применение и свойства сплава из меди и цинка, плотность, электропроводность и другие свойства
Из сплава меди и цинка производят сплав, который получил название латунь. При этом от процентного соотношения этих чистых металлов изменяются многие свойства сплава, например, плотность латуни, ее пластичность, электропроводность и другие. Помимо основных металлов, в состав сплава входят другие элементы, влияющие на получение специальных свойств латуни, необходимых для конкретного применения.
Историческая справка
Согласно историческим сведениям, первыми металлами, которые использовал человек, были медь и золото. Оба металла являются очень мягкими в чистом состоянии, поэтому их использование в жизнедеятельности человека является достаточно ограниченным. В частности, медь использовалась древними людьми с момента начала использования ими огня, а со времен Римской империи этот металл стал более интенсивно применяться в изготовлении труб, военного оружия, украшений для статуй и для других целей.
Для улучшения характеристик чистых металлов, например, большей твердости и прочности, со временем человеку пришла мысль смешивать их. Так, приблизительно в 3500 году до нашей эры в Месопотамии получили бронзу — сплав меди с оловом, который обладал высокой сопротивляемостью к коррозии и был более прочной, чем каждый чистый металл по отдельности. Благодаря этим свойствам бронзу стали использовать для производства оружия и орудий труда.
Около 1400 года до нашей эры была открыта латунь — сплав цинка и меди, который демонстрировал великолепную устойчивость против деформации, обладал высокой пластичностью при низких и высоких температурах и имел высокую устойчивость к коррозии и механическому износу. Однако ее использование приобрело массовый характер только в 250 году до нашей эры с началом производства монет в Римской империи.
С этого времени применение латуни стало осуществляться в самых различных областях человеческой деятельности начиная от вооружения и заканчивая ювелирными украшениями. В XV веке она стала использоваться для производства астрономических инструментов, а с появлением печати сплав стал активно применяться в типографии. С середины XVI века в Европе болты и гайки изготавливались главным образом из латуни, меди и бронзы. Этот сплав использовали для изготовления шестерен часовых механизмов, а в XVII веке в Голландии латунь использовали для изготовления оптического телескопа.
Состав и свойства сплава
Пропорции металлов в сплаве могу широко варьироваться, что влияет на создание материала с нужными свойствами. В индустриальных сплавах процентное содержание цинка всегда ниже 50%. Состав определяет следующие свойства материала:
плавкость;
способность к формовке;
ковкость;
способность к штамповке;
способность к механической обработке.
При низких температурах из латуни можно делать листы различной толщины либо вытягивать проволоку. Плотность латуни и температура плавления также зависят от состава. В общем случае удельный вес латуни меняется от 8,4 г/см3 до 8,7 г/см3, а точка плавления находится между температурами 900 °C и 940 °C.
Чистая медь имеет плотность 8,96 г/см3 и температуру плавления 1084 °C, а чистый цинк обладает плотностью 7,14 г/см3 и температурой плавления 420 °C, то есть эти два свойства латуни близки к свойствам меди, ввиду ее большего относительного количества в сплаве в сравнении с цинком.
Главным образом изделия из латуни используются в качестве декоративных украшений благодаря их внешнему виду и блеску, похожему на золото. Также используют эт
Алюминиевая латунь — свойства и применение
Фазовый состав и общие свойства
Алюминиевая латунь — это сплав меди с цинком , в котором алюминий введен как легирующий элемент. Они характеризуются высокими прочностными свойствами, что обусловлено сильным упрочняющим действием алюминия. Легирование алюминием уменьшают пластичность латуней, но показатель пластичности достаточный для обработки таких латуней давлением. На поверхности алюминиевой латуни образуется плотная защитная пленка оксида, которая обеспечивает высокую коррозионную стойкость. Алюминий резко уменьшает растворимость цинка в меди: область существования β-твердого раствора
сужается и смещает границу насыщения цинком в твердого растворе меди сторону медного угла.
При высоком содержании алюминия в структуре медно-цинковых сплавов появляются твердые и хрупкие кристаллы γ (Cu5Zn8)-фазы которые повышают твердость, снижают пластичность и резко понижают деформационные возможности латуней, поэтому содержание алюминия в латунях регламентируется. В латунях, обрабатываемых давлением, содержание его не должно превышать 4 %, в литейных высокопрочных латунях — 7 %.
Фаза γ (Cu5Zn8) — это электронное соединение с кубической решеткой. Она изоморфна промежуточной фазе γ2 (Cu9Al4) из систем Cu-Al. В тройной системе Cu-Zn-Al фазы γ (Cu5Zn8) и γ2 (Cu9Al4) образуют непрерывные ряды твердых растворов.
Химический состав алюминиевых латуней
Марка
Массовая доля, %
Элемент
Сумма прочих
Сu
Аl
As
Fe
Мn
Ni
Si
Р
РЬ
Sb
Bi
Zn
ЛА 85 — 0,5
84,0 — 85,6
0,4 — 0,7
—
—
—
—
—
—
0,03
0,003
0,002
Ост.
0,3
ЛАМш 77 — 2 — 0,05
76,0 — 79,0
1,7 — 2,5
0,02 — 0,06
0,1
—
—
—
0,01
0,07
0,005
0,002
Ост.
0,3
ЛАМш 77 — 2 — 0,04
76,0 — 79,0
1,7 — 2,5
0,02 — 0,04
0,1
—
—
—
0,01
0,07
0,005
0,002
Ост.
0,3
ЛА77 — 2
76,0 — 79,0
1,7 — 2,5
—
0,07
—
—
—
0,01
0,07
0,005
0,002
Ост.
0,3
ЛА77 — 2у
76,0 — 79,0
1,7 — 2,5
—
0,03 — 0,1
0,03 — 0,3
0,3–1,0
0,03 — 0,2
0,005 — 0,02
0,07
0,005
0,002
Ост.
0,1
ЛАНКМц 75 — 2 — 2,5 — 0,5 — 0,5
73,0 — 76,0
1,6 — 2,2
—
0,1
0,3 — 0,7
2,0 — 3,0
0,3 — 0,7
0,01
0,05
0,005
0,002
Ост.
0,5
ЛАЖ 60 — 1 — 1
58,0 — 61,0
0,7 — 1,5
—
0,75 — 1,5
0,1 — 0,6
—
—
0,01
0,40
0,005
0,002
Ост.
0,7
ЛАН 59 — 3 — 2
57,0 — 60,0
2,5 — 3,5
—
0,5
—
2,0 — 3,0
—
0,01
0,1
0,005
0,003
Ост.
0,9
Трехкомпонентные сплавы
Алюминиевые латуни классифицируются как многокомпонентные сплавы. Кроме меди, цинка и алюминия в алюминиевые латуни могут входить и другие элементы для придания специальных свойств: никель, железо, мышьяк, но трехкомпонентные сплавы системы Cu-Zn-Al с высокой концентрацией меди ЛА85-0,5 и ЛА77-2 наиболле востребованы промышленностью. Эти β-однофазные сплавы обрабатываются давлением в горячем и холодном состоянии.
Латунь ЛА85-0,5 имеет оттенок близкий к цвету золота, высокую коррозионной стойкостью в атмосферных условиях. Химический состав этого сплава определяют ТУ 48-08-495 и ТУ 48-21-28. ЛА85-0,5 имеет высокую технологическую пластичность. Технологические свойства этой латуни позволяют изготовлять прокат с малым сечением и диаметром: листы, полосы, ленту и проволоку, что важно для производства ювелирных украшений и произведений искусства. Сплав ЛА85-0,5 имитирует золото на знаках отличия, фурнитуре и художественных изделиях.
Более высокими механические свойства у латуни ЛА77-2. Она хорошо обрабатывается давлением в горячем и холодном состоянии. Из латуни ЛА77-2 изготовливают конденсаторные трубы на морских судах. Она коррозионностойка в атмосферных условиях, но имеет склонность к обесцинкованию и коррозионному растрескиванию в нагартованном состоянии. Низкотемпературный отжиг снимает внутренние напряжения для уменьшения коррозии. Добавка небольшоого количества мышьяка ( латунь ЛАМш77-2-0,05 содержит 0,02 — 0,06% As) увеличивает коррозионную стойкость в однофазных алюминиевых латуней. Устойчивость к коррозионному растрескиванию в морской воде и обесцинкованию достигается легированием малым процентом мышьяка (∼0,04 %).
Алюминием с железом и никелем легируют двухфазные α + β-латуни (ЛАЖ60-1-1 и ЛАН59-3-2). Железо не растворяется в медно-цинковом твердом растворе и выделяется в сплаве в виде γFe-фазы. Железо придает латуни пластичность при горячей обработке давлением, так как дисперсные частицы γFe-фазы тормозят рост зерен при горячей деформации и отжиге и способствуют получению в полуфабрикатах мелкозернистой структуры. Никель повышает коррозионную стойкость алюминиевых латуней, но понижает их пластичность. Добавки алюминия и никеля в латуни ЛАН59-3-2 растворяются в α- и β-фазах и образуют твердую и хрупкую интерметаллидную фазу NiAl. Снижение пластичности латуни ЛАН59-3-2 связано с присутствием в структуре дисперсных частиц этой интерметаллидной фазы.
Физические свойства алюминиевых латуней
Латунь
Плотность г/см3
Температура плавления, °С
Теплопрo- водность, кал/(см·c·°С)
Коэффициент линейного расширения α·10-6
ρ, Ом·мм2/м
Свойства приведены по изданию Справочник металлиста. В 5-ти т./ Под ред. А. Н. Манилова. — М., «Машиностроение», 1977. тв. — твердая, мяг. — мягкая
После закалки и старения при 450 °С.
После деформации с обжатием 50% и старения при 350 °С.
Термическая обработка латуни марки ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5: температура закалки 780°С, старение при 500°С, закалка, деформация 10% и старение при 450° С; то же, но после деформации на 50% старение при 350°С.
Для отливок
ЛА85 — 0,5
8,6
1020
0,26
18,6
0,076
ЛА77 — 2
8,6
1000
0,27
18,3
0,075
ЛАЖ 60 — 1 — 1
8,2
904
0,18
21,6
0,09
ЛАН 59 — 3 — 3
8,4
956
0,20
19,0
0,078
ЛМцА 57 — 3 — 1
8,1
870
0,16
20,1
0,121
ЛАМш 77 — 2 — 0,05
8,7
985
0,32
19,2
0,068
ЛАНКМц 75 — 2 — 2,5 — 0,5 — 0,5
8,6
1000
0,301)
18,3
0,1051)
Механические свойства алюминиевых латуней
Латунь
E, кгс/мм2
σв, кгс/мм2
δ, %
HB, кгс/мм2
Обрабаты- ваемость резанием, %
тв.
мяг.
тв.
мяг.
тв.
мяг.
Свойства приведены по изданию Справочник металлиста. В 5-ти т./ Под ред. А. Н. Манилова. — М., «Машиностроение», 1977. тв. — твердая, мяг. — мягкая
После закалки и старения при 450 °С.
После деформации с обжатием 50% и старения при 350 °С.
Термическая обработка латуни марки ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5: температура закалки 780°С, старение при 500°С, закалка, деформация 10% и старение при 450° С; то же, но после деформации на 50% старение при 350°С.
Для отливок
ЛА85 — 0,5
10 200
50 — 70
30 — 40
3 — 10
60
149
544)
30
ЛА77 — 2
10 200
55 — 65
35 — 45
7 — 11
45 — 52
150 — 160
45 — 55
30
ЛАЖ 60 — 1 — 1
10 500
70 — 75
40 — 45
7 — 10
45 — 55
165 — 175
45 — 55
25
ЛАН 59 — 3 — 3
10 800
65 — 75
45 — 55
7 — 11
40 — 50
175 — 185
110 — 120
15
ЛМцА 57 — 3 — 1
10 400
70 — 75
40 — 50
4 — 8
40 — 50
175 — 185
85 — 95
25
ЛАМш 77 — 2 — 0,05
10 200
50 — 60
25 — 35
3 — 5
40 — 55
160 — 170
60 — 70
25
ЛАНКМц 75 — 2 — 2,5 — 0,5 — 0,5
11 500
85 — 95
50 — 60
6,0 — 10,0
45 — 55
290 — 3002)
—
20
Термоупрочняемый сплав ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5
Специальные многокомпонентные латуни не упрочняются термической обработкой, кроме дисперсионно твердеющего сплава ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5.
Кажущееся содержание цинка (∼30 %), определенное с помощью коэффициента Гийе, показывает, что матричной фазой этой латуни является β-твердый раствор. Закаленная с 850°С латунь имеет однофазную структуру α-твердого раствора. Добавки алюминия, никеля и кремния образуют фазы (NiAl, Ni2Si), которые имеют переменную растворимость в медно-цинковом твердом растворе.
Распад пересыщенного твердого раствора в латуни ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 зависит от температуры изотермической выдержки. Он носит сложный характер, обусловленный выделением нескольких фаз. Об этом свидетельствуют изотермическая и термокинетическая диаграммы распада твердого раствора. На диаграммах четко выявляются два минимума устойчивости переохлажденного α-твердого раствора. Первый минимум соответствует температурам 600—700°С; второй — 350—400°
С. Состав выделяющихся фаз и их дисперсность зависят от температуры распада.
При высокотемпературном распаде (∼600°С) формируются крупные стержневидные частицы фазы Ni16Mn6Si7 с ГЦК решеткой и периодом а = 1,115 нм. Выделение таких частиц нежелательно.
При низкотемпературном распаде (400°С) в объеме зерен образуется большое количество дисперсных частиц дискообразной формы диаметром 10 нм и толщиной 2—3 нм. Низкотемпературный распад совпадает с температурой старения этой латуни. Он характеризуется многостадийными фазовыми переходами, связанными с образованием различных метастабильных фаз, в состав которых входит Ni, AI, Мn и Si. Максимум упрочнения латуни ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 достигается на стадии низкотемпературного старения с выделением дисперсных частиц метастабильных фаз, когерентных матрице.
Способы получения высокопрочной латуни: — закалки и старения ; — механическая деформация и отжиг при низких температурах (НТМО).
В закаленном состоянии сплав ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 отличается высокой пластичностью (σв =540 МПа; σ0,2 = 220 МПа; δ = 48 %; ψ = 60 %), а после старения (500 °С в течение 2 ч) приобретает высокую прочность (σв = 700 МПа; σ0,2 = 470 МПа; δ = 25 %; ψ = 40 %). Еще более высокие прочностные и упругие свойства достигаются после деформации в закаленном состоянии с последующим старением (НТМО): σв = 1030 МПа; σ0,2= 1010 МПа; δ = 3,5 %; ψ = 11 %.
Технологические свойства и режимы обработки алюминиевых латуней
Марка
Температура,°С
Обрабаты- ваемость резанием1), %
Жидкоте- кучесть, см
Линейная усадка, %
Коэффициент трения
литья
горячей деформации
полного отжига
отжига для уменьшения остаточных напряжений
со смазкой
без смазки
В % по отношению к обрабатываемости латуни ЛС63-3.
Температура прессования, другим видам горячей обработки латунь ЛС63-3 не подвергается
Температура прокатки, температypa прессования составляет 750 — 800°С.
Термическая обработка: закалка с 780°С и старение при 500°С; закалка, деформация на 10 % и старение при 450°С, закалка, деформация на 50 % и старение при 350°С.
Не подвергается
ЛА77-2
1100 — 1150
720 — 770
600 — 650
300
30
—
2,0
—
—
ЛАМш 77-2-0,05
1100 — 1150
720 — 770
600 — 650
300
30
—
2,0
—
—
ЛАН59-3-2
1080 — 1120
700 — 750
600 — 650
350
15
47
1,55
0,01
0,32
ЛМцА57-3-1
—
650 — 750
600 — 650
—
25
—
1,7
—
—
ЛАЖ60-1-1
—
600 — 800
600 — 650
—
30
—
1,7
—
—
ЛАНКМц 75-2-2,5 -0,5-0,5
1140 — 1200
800 — 850
800 — 8504
—
20
52
1,68
—
—
Латунь — Brass — qaz. wiki
Сплав меди и цинка
Латунь представляет собой сплав из меди и цинка , в пропорциях , которые могут быть изменены , чтобы достичь изменений механических и электрических свойств. Это замещающий сплав : атомы двух составляющих могут заменять друг друга в пределах одной и той же кристаллической структуры.
Латунь похожа на бронзу , другой сплав, содержащий медь, в котором вместо цинка используется олово ; и бронза, и латунь могут содержать в небольших количествах ряд других элементов, включая мышьяк , свинец , фосфор , алюминий , марганец и кремний . Различие между этими двумя сплавами в основном историческое, и современная практика в музеях и археологии все чаще избегает обоих терминов для исторических объектов в пользу более общего « медного сплава ».
Латунь уже давно является популярным материалом для украшения из-за ее яркого золотого внешнего вида, например, для дверных ручек и ящиков . Он также широко используется для всех видов посуды из-за многих свойств, таких как низкая температура плавления, обрабатываемость (как с ручным инструментом, так и с современными токарными и фрезерными станками), долговечность, электрическая и теплопроводность . Он по-прежнему широко используется в приложениях, где требуется низкое трение и коррозионная стойкость, таких как замки , петли , шестерни , подшипники , гильзы для боеприпасов , застежки-молнии , сантехника , шланговые соединения , клапаны и электрические вилки и розетки . Он широко используется для изготовления музыкальных инструментов, таких как рожки и колокольчики , а также используется в качестве заменителя меди при изготовлении бижутерии , бижутерии и других бижутерии. Состав латуни, обычно 66 процентов меди и 34 процентов цинка, делает ее подходящей заменой ювелирным изделиям на основе меди, поскольку она демонстрирует большую устойчивость к коррозии. Латунь часто используется в ситуациях, когда важно, чтобы не возникало искр , например, в арматуре и инструментах, используемых вблизи легковоспламеняющихся или взрывоопасных материалов.
Свойства
Латунь имеет более высокую пластичность, чем бронза или цинк. Относительно низкая температура плавления латуни (от 900 до 940 ° C, от 1650 до 1720 ° F, в зависимости от состава) и ее характеристики текучести делают ее относительно простым материалом для литья. Изменяя пропорции меди и цинка, можно изменять свойства латуни, что позволяет использовать твердые и мягкие латуни. Плотность латуни составляет от 8,4 до 8,73 г / см 3 (0,303 до 0,315 фунтов / куб в).
Сегодня почти 90% всех латунных сплавов перерабатываются. Поскольку латунь не является ферромагнитной , ее можно отделить от лома черных металлов, пропустив лом рядом с мощным магнитом. Лом латуни собирается и транспортируется на литейный завод, где его переплавляют и перерабатывают в заготовки . Заготовки нагревают и экструдируют до желаемой формы и размера. Общая мягкость латуни означает, что ее часто можно обрабатывать без использования смазочно-охлаждающей жидкости , хотя есть и исключения.
Алюминий делает латунь более прочной и устойчивой к коррозии. Алюминий также вызывает образование очень полезного твердого слоя оксида алюминия (Al 2 O 3 ) на поверхности, которая является тонкой, прозрачной и самовосстанавливающейся. Олово имеет аналогичный эффект и находит свое применение, в частности, в морской воде (морская латунь). Сочетание железа, алюминия, кремния и марганца делает латунь износостойкой и износостойкой . Примечательно, что добавление всего лишь 1% железа к латунному сплаву приведет к получению сплава с заметным магнитным притяжением.
Механические свойства латуни | E-Z LOK
Автоматическая латунь, UNS C36000
КОМПОНЕНТ
WT. %
Cu
60-63
Fe
Макс 0,35
Прочие
Макс 0,5
Pb
2,5 — 3,7 900
Zn
35.5
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МЕТРИЧЕСКИЕ
АНГЛИЙСКИЙ
4
4
0,307 фунта / дюйм³
при 20 ° C (68 ° F)
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
000 000 000 ENGL 000 ENGL
КОММЕНТАРИИ
Предел прочности при растяжении, предельный
338 — 469 МПа
49000 — 68000 фунтов на кв. 124 — 310 МПа
18000 — 45000 л.с. i
В зависимости от состояния
Удлинение при разрыве
53%
53%
дюйм 457.2 мм
Модуль упругости
97 ГПа
14100 тысяч фунтов / кв. Дюйм
Объемный модуль
140 ГПа
0
140 GPa
0
Типичный для стали
Коэффициент Пуассона
0,31
0,31
Вычислено
Обрабатываемость
10024
10024
UNS C36000 (легкая латунь) = 100%
Модуль упругости при сдвиге
37 ГПа
5370 тысяч фунтов / кв. Дюйм
0
МЕТРИЧЕСКИЕ
9 0015
АНГЛИЙСКИЙ
КОММЕНТАРИИ
КТР, линейный 250 ° C
20. 5 мкм / м- ° C
11,4 мкдюймов / дюйм ° F
от 20-300 ° C (68-570 ° F)
Теплопроводность
115 Вт / mK
798 БТЕ-дюйм / ч-фут²- ° F
при 20 ° C (68 ° F)
Точка плавления
885 — 900 ° C
1630 — 1650 ° F
Солидус
885 ° C
1630 ° F
C Liquidus
1650 ° F
Воздух — состав и молекулярный вес
Компоненты в сухом воздухе
Воздух представляет собой смесь нескольких газов, в которой двумя наиболее доминирующими компонентами в сухом воздухе являются 90 004 21 об.% Кислорода и 78 об.% азота .Кислород имеет молярную массу 15,9994 г / моль, а азот имеет молярную массу 14,0067 г / моль. Поскольку оба эти элемента являются двухатомными в воздухе — O 2 и N 2 , молярная масса газообразного кислорода составляет 32 г / моль, а молярная масса газообразного азота составляет 28 г / моль.
Средняя молярная масса равна сумме мольных долей каждого газа, умноженной на молярную массу этого конкретного газа:
M смесь = (x 1 * M 1 +…… + x n * M n ) (1)
, где
x i = мольные доли каждого газа M i = молярная масса каждого газа
молярная масса сухого воздуха 28,9647 г / моль. Состав и содержание каждого газа в воздухе приведены на рисунках и в таблице ниже.
См. Также Воздух Плотность при переменном давлении, Плотность и удельный вес при переменной температуре, Коэффициенты диффузии газов в воздухе, Динамическая (абсолютная) и кинематическая вязкость, Число Прандтля, Удельная теплоемкость при переменной температуре и Удельная теплоемкость при переменном давлении, теплопроводности, теплопроводности, свойствах в условиях газожидкостного равновесия и свойствах воздуха, для других свойств воздуха
Воздух обычно моделируется как однородный (без изменений или флуктуаций) газ со свойствами, усредненными из отдельные компоненты.
Для полного стола — поворот экрана!
Компоненты в сухом воздухе
Объемное отношение = Молярное соотношение по сравнению с сухим воздухом
Молярная масса
Молярная масса в воздухе
Точка кипения
в атмосфере
Название
Формула
[моль / моль воздух ]
[об.%]
[г / моль], [кг / кмоль]
[ г / моль воздух ], [кг / кмоль воздух ]
[вес.%]
[K]
[° C]
[° F]
Азот
N 2
0. 78084
78,084
28,013
21,872266
75,511
77,4
-195,8
-320,4
Кислород
O 2
0,20946
20,946
20,946
90,2
-183,0
-297,3
Аргон
Ar
0,00934
0,934
39,948
0.373025
1,29
87,3
-185,8
-302,5
Двуокись углерода 1)
CO 2
0,000412
0,0412
44,010 1
0,018132
-78,5
-109,2
Neon
Ne
0,00001818
0,001818
20,180
0,000367
0.0013
27,2
-246,0
-410,7
Гелий
He
0,00000524
0,000524
4,003
0,000021
0,00007
4,2
-269,1
-452 900 Метан
CH 4
0,00000179
0,000179
16,042
0,000029
0,00010
111,7
-161. 5
-258,7
Криптон
Kr
0,0000010
0,0001
83,798
0,000084
0,00029
119,8
-153,4
-244,0
90 Водород
0,0000005
0,00005
2,016
0,000001
0,000003
20,3
-252,9
-423,1
Ксенон
Xe
0.00000009
0,000009
131,293
0,000012
0,00004
165,1
-108,1
-162,5
Средняя молярная масса воздуха
28,9647
6) По данным NASA CO 2 уровень в 1960 ок. 320 частей на миллион, 1970 ок. 328 частей на миллион, ок. 1980 г. 341 частей на миллион, 1990 ок. 356 частей на миллион, 2000 прибл. 372 частей на миллион, прибл. 390 ppm и прибл.412 ppm
Вернуться к началу
Содержание воды или пара в воздухе варьируется. Максимальная влагоемкость воздуха зависит в первую очередь от температуры
Состав воздуха не меняется до отметки примерно 10.000 м
Средняя температура воздуха снижается со скоростью 0,6 o C на каждые 100 м вертикальная высота
«Одна стандартная атмосфера» определяется как давление, эквивалентное давлению, которое оказывает столб ртути 760 мм на уровне 0 o C на уровне моря и при стандартной гравитации ( 32.174 фут / с 2 )
Другие компоненты в воздухе
Диоксид серы — SO 2 — 1,0 частей / миллион (ppm)
Закись азота — N 2 O — 0,5 частей / миллион (ppm)
Озон — O 3 — 0 до 0,07 частей / миллион (ppm)
Диоксид азота — NO 2 — 0,02 частей / миллион (ppm)
Йод — И 2 — 0.01 частей / миллион (ppm)
Окись углерода — CO — 0 для отслеживания (ppm)
Аммиак — NH 3 — 0 для отслеживания (ppm)
Стандартные единицы давления, часто используемые в качестве альтернативы до « в одной атмосфере»
76 сантиметров (760 мм) ртутного столба
29,921 дюйма ртутного столба
10,332 метра водяного столба
406,741024 дюйма водяного столба899 футов вод. Air Плотность при переменном давлении, плотность и удельный вес при переменной температуре, коэффициенты диффузии газов в воздухе, динамическая (абсолютная) и кинематическая вязкость, число Прандтля, удельная теплоемкость при переменной температуре и удельная теплоемкость при переменном давлении, теплопроводность, температуропроводность , Свойства в условиях газожидкостного равновесия и Свойства воздуха, для прочих свойств воздуха
1 ГЛАВА 6 Процентный состав Предположим, вы работаете в промышленной лаборатории. Ваш руководитель дает вам бутылку, содержащую белое кристаллическое соединение, и просит вас определить его личность. На складе было обнаружено несколько бочек с этим веществом без этикеток, и никто не знает, что это. Вы берете его в лабораторию и проводите анализ, который показывает, что это соединение состоит из элементов натрия, углерода и кислорода. Вы сразу же думаете о соединении карбоната натрия, Na 2, очень распространенном веществе, которое встречается в большинстве лабораторий и используется во многих промышленных процессах.Прежде чем сообщить о своем заключении своему начальнику, вы решаете проверить справочник, чтобы узнать, есть ли какие-либо другие соединения, содержащие только элементы натрия, углерода и кислорода. Вы обнаруживаете, что существует еще одно соединение, оксалат натрия, имеющее формулу Na 2 C 2 4. Когда вы читаете об этом соединении, вы обнаруживаете, что оно очень ядовито и может вызвать серьезные заболевания и даже смерть. Ошибочное принятие карбоната натрия за оксалат натрия может иметь очень серьезные последствия. Что вы можете сделать, чтобы определить личность вашего образца? Это общепромышленное вещество или опасный яд? К счастью, вы можете определить не только, какие элементы входят в состав, но и сколько каждого элемента присутствует.Как вы узнали, каждое соединение имеет определенный состав. Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, независимо от того, откуда вода. Формульная единица хлорида натрия состоит из одного атома натрия и одного атома хлора, независимо от того, была ли соль добыта в шахте или была получена путем испарения морской воды. Точно так же карбонат натрия всегда имеет два атома натрия, один атом углерода и три атома кислорода на формульную единицу, что дает ему формулу Na 2; и формульная единица оксалата натрия всегда содержит два атома натрия, два атома углерода и четыре атома кислорода, что дает формулу Na 2 C 2 4.Поскольку каждый атом имеет определенную массу, каждое соединение будет иметь свой состав по массе. Этот состав обычно выражается как процентное содержание соединения в процентах по массе каждого элемента в соединении. Чтобы идентифицировать соединение, вы можете сравнить процентный состав, полученный при лабораторном анализе, с рассчитанным процентным составом каждого возможного соединения. из
2 Генеральный план определения процентного состава соединения Молярную массу элемента Преобразуйте, используя формулу соединения.2 Масса элемента на моль соединения Преобразуйте, умножив на молярную массу соединения, обратную величине. Затем преобразуйте в проценты, умножив на массу элемента в образце соединения. Преобразуйте, выразив процент в виде дроби, а затем умножив на массу образца. 3 Процентное соотношение элемента в соединении. Повторите 2 и 3 для каждого оставшегося элемента в соединении. ПРИМЕР ПРИМЕРЫ 4 Процентный состав соединения Определите процентный состав карбоната натрия, Na 2.СЛУТИН. АНАЛИЗИРУЙТЕ Что указано в задаче? Что вас просят найти? формула карбоната натрия процентное содержание каждого элемента в карбонате натрия (процентный состав) 2 из
3 пункта Данные Формула карбоната натрия Na 2 Молярная масса каждого элемента * Na г / моль C 2,0 г / моль 6,00 г / моль Молярная масса карбоната натрия, г / моль Процентный состав натрия?% Карбоната *, определенный по периодической таблице. Умножьте молярную массу каждого элемента на отношение количества молей этого элемента в моль соединения (нижний индекс этого элемента в формуле соединения s).2. ПЛАН Какой шаг необходим для определения массы каждого элемента на моль соединения? Какие шаги необходимы, чтобы определить долю каждого элемента в процентах от массы соединения? Шаг Молярную массу Na умножьте на нижний индекс Na в Na 2 Умножьте массу каждого элемента на величину, обратную молярной массе соединения, а затем умножьте на 00, чтобы преобразовать в процент. 2 Масса Na на моль Na 2 Шаг 2 молярная масса Na g Na моль Na отношение моль Na на моль Na 2 из формулы 2 моль Na g Na моль Na2 моль Na 2 2 Массу Na на моль Na 2 умножить на значение, обратное молярной массу Na 2 и умножьте на 00 3 Процентное содержание Na в Na 2 из шага g Молярная масса Na Na 2 моль Na 2 00 процентное содержание Na в Na2 моль Na g Na2 Теперь вы можете объединить шаг и шаг 2 в один расчет.3 из
4 Объединение этапов и г Na моль Na 2 моль Na моль Na 2 00 моль Na g Na 2 процентное содержание Na в Na 2 Наконец, определите процентное содержание углерода и кислорода в Na 2, повторив расчет выше для каждого из них. элементы. 3 Процентное содержание каждого элемента в Na 2 повторить Шаги и 2 для каждого оставшегося элемента 4 Процентное содержание состава 3. CMPUTE процентное содержание натрия, г Na моль Na процентное содержание углерода 2,0 г C моль C моль C моль Na 2 моль Na г Na 2 00 процентное содержание кислорода 2 моль Na моль Na 2 00 моль Na г Na г моль 3 моль моль Na 2 моль Na г Na% Na.33% C 45,29% Элемент натрия углерод кислород Процентное содержание 43,38% Na 33% C 45,29% 4. ОЦЕНКА Правильны ли единицы? Да; четыре значащих цифры являются правильными, поскольку молярные массы имеют четыре значащих цифры. Правильно ли указано количество значащих цифр? Да; состав дан в процентах. Разумный ответ? Да; в сумме проценты составляют 00 процентов. 4 из
5 ПРАКТИКА. Определите процентный состав каждого из следующих соединений: a.оксалат натрия, Na 2 C 2 4 и: 34,3% Na, 7,93% C, 47,76% b. этанол, C 2 H 5 H и: 52,3% C, 3,5% H, 34,72% c. оксид алюминия, Al 2 3 и: 52,92% Al, 47,08% d. сульфат калия, K 2 S 4 и: 44,87% K, 8,40% S, 36,72% 2. Предположим, что ваш лабораторный анализ белого порошка, описанного в начале этой главы, показал 42,59% Na, 2,02% C и 44,99% кислорода. . Не могли бы вы сообщить, что соединение представляет собой оксалат натрия или карбонат натрия (используйте результаты практических задач и примеров задач)? ans: карбонат натрия ПРИМЕР 2 Вычислите массу цинка в граммовой пробе нитрата цинка, Zn (N 3).СЛУТИН. АНАЛИЗИРУЙТЕ Что указано в задаче? Что вас просят найти? масса в граммах нитрата цинка масса в граммах цинка в образце Позиции Масса нитрата цинка Данные г Формула нитрата цинка Zn (N 3 Молярная масса нитрата цинка 89,4 г / моль Масса цинка в образце? г 5
6 2. ПЛАНИРОВАНИЕ Какие шаги необходимы, чтобы вычислить процентное содержание Zn в Zn (N 3, определяющее массу Zn, и использовать его для определения заданной массы Zn (N 3? Масса Zn в образце.Молярную массу Zn умножить на молярное отношение Zn к Zn (N 3 2 Массу Zn на моль Zn (N 3 умножить на обратную величину молярной массы Zn (N 3, затем умножить на 00 5 Масса Zn в г в образце выразить процентное содержание в виде дроби и умножить на массу образца 3 Процент Zn в Zn (молярная масса N 3 Zn г Zn моль Zn моль 00 процентная доля Zn моль Zn моль Zn (N г Zn (N 3 3. CMPUTE отношение моль Zn на моль Zn (N 3 из формулы процентное содержание Zn, выраженное в виде доли молярной массы Zn (N 3 г Zn с учетом г Zn (N 3 г Zn в образце 00 г Zn (N г Zn моль Zn моль Zn моль Zn (N 3 моль Zn (N г Zn (N% Zn) Обратите внимание, что массовый процент такой же, как в граммах на 00 г, поэтому 34.52% Zn в Zn (N 3 совпадает с г Zn в 00 г Zn (N г Zn 00 г Zn (N г Zn (N г Zn 4. ОЦЕНКА Правильны ли единицы? Да; четыре значащих цифры верны) потому что приведенные данные имеют четыре значащих цифры. Правильно ли количество значащих цифр? Да; единицы отменяют, чтобы получить правильные единицы, граммы цинка.6 из
7 Разумный ответ? Да; молярная масса цинка составляет около одна треть молярной массы Zn (N 3, и 0,36 г Zn составляет примерно одну треть г Zn (N 3.ПРАКТИКА. Рассчитайте массу данного элемента в каждом из следующих соединений: a. брома в 50,0 г бромида калия, и: 33,6 г Br KBr b. хрома в. 00 кг бихромата натрия, и: 397 г Cr Na 2 Cr 2 7 c. азот в 85,0 мг аминокислот: 6,3 мг N кислый лизин, C 6 H 4 N 2 2 d. кобальт в 2,84 г ацетата кобальта (ii), а также: g Co Co (C 2 H 3 2 ГИДРАТЫ) Многие соединения, особенно ионные, производятся и очищаются путем их кристаллизации из водных растворов. Когда это происходит, некоторые соединения включают молекулы воды в их кристаллическая структура.Эти кристаллические соединения называются гидратами, потому что они включают молекулы воды. Количество молекул воды на формульную единицу индивидуально для каждого типа кристалла. Когда вам нужно измерить определенное количество соединения, важно знать, какой вклад в массу вносят молекулы воды. Возможно, вы видели голубые кристаллы сульфата меди (ii) в лаборатории. Когда это соединение кристаллизуют из водного раствора, кристаллы включают пять молекул воды на каждую формульную единицу CuS 4.Настоящее название вещества — пентагидрат сульфата меди (ii), и его формула правильно написана как CuS 4 5H 2. Обратите внимание, что пять молекул воды написаны отдельно. Им предшествует точка, что означает, что они присоединены к молекуле сульфата меди. на молярной основе, моль CuS 4 5H 2 содержит 5 моль воды на моль CuS 4 5H 2. Молекулы воды вносят вклад в общую массу CuS 4 5H 2. Когда вы определяете процентное содержание воды в гидрате, вода молекулы рассматриваются отдельно, как если бы они были другим элементом.ПРИМЕР ПРОБЛЕМЫ 3 Определите процентное содержание воды в пентагидрате сульфата меди (ii), CuS 4 5H 2. 7 из
8 SLUTIN. АНАЛИЗИРУЙТЕ Что указано в задаче? Что вас просят найти? формула пентагидрата сульфата меди (ii) процентное содержание воды в гидрате Элементы данных Формула пентагидрата сульфата меди (ii) CuS 4 5H 2 Молярная масса H г / моль Молярная масса сульфата меди (ii) г / моль пентагидрата * Процент H 2 в CuS 4 5H 2?% * Молярная масса CuS 4 по массе 5 моль H 2 2.ПЛАН Какие шаги необходимо предпринять, чтобы определить процентное содержание воды в CuS 4 5H 2? Найдите массу воды на моль гидрата, умножьте на обратную молярную массу гидрата и умножьте это на 00, чтобы преобразовать в процент. 3 Молярная масса H 2 Процентное содержание H 2 в CuS 4 5H 2 умножить на мольное отношение H 2 к CuS 4 5H 2 2 Массу H 2 на моль CuS 4 H 2 умножить на обратную молярную массу CuS 45H 2; затем умножьте на 00 молярную массу H g H 2 моль H 2 соотношение молей H 2 на моль CuS 4 5H 2 из формулы 5 моль H 2 моль CuS 4 5H 2 3.CMPUTE 8,0 г H 2 моль H 2 5 моль H 2 моль CuS 4 5H 2 молярная масса CuS 4 5H 2 моль CuS г CuS 4 5H 2 5H 2 00 процентное содержание H 2 моль CuS 4 5H г CuS 4 5H% H 2 8 из
9 4. ОЦЕНКА Правильны ли единицы? Да; четыре значащих цифры являются правильными, поскольку молярные массы были даны по крайней мере четырем значащим цифрам. Правильно ли указано количество значащих цифр? Разумный ответ? Да; требовалось процентное содержание воды в пентагидрате сульфата меди (ii).Да; пять молекул воды имеют массу около 90 г, а 90 г чуть больше 1/3 от 250 г; рассчитанный процент чуть больше / 3. ПРАКТИКА. Рассчитайте процентное содержание воды в каждом из следующих гидратов: a. декагидрат карбоната натрия, Na 2 OH 2 и: 62,97% H 2 в Na 2 OH 2 b. гексагидрат иодида никеля (ii), NiI 2 6H 2 и: 25,7% H 2 в NiI 2 6H 2 c. гексацианоферрат аммония (iii) и: 7,89% H 2 в тригидрате (обычно называемом (NH 4 Fe (CN) 6 3H 2 феррицианид аммония), (NH 4 Fe (CN) 6 3H 2 d.гексагидрат бромида алюминия и: 28,85% H 2 в AlBr 3 6H 2 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИБЛЕМЫ. Напишите формулы для следующих соединений и определите процентный состав каждого из них: a. азотная кислота b. аммиак c. сульфат ртути (ii) d. фторид сурьмы (v) 2. Рассчитайте процентный состав следующих соединений: a. бромид лития, LiBr b. антрацен, C 4 H 0 c. нитрат аммония, NH 4 N 3 d. азотистая кислота, HN 2 9 из
10 e. сульфид серебра, Ag 2 S ф.тиоцианат железа (ii), Fe (CNS g. ацетат лития h. формиат никеля (ii) 3. Рассчитайте процентное содержание данного элемента в каждом из следующих соединений: a. азот в мочевине, NH 2 CNH 2 b. сера в сульфурилхлорид, S 2 Cl 2 c. таллий в оксиде таллия (iii), Tl 2 3 d. кислород в хлорате калия, KCl 3 e. бром в бромиде кальция, CaBr 2 f. олово в оксиде олова (iv), Sn 2 4. Рассчитайте массу данного элемента в каждом из следующих количеств: а) кислород в 4,00 г диоксида марганца, Mn 2 b.алюминий в 50,0 метрических тоннах оксида алюминия, Al 2 3 c. серебро в 325 г цианида серебра, AgCN d. золото в граммах золота (iii) селенид, Au 2 Se 3 e. селен в 683 г селенита натрия, Na 2 Se 3 f. хлор в г, -дихлорпропана, CHCl 2 CH 2 CH 3 5. Рассчитайте процентное содержание воды в каждом из следующих гидратов: a. гексагидрат хлорида стронция, SrCl 2 6H 2 b. гептагидрат сульфата цинка, ZnS 4 7H 2 c. дигидрат фторфосфата кальция, CaFP 3 2H 2 d. тригидрат нитрата бериллия, Be (N 3 3H 2 6.Рассчитайте процентное содержание данного элемента в каждом из следующих гидратов. Вы должны сначала определить формулы гидратов. а. никель в тетрагидрате ацетата никеля (ii) b. хром в тетрагидрате хромата натрия c. церий в тетрагидрате сульфата церия (iv) 7. Киноварь — это минерал, который добывают для производства ртути. Киноварь — это сульфид ртути (ii), HgS. Какую массу ртути можно получить из 50,0 кг киновари? 8. Минералы малахит Cu 2 (H и халькопирит CuFeS 2) могут быть добыты для получения металлической меди.Сколько меди можно получить из килограмма каждого? В каком из двух выше содержание меди? 0 из
11 9. Рассчитайте процентное содержание данного элемента в каждом из следующих гидратов: a. ванадий в дигидрате оксисульфата ванадия, VS 4 2H 2 b. олово в тригидрате станната калия, K 2 Sn 3 3H 2 c. хлор в дигидрате хлората кальция, CaCl 3 2H 2 0. При нагревании пентагидрата сульфата меди вода из кристаллов испаряется, оставляя безводный сульфат меди в виде белого порошка.Безводное средство без воды. Какую массу безводного CuS 4 можно получить при нагревании г CuS 4 5H 2 ?. Металлическое серебро можно осадить из раствора нитрата серебра, поместив в раствор полоску меди. Какую массу AgN 3 вы бы растворили в воде, чтобы получить 0,00 г серебра? 2. Образец Ag 2 S имеет массу 62,4 г. Какую массу каждого элемента можно получить, разложив этот образец? 3. Некоторое количество солей эпсома, гептагидрата сульфата магния, MgS 4 7H 2, нагревают до тех пор, пока не будет удалена вся вода.При этом потеря образца составляет 8 г. Какова была масса исходного образца? 4. Процесс производства серной кислоты начинается со сжигания серы. Какая масса серы должна быть сожжена, чтобы произвести 0,00 кг H 2 S 4? Предположим, что вся сера попадает в серную кислоту.