unice - fizice, chimice și mecanice. În antichitate, cuprul putea fi găsit în mediul natural sub formă de pepite, uneori de dimensiuni foarte mari. Oamenii au încălzit stânca la foc deschis și apoi au răcit-o brusc. Ca urmare, s-a crăpat, ceea ce a făcut posibilă restaurarea metalului. Această tehnologie simplă a făcut posibilă începerea dezvoltării unui element popular.

Proprietăți

Cuprul este un metal neferos de culoare roșiatică cu o tentă roz, dotat cu densitate mare. Există mai mult de 170 de tipuri de minerale în natură care conțin Cuprum. Doar 17 dintre ele sunt supuse exploatării industriale a acestui element. Cea mai mare parte a acestui element chimic este conținută în metale minereu:

• calcocit - până la 80%;
• bronit - până la 65%;
• Kovelin - până la 64%.

Din aceste minerale cuprul este îmbogățit și topit. Conductivitatea termică ridicată și conductibilitatea electrică sunt proprietățile distinctive ale metalelor neferoase. Începe să se topească la o temperatură de 1063 o C, și fierbe la 2600 o C. Marca Cuprum va depinde de metoda de producție. Metalul se întâmplă:

• tras la rece;
• inchiriere;
• turnat.

Fiecare tip are propriile calcule parametrice speciale care caracterizează gradul de rezistență la forfecare, deformarea sub influența sarcinilor și compresiunii, precum și elasticitatea la tracțiune a materialului.

Metalul neferos se oxidează activ în timpul încălzirii. La o temperatură de 385 o C se formează oxid de cupru. Conținutul său reduce conductivitatea termică și conductibilitatea electrică a altor metale. Când interacționează cu umiditatea, metalul formează cuprită și cu un mediu acid - vitriol.

Datorită proprietăților sale, acest element chimic este utilizat în mod activ în producția de sisteme electrice și electronice și multe alte produse în alte scopuri. Cea mai importantă proprietate este densitatea sa este de 1 kg pe m 3, deoarece acest indicator este utilizat pentru a determina greutatea produsului care se fabrică. Densitatea arată raportul dintre masă și volumul total.

Cel mai comun sistem de măsurare a unităților de densitate este 1 kilogram pe m3. Această cifră pentru cupru este de 8,93 kg/m3. În formă lichidă, densitatea va fi de 8,0 g/cm 3 . Densitatea totală poate varia în funcție de tipul de metal care are diverse impurități. În acest scop, se utilizează greutatea specifică a substanței. Este o caracteristică foarte importantă atunci când vine vorba de producția de materiale care conțin cupru. Greutatea specifică caracterizează raportul dintre masa cuprului în volumul total al aliajului.

Greutatea specifică a cuprului va fi de 8,94 g/cm3. Parametrii specifici de densitate și greutate ai cuprului sunt aceiași, dar o astfel de coincidență nu este tipică pentru alte metale. Greutatea specifică este foarte importantă nu numai în producția de produse care îl conțin, ci și în procesarea deșeurilor. Există multe tehnici care pot fi folosite pentru a selecta rațional materialele pentru formarea produselor. În sistemele internaționale SI, parametrul de greutate specifică este exprimat în newtoni pe 1 unitate de volum.

Este foarte important să efectuați toate calculele în faza de proiectare a dispozitivelor și mecanismelor. Greutatea specifică și greutatea sunt valori diferite, dar sunt utilizate în mod necesar pentru a determina masa semifabricatelor pentru diferite piese care conțin Cuprum.

Dacă comparăm densitatea cuprului și a aluminiului, vom vedea o mare diferență. Pentru aluminiu, această cifră este de 2698,72 kg/m 3 la temperatura camerei. Cu toate acestea, pe măsură ce temperatura crește, parametrii devin diferiți. Când aluminiul se transformă în stare lichidă atunci când este încălzit, densitatea lui va fi în intervalul 2,55−2,34 g/cm 3 . Indicatorul depinde întotdeauna de conținutul de elemente de aliere din aliajele de aluminiu.

Indicatori tehnici ai aliajelor metalice

Cele mai comune aliaje pe bază de cupru sunt luate în considerare alama și bronzul. Compoziția lor este formată și din alte elemente:

• zinc;
• nichel;
• staniu;
• bismut.

Toate aliajele diferă ca structură. Prezența staniului în compoziție permite producerea de aliaje de bronz de calitate excelentă. Aliajele mai ieftine includ nichelul sau zincul. Materiale produse pe baza de Cuprum au urmatoarele caracteristici:

• ductilitate ridicată și rezistență la uzură;
• conductivitate electrică;
• rezistență la medii agresive;
• coeficient scăzut de frecare.

Aliajele pe bază de cupru sunt utilizate pe scară largă în producția industrială. Sunt folosite pentru a produce vase, bijuterii, fire electrice și sisteme de încălzire. Materialele cu Cuprum sunt adesea folosite pentru a decora fațada caselor și pentru a face compoziții. Stabilitatea ridicată și ductilitatea sunt principalele calități pentru utilizarea materialului.

Calculul greutății specifice a cuprului

După cum știți, în ultimele sute de ani, progresul a ajuns destul de departe, ceea ce, la rândul său, a permis dezvoltarea multor industrii din întreaga lume. Producția metalurgică nu a fost omisă, deoarece știința a oferit acestei industrii multe tehnologii, metode de calcul, inclusiv capacitatea de a măsura greutatea specifică a metalelor.

Deoarece diferite aliaje de cupru diferă în compoziția lor, precum și în proprietățile fizice și chimice, acest lucru face posibilă selectarea aliajului necesar pentru fiecare produs sau piesă. Pentru a calcula greutatea necesară pentru producția de produse laminate, este necesar să se cunoască greutatea specifică a gradului corespunzător.

Formula pentru măsurarea greutății specifice a unui metal

Greutatea specifică este raportul dintre greutatea P a unui metal omogen dintr-un anumit aliaj și volumul acestui aliaj. Greutatea specifică este indicată prin simbolul γ și nu trebuie confundată niciodată cu densitatea. Deși valorile densității și ale greutății specifice atât ale cuprului, cât și ale altor metale sunt foarte adesea aceleași, merită să ne amintim că acest lucru nu este cu adevărat cazul în toate condițiile.

Astfel, pentru a calcula greutatea specifică a cuprului, se utilizează formula γ = P/V

Și pentru a calcula greutatea unei anumite dimensiuni de cupru laminat, aria sa transversală este înmulțită cu greutatea specifică și lungimea.

Unități de greutate specifică

Pentru a măsura greutatea specifică a cuprului și a altor aliaje, pot fi utilizate următoarele unități de măsură:

în sistemul SGS - 1 dină/cm 3,

în sistemul SI - 1 n/m 3,

în sistemul MKSS - 1 kg/m 3.

Aceste unități sunt interconectate printr-un anumit raport, care arată astfel:

0,1 dină/cm3 = 1 n/m3 = 0,102 kg/m3.

Metode de calcul a greutății specifice a cuprului

1. Utilizarea specială pe site-ul nostru web,

2. Folosind formule, calculați aria secțiunii transversale a produsului laminat, apoi înmulțiți cu greutatea specifică a mărcii și lungimea.

Exemplul 1: calculați greutatea foilor de cupru cu grosimea de 4 mm, dimensiunea 1000x2000 mm, 24 bucăți din aliaj de cupru M2

Să calculăm volumul unei foi V = 4 1000 2000 = 8000000 mm 3 = 8000 cm 3

Știind că greutatea specifică a 1 cm 3 de cupru de calitate M3 = 8,94 g/cm 3

Să calculăm greutatea unei foi laminate M = 8,94 8000 = 71520 g = 71,52 kg

Total masa tuturor produselor laminate M = 71,52 24 = 1716,48 kg

Exemplul 2: calculați greutatea unei tije de cupru D 32 mm cu o lungime totală de 100 de metri din aliajul cupru-nichel MNZH5-1

Aria secțiunii transversale a unei tije cu diametrul de 32 mm S = πR 2 înseamnă S = 3,1415 16 2 = 803,84 mm 2 = 8,03 cm 2

Să determinăm greutatea întregului produs laminat, știind că greutatea specifică a aliajului cupru-nichel MNZH5-1 = 8,7 g/cm 3

Total M = 8,0384 8,7 10000 = 699340,80 grame = 699,34 kg

Exemplul 3: calculați greutatea unui pătrat de cupru cu latura de 20 mm și lungimea de 7,4 metri din aliaj de cupru rezistent la căldură BrNHK

Să aflăm volumul rulat V = 2 2 740 = 2960 cm 3

Nu există o astfel de persoană care să nu fi văzut metal galben în toată viața. Există mai multe minerale găsite în natură, care sunt similare ca aspect cu metalul galben. Dar așa cum se spune: „Tot ceea ce strălucește nu este aur”. Pentru a nu confunda metalul prețios cu alte materiale, trebuie să cunoașteți densitatea aurului.

Densitatea metalului nobil

Structura moleculară a aurului.

Una dintre caracteristicile importante ale unui metal prețios este densitatea acestuia. Densitatea aurului se măsoară în kg m3.

Greutatea specifică este o caracteristică foarte semnificativă pentru aur. Acest lucru nu este de obicei luat în considerare, deoarece bijuteriile: inele, cercei, pandantive au o greutate foarte mică. Dar dacă ții în mâini un kilogram de lingou de metal galben adevărat, poți vedea că este foarte greu. Densitatea semnificativă a aurului facilitează extragerea. Astfel, spălarea la ecluze asigură un nivel ridicat de recuperare a aurului din rocile spălate.

Densitatea aurului este de 19,3 grame pe centimetru cub.

Aceasta înseamnă că, dacă luați un anumit volum de metal prețios, acesta va cântări de aproape 20 de ori mai mult decât același volum de apă plată. O sticlă de plastic de doi litri cu nisip auriu cântărește aproximativ 32 kg. Din 500 de grame de metal prețios puteți așeza un cub cu o latură de 18,85 mm.

Tabel cu densitatea aurului din diverse mostre și culori.

Densitatea aurului original este cu câteva unități mai mică decât cea a metalului deja purificat și poate varia de la 18 la 18,5 grame pe centimetru cub.

Aurul 583 este mai puțin dens, deoarece acest aliaj este format din diferite metale.

Acasă, puteți determina singur densitatea aurului. Pentru a face acest lucru, trebuie să cântăriți produsul din metal prețios pe cântare obișnuite, în care valoarea diviziunii trebuie să fie de cel puțin 1 gram. După aceasta, un recipient cu marcarea volumului trebuie umplut cu lichid, în acest caz apă, în care trebuie coborât decorul. Trebuie avut grijă să vă asigurați că lichidul nu se revarsă.

După aceasta, măsurăm cât de mult s-a schimbat volumul de lichid după ce am coborât obiectul de aur în recipient. Folosind o formulă specială, cunoscută de la școală, calculăm densitatea: masa împărțită la volum.

Trebuie reținut că un produs din metal prețios nu este fabricat din aur pur, deci este necesar să se facă o ajustare pentru densitatea probei de aliaj.

Cum să distingem metalul galben adevărat de un fals

În acest moment, există un procent foarte mare de aur contrafăcut atât pe piețele rusești, cât și pe cele externe. Există un risc uriaș de a cumpăra bijuterii din aur care conțin până la 5% din metalul prețios sau fără el. Regulile de bază atunci când cumpărați aur vă vor ajuta să evitați să vă simțiți înșelați.

În primul rând, ar trebui să aruncați o privire atentă asupra produsului. Trebuie să fie o mostră pe el. Mai mult, nu ar trebui să fie format din numere strâmbe sau semne neclare. În caz contrar, acesta este primul semn al unei contrafăcute.

O mostră de semn distinctiv de stat unificat pentru produsele din aur.

Următorul semn al unui fals este reversul bijuteriilor din metal prețios. Trebuie să fie la fel de bine executat ca și partea din față, altfel este un produs de calitate scăzută. De asemenea, este posibil să se determine calitatea unui produs folosind o caracteristică precum densitatea aurului, dar este imposibil să se efectueze un astfel de experiment într-un magazin.

Există și o modalitate de a o determina, numită test de rezistență. Adevărat, nu este întotdeauna posibil să zgârieți un articol de aur în fața vânzătorului, așa că această metodă nu poate fi implementată.

Testul de iod.

Următoarele metode chimice pot servi drept modalități bune de a determina calitatea unui produs. Puteți scăpa puțin iod pe bijuteriile din metal galben. Dacă pata este închisă la culoare, atunci putem vorbi cu încredere despre calitatea produsului oferit. Oțetul de masă poate ajuta și el. Dacă, după trei minute petrecute în el, metalul prețios s-a întunecat, atunci puteți duce produsul în siguranță la o groapă de gunoi.

Clorura de aur poate fi de mare ajutor în determinarea calității. De la cursul de chimie a devenit cunoscută nu numai densitatea aurului, ci și faptul că nu poate intra în nicio reacție chimică. Prin urmare, dacă după aplicarea clorurii de aur pe un metal prețios, acesta începe să se deterioreze, atunci acesta este un adevărat fals și ar trebui să aparțină la gunoi.

Una dintre cele mai bune modalități de a te proteja de achiziționarea de mărfuri contrafăcute este să achiziționezi produse din metale prețioase din magazine specializate binecunoscute.

În acest caz, există o mare probabilitate de a cumpăra un produs cu adevărat de înaltă calitate. Chiar dacă prețul lor este puțin mai mare decât în ​​diverse magazine și piețe, calitatea merită. În caz contrar, puteți achiziționa un produs contrafăcut și regretați foarte mult banii economisiți.

Gemeni de aur

Există mai multe metale găsite în natură care au aceeași densitate ca și aurul. Acestea sunt uraniul, care este radioactiv, și wolfram. Este mai ieftin decât metalul galben, dar densitatea tungstenului și aurului este aproape aceeași, diferența este de trei zecimi. Ceea ce distinge wolfram de aur este faptul că are o culoare diferită și este mult mai dur decât metalul galben. Aurul pur este foarte moale și poate fi zgâriat ușor cu unghia.

Un lingot de aur fals umplut cu wolfram pe interior.

Faptul că densitatea elementelor precum wolfram și aurul este aceeași este foarte atractiv pentru falsificatori. Ele înlocuiesc lingourile de aur cu wolfram de densitate și greutate similare și acoperă partea superioară cu un strat subțire de metal prețios. În același timp, costul ridicat al metalului galben face ca tungstenul să fie mai popular în rândul tinerilor. Produsele din tungsten sunt mult mai ieftine și mai rezistente la zgârieturi.

Densitatea plumbului

Cu cât aurul era mai pur, cu atât este mai puțin dur, așa că în trecut metalul galben era mușcat pentru a fi testat. Această metodă nu este de încredere. Bijuteriile pot fi din plumb, acoperite cu un strat foarte subtire de aur. De asemenea, plumbul are o structură moale. Puteți încerca să zgâriați bijuteriile din partea greșită, iar sub un strat foarte subțire de metal prețios puteți găsi metal de bază.

Densitatea elementului din tabelul periodic - plumb și fratele său - aur este diferită. Densitatea plumbului este mult mai mică decât aurul și este de 11,34 grame pe centimetru cub. Astfel, dacă luăm metalul galben și plumbul de același volum, atunci masa aurului va fi mult mai mare decât cea a plumbului.

Aurul alb este un aliaj de metal prețios galben cu platină sau alte metale care îi conferă o culoare albă, sau mai degrabă argintie mat. Există o opinie în viața de zi cu zi că „aurul alb” este unul dintre numele pentru platină, dar nu este așa. Acest tip de aur costă puțin mai mult decât de obicei. În aparență, metalul alb este similar cu argintul, care este mult mai ieftin. Densitatea unor elemente ale tabelului periodic, cum ar fi aurul și argintul, este diferită. Cum să distingem aurul alb de argint? Aceste metale prețioase au densități diferite.

Argintul este materialul cel mai puțin dens dintre toate cele discutate în articol.

Densitatea aurului este mai mare decât a argintului. Densitatea sa este de 10,49 grame pe centimetru cub. Argintul este mult mai moale decât metalul alb. Prin urmare, dacă treceți un articol de argint pe o foaie albă, va rămâne un semn. Dacă procedați la fel cu metalul prețios alb, nu va rămâne nicio urmă.

Este furnizat un tabel cu densitatea lichidelor la diferite temperaturi și presiune atmosferică pentru cele mai comune lichide. Valorile densității din tabel corespund temperaturilor indicate; interpolarea datelor este permisă.

Multe substanțe sunt capabile să fie în stare lichidă. Lichidele sunt substanțe de diverse origini și compoziții, care au fluiditate; ele sunt capabile să-și schimbe forma sub influența anumitor forțe. Densitatea unui lichid este raportul dintre masa unui lichid și volumul pe care îl ocupă.

Să ne uităm la exemple de densitate a unor lichide. Prima substanță care vă vine în minte când auzi cuvântul „lichid” este apa. Și acest lucru nu este deloc întâmplător, deoarece apa este cea mai comună substanță de pe planetă și, prin urmare, poate fi considerată un ideal.

Egal cu 1000 kg/m 3 pentru apa distilată și 1030 kg/m 3 pentru apa de mare. Deoarece această valoare este strâns legată de temperatură, este de remarcat faptul că această valoare „ideală” a fost obținută la +3,7°C. Densitatea apei clocotite va fi puțin mai mică - este egală cu 958,4 kg/m 3 la 100°C. Când lichidele sunt încălzite, densitatea lor scade de obicei.

Densitatea apei este similară ca valoare cu diferite produse alimentare. Acestea sunt produse precum: soluție de oțet, vin, smântână 20% și smântână 30%. Unele produse se dovedesc a fi mai dense, de exemplu, gălbenușul de ou - densitatea sa este de 1042 kg/m3. Următoarele sunt mai dense decât apa: sucul de ananas - 1084 kg/m3, suc de struguri - până la 1361 kg/m3, sucul de portocale - 1043 kg/m3, Coca-Cola și bere - 1030 kg/m3.

Multe substanțe sunt mai puțin dense decât apa. De exemplu, alcoolii sunt mult mai usori decat apa. Deci densitatea este de 789 kg/m3, butil - 810 kg/m3, metil - 793 kg/m3 (la 20°C). Anumite tipuri de combustibil și ulei au valori și mai mici de densitate: ulei - 730-940 kg/m3, benzină - 680-800 kg/m3. Densitatea kerosenului este de aproximativ 800 kg/m3, - 879 kg/m3, păcură - până la 990 kg/m3.

Indicatorii de densitate scăzută sunt caracterizați prin lichide precum: terebentină 870 kg/m 3,