Какой из признаков может характеризовать кипящую сталь: Какая сталь обыкновенного качества относится к кипящей? –

alexxlab | 20.04.2023 | 0 | Разное

признаки, применение и маркировка кипящих сталей

Опубликовано 2022-06-20

• Способ получения
• Характеристики кипящей стали
• Маркировка кипящей стали
• Применение кипящей стали

Большинство сплавов делятся по нескольким признакам и параметрам. Помимо химического состава и вариантов использования, важна степень так называемого раскисления металла. По этому параметру все сплавы делят на три большие категории: нераскисленные (кипящие), раскисленные и полураскисленные.

Раскисление – это процесс, при котором со сплава удаляется кислород. Его присутствие на порядок снижает механические свойства, и является некачественной примесью. С химической точки зрения, это процесс отъема атома кислорода из оксида железа, что можно назвать и его восстановлением.

Кислород снижает вязкость черных сплавов, делает их менее прочными и снижает, хрупкими, снижает выносливость.

Кипящая сталь — это сплав, который еще не прошел процесс раскисления. Главное отличие нераскисленного материала от спокойных и полуспокойных продуктов – степень раскисления. Такая сталь считается самой грязной и непригодной для создания изделий.

Разобрались с тем, какая сталь относится к кипящей. Рассмотрим способы ее получения, а также область применения и маркировку.

Способ получения

Раскисление сопровождается введением в состав сплава ряда веществ, которые лучше контактирует с кислородом, чем само железо. Чаще всего это алюминий, но допускается и использование:

• углерода в шихте;
• силикокальция;
• кремния;
• марганца;
• их комбинация в унифицированных пропорциях.

Методов раскисления стали несколько. Добавление более активных веществ – это осаждающий метод. Добавление шлаков и обработка сплава высокими температурами называется

электрошлаковым переплавом.

В вакуумно-углеродном восстановлении раскислителем является углерод.

Кипящие стали характеризуются следующим технологическим процессом:

1. Расплав разливается в форме. Материал действительно кипит из-за большого объема газов.
2. Процесс кипения не прекращается и в изложнице.
3. Использование раскислителей по технологии.

Отличительная черта кипящей стали – нет усадочной раковины. Структура и химический состав полученного сплава зависит от длительности кипения и интенсивности протекающих процессов. После затвердения, слиток имеет 5 зон:

• Плотная корка снаружи.
• Концентрат пузырьков сотового типа.
• Промежуток между пузырями первичными и вторичными.
• Концентрированные участки вторичных пузырьков воздуха.
• Область глубинных пузырей, образующих сердцевину.

В качественном сплаве наружная корка плотная и толстая. Во время нагрева и прокатки сотовые пузыри не видны. Но не у кипящей стали.

Интересно знать!

Существует «закупоренная» сталь. Технология предполагает химическое или механическое закрытие слитка сверху после разливки. Это снижает время образование пузырей и их количество.

Характеристики кипящей стали

Рассмотрим признаки кипящей стали. Структура сплава неоднородна. Это снижает варианты использования и механические характеристики материала. Скопление воздушных пузырей на порядок снижает прочность металла — материал при последующей обработке может просто расслоиться.

Свойства сплава следующие:

• Проблемная сварка кипящей стали из-за неравномерного распределения фосфора и серы в изделии. Участки с концентратом серы приводят к кристаллизованным трещинам около шва.
• Металл возле сварного шва склонен быстро стареть, его структура становится хрупкой.
• Подверженность коррозии сильнее, чем у других видов сплавов.
• Термостойкость до + 100 градусов.
• Есть склонность к расслоению структуры материала.
• Устойчивость к морозу до -2 градусов.

Есть и преимущества. Например, такая сталь дешевая в конвейерном производстве. Она пластичная и содержит минимум неметаллических включений в расплаве. 

Маркировка кипящей стали

В соответствии с ГОСТ 380-2005, кипящие сплавы обозначаются буквами «кп». Рассмотрим несколько примеров кипящей стали:

• 05кп – содержание углерода здесь не более 0.06%, кремния – 0.03%, хрома в пределах 0.10%, а марганца 0.4%.
• 08кп – углерод – 0.05-0.11%, хром 0.10%, марганец 0.25-0.50%, кремний до 0.03%.
• 10кп – хром 0.15%, углерод 0.07-0.14%, кремний 0.07%.
• 11кп – содержание углерода от 0.05 до 0.12%, хром 0.15%, а кремния до 0.06%.

То есть маркировка кипящей стали основана на содержании в сплаве углерода в сотых или десятых долях.

Применение кипящей стали

Из-за пониженных эксплуатационных характеристик, применение кипящей стали запрещено в:

• Элементах крепежа котлов, работающих в условиях повышенного давления системы.
• Конструкциях, используемых в диапазоне температур ниже -20 градусов.
• Аппаратах, работающих с пульсирующими нагрузками или динамически изменяемыми параметрами. 
• Оборудовании, которое вынужденно вступает в контакт с агрессивными веществами или средами.

Соответственно, характеристики кипящей стали подходят для создания металлопроката в виде:

1. труб;
2. прутьев и листов;
3. полос и проволоки;
4. штрипс и плит малой толщины.

Сплав «кп» используют при производстве изделий, не имеющих ответственного и решающего влияния на конструкцию или эксплуатацию объекта.

Оцените нашу статью

[Всего голосов: 1 Рейтинг статьи: 5]

Тема 1.7. Цветные металлы и сплавы. — КиберПедия

Устный опрос. Контрольные вопросы.

1. Каким образом классифицируются алюминиевые сплавы?

2. Что называется силумином?

3. Что называется бронзой?

4. Какие сплавы используют в качестве антифрикционных материалов?

5. С какой целью используются припои?

 

Рубежный контроль.

Тестирование по разделу I. Ознакомление с материалами.

Инструкция: Выберите верный ответ. Время на выполнение 20-25 минут.

Тестовое задание.

Какая из приведенных в ответах сталей относится к заэвтектоидным?

А) ст. 1 кп

В) У 10А

С) 10 пс

D) А 11

 

Какой из признаков может характеризовать кипящую сталь?

А) Низкое содержание кремния.

В) Высокая пластичность отливки.

С) Низкая пластичность.

D) Низкое содержание марганца.

 

Какую сталь называют кипящей (сталь 3кп)?

А) Сталь, обладающую повышенной прочностью.

В) Сталь, доведенную до температуры кипения.

С) Сталь, раскисленную марганцем, кремнием и алюминием.

D) Сталь, раскисленную только марганцем.

 

К какой категории по качеству принадлежит Сталь 6сп?

А) К высококачественным сталям.

В) К особовысококачественным сталям.

С) К качественным сталям.

D) К сталям обыкновенного качества.

 

К какой категории по качеству принадлежит сталь 0,8 кп?

А) К сталям обыкновенного качества.

В) К качественным сталям.

С) К высококачественным сталям.

D) К особовысококачественным сталям.

 

Какие стали называются автоматными?

А) Стали, предназначенные для изготовления ответственных пружин, работающих в автоматических устройствах.

В) Стали, длительно работающие при цикловом знакопеременном нагружении.

С) Стали с улучшенной обрабатываемостью резанием, имеющие повышенное содержание серы или дополнительно легированные свинцом, селеном или кальцием.

D) Инструментальные стали, предназначенные для изготовления металлорежущего инструмента, работающего на станках – автоматах.

 

К какой группе материалов относится сплав марки А 20?

А) К углеродистым инструментальным сталям.

В) К углеродистым качественным конструкционным сталям.

С) К сталям с высокой обрабатываемостью резанием.

D) К сталям обыкновенного качества.

 

К какой группе материалов относится сплав марки АС40? Каков его химический состав?

А) Высококачественная конструкционная сталь. Содержит около 0.4% углерода и около 1% кремня.

В) Антифрикционный чугун. Химический состав в марке не отображен.

С) Конструкционная сталь, легированная азотом и кремнием. Содержит около 0.4% углерода.

D) Автоматная сталь. Содержит около 0.4% углерода, повышенное кол-во серы, легированная свинцом.

 

Какие металлы называют жаростойкими?

А) Металлы, способные сопротивляться часто чередующемся нагреву и охлаждению.

В) Металлы, способные сопротивляться коррозионнаму воздействию газа при высоких температурах.

С) Металлы, способные сохранять структуру мартенсита при высоких температурах.

D) Металлы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах.

 

Какие металлы называют жаропрочными?

А) Металлы, способные сохранять структуру мартенсита при высоких температурах.

В) Металлы, способные сопротивляться коррозионному воздействию газа при высоких температурах.

С) Металлы, способные длительное время сопротивляться деформированию и разрушению при повышенных температурах.

D) Металлы, способные сопротивляться часто чередующимся нагреву и охлаждению.

 

Каким из приведенных в ответах свойств характеризуется медь?

А) Низкой температурой плавления (651 ⁰С), низкой теплопроводностью, низкой плотностью (1740 кг/м3)

В) Низкой температурой плавления (327 ⁰С), низкой теплопроводностью, высокой плотностью (11600 кг/м3)

С) Высокой температурой плавления (1083 ⁰С), высокой теплопроводностью, высокой плотностью (8940 кг/м3)

D) Высокой температурой плавления (1665 ⁰С), высокой теплопроводностью, высокой плотностью (4500 кг/м3)

 

Что такое латунь?

А) Сплав меди с цинком.

В) Сплав железа с никелем.

С) Сплав меди с оловом.

D) Сплав алюминия с кремнием.

 

Как называется сплав марки Л62? Каков его химический состав?

А) Литейная сталь, содержащая 0,62%С

В) Литейный алюминиевый сплав, содержащий 62% Al

С) Сплав меди с цинком, содержащий 62% Cu

D) Сплав бронзы с медью, содержащий 62% бронзы

 

Как называются сплавы с другими элементами (кремнием, алюминием, оловом, бериллием и т.д.)

А) Бронзы.

В) Латунь.

С) Инвары.

D) Баббиты.

 

Плавление, кипячение и возгонка – Введение в химию – 1-е канадское издание

Глава 10. Твердые и жидкие вещества

1. Опишите, что происходит во время изменения фазы.
2. Рассчитайте изменение энергии, необходимое для фазового перехода.

Вещества могут менять фазу — часто из-за изменения температуры. При низких температурах большинство веществ твердые; при повышении температуры они становятся жидкими; при еще более высоких температурах они становятся газообразными.

Процесс превращения твердого тела в жидкость называется плавлением (более старый термин, который вы иногда можете встретить, это слияние ). Противоположный процесс, превращение жидкости в твердое тело, называется затвердеванием . Для любого чистого вещества температура, при которой происходит плавление, известная как точка плавления , является характеристикой этого вещества. Чтобы твердое тело превратилось в жидкость, требуется энергия. Каждое чистое вещество имеет определенное количество энергии, необходимое для перехода из твердого состояния в жидкое. Эта сумма называется

энтальпия плавления (или теплота плавления)  вещества, представленная как Δ H _плавка . Некоторые значения Δ H _fus приведены в табл. 10.2 «Энтальпии плавления различных веществ»; предполагается, что эти значения относятся к температуре плавления вещества. Обратите внимание, что единицей измерения Δ H _fus является килоджоуль на моль, поэтому нам нужно знать количество материала, чтобы знать, сколько энергии задействовано. Предохранитель Δ H всегда табулируется как положительное число. Однако его можно использовать как для процессов плавления, так и для процессов затвердевания, если помнить, что плавление всегда эндотермическое (поэтому Δ H будет положительным), а затвердевание всегда экзотермическое (поэтому Δ H будет отрицательный).

Таблица 10.2 Энтальпии плавления различных веществ

Вещество (точка плавления)	Δ H сплав (кДж/моль)
Вода (0°C)	6.01
Алюминий (660°C)	10,7
Бензол (5,5°C)	9,95
Этанол (-114,3°C)	5,02
Ртуть (-38,8°C)	2,29

Как изменится энергия, если 45,7 г H ₂ O расплавятся при 0°C?

Решение

Δ H _{предохранитель} H ₂ O составляет 6,01 кДж/моль. Однако наше количество дано в граммах, а не в молях, поэтому первым шагом является преобразование граммов в моли с использованием молярной массы H ₂ O, которая составляет 18,0 г/моль. Тогда мы можем использовать Δ

H _fus в качестве коэффициента преобразования. Поскольку вещество плавится, процесс эндотермический, поэтому изменение энергии будет иметь положительный знак.

Без знака число считается положительным.

Проверь себя

Как изменится энергия, если 108 г C ₆ H ₆ замерзнут при 5,5°C?

Ответ

−13,8 кДж

При плавлении энергия идет исключительно на изменение фазы вещества; это не касается изменения температуры вещества. Следовательно, плавление является изотермическим процессом, поскольку вещество остается при одной и той же температуре. Только когда все вещество расплавлено, дополнительная энергия идет на изменение его температуры.

Что происходит, когда твердое тело становится жидкостью? В твердом теле отдельные частицы застревают на месте, потому что межмолекулярные силы не могут быть преодолены за счет энергии частиц. Когда подается больше энергии (например, за счет повышения температуры), наступает момент, когда частицы имеют достаточно энергии, чтобы двигаться, но недостаточно энергии, чтобы разделиться. Это жидкая фаза: частицы все еще находятся в контакте, но могут двигаться вокруг друг друга. Это объясняет, почему жидкости могут принимать форму своих сосудов: частицы перемещаются и под действием гравитации заполняют наименьший возможный объем (если только жидкость не находится в среде с невесомостью — см. рис. 10.16 «Жидкости и гравитация»). .

Рисунок 10.16 «Жидкости и гравитация». а) Жидкость заполняет дно своего сосуда по мере того, как ее тянет вниз под действием силы тяжести, и частицы скользят друг по другу. б) Жидкость плавает в условиях невесомости. Частицы все еще скользят друг по другу, потому что они находятся в жидкой фазе, но теперь нет гравитации, которая могла бы тянуть их вниз.

Фазовый переход между жидкостью и газом имеет некоторое сходство с фазовым переходом между твердым телом и жидкостью. При определенной температуре частицы жидкости обладают достаточной энергией, чтобы превратиться в газ. Процесс превращения жидкости в газ называется

кипение (или испарение) , а процесс превращения газа в жидкость называется конденсацией . Однако, в отличие от процесса конверсии твердого тела в жидкость, на процесс конверсии жидкость/газ заметно влияет окружающее давление на жидкость, поскольку давление сильно влияет на газы. Это означает, что температура, при которой жидкость становится газом, точка кипения , может изменяться в зависимости от окружающего давления. Поэтому мы определяем нормальную температуру кипения  как температура, при которой жидкость превращается в газ, когда окружающее давление составляет ровно 1 атм или 760 торр. Если не указано иное, предполагается, что точка кипения соответствует давлению в 1 атм.

Подобно фазовому переходу твердое тело/жидкость, фазовый переход жидкость/газ требует энергии. Количество энергии, необходимое для преобразования жидкости в газ, называется энтальпией парообразования (или теплотой парообразования), представленной как Δ H _пар . Некоторые Δ H _vap значения приведены в таблице 10.3 «Энтальпии испарения различных веществ»; предполагается, что эти значения относятся к нормальной температуре кипения вещества, которая также приведена в таблице. Единицей для Δ H _vap также является килоджоуль на моль, поэтому нам нужно знать количество материала, чтобы знать, сколько энергии задействовано. Δ H _vap также всегда указывается в таблице как положительное число. Его можно использовать как для процессов кипения, так и для процессов конденсации, если помнить, что кипение всегда эндотермическое (поэтому Δ H будет положительным), в то время как конденсация всегда экзотермическая (поэтому Δ H будет отрицательным).

Таблица 10.3 Энтальпии испарения различных веществ

Вещество (нормальная температура кипения)	Δ H пар (кДж/моль)
Вода (100°C)	40,68
Бром (59,5°C)	15,4
Бензол (80,1°С)	30,8
Этанол (78,3°C)	38,6
Ртуть (357°C)	59,23

Как изменится энергия при конденсации 66,7 г Br ₂ (г) в жидкость при 59,5°С?

Раствор

Δ H _vap Br ₂ составляет 15,4 кДж/моль. Несмотря на то, что это процесс конденсации, мы все же можем использовать числовое значение Δ H _vap до тех пор, пока мы понимаем, что должны отводить энергию, поэтому значение Δ H будет отрицательным. Чтобы определить величину изменения энергии, мы должны сначала перевести количество Br ₂ в моли. Тогда мы можем использовать Δ H _vap в качестве коэффициента преобразования.

Поскольку процесс экзотермический, фактическое значение будет отрицательным: Δ H = −6,43 кДж.

Проверь себя

Как изменится энергия при 822 г C ₂ H ₅ OH(ℓ) кипятить при нормальной температуре кипения 78,3°C?

Ответ

689 кДж

Как и при плавлении, при кипении энергия идет исключительно на изменение фазы вещества; это не касается изменения температуры вещества. Так что кипение тоже изотермический процесс. Только когда все вещество закипит, дополнительная энергия идет на изменение его температуры.

Что происходит, когда жидкость становится газом? Мы уже установили, что жидкость состоит из частиц, находящихся в контакте друг с другом. Когда жидкость становится газом, частицы отделяются друг от друга, и каждая частица движется в пространстве своим путем. Именно так газы стремятся заполнить свои сосуды. Действительно, в газовой фазе большую часть объема занимает пустое пространство; только одна тысячная объема фактически занята веществом (см. рис. 10.17 «Жидкости и газы»). Именно это свойство газов объясняет, почему они могут сжиматься, что и рассматривается в главе 6 «Газы».

Рисунок 10.17 Жидкости и газы. В (а) частицы представляют собой жидкость; частицы находятся в контакте, но также могут перемещаться друг вокруг друга. В (b) частицы представляют собой газ, и большая часть объема на самом деле представляет собой пустое пространство. Частицы не в масштабе; на самом деле точки, представляющие частицы, будут примерно в одну тысячную меньше, чем изображено.

При некоторых обстоятельствах твердая фаза может перейти непосредственно в газовую фазу, минуя жидкую фазу, а газ может сразу стать твердым. Переход твердого состояния в газообразное называется 9.0015 сублимация , а обратный процесс называется осаждением . Сублимация изотермическая, как и другие фазовые переходы. Во время сублимации происходит измеримое изменение энергии; это изменение энергии называется энтальпией сублимации , представленной как Δ H _{к югу от} . Соотношение между Δ H _sub и другими изменениями энтальпии следующее:

Δ H _суб = Δ H _{предохранитель} + Δ H _пар

Таким образом, Δ H _sub не всегда указывается в таблице, поскольку его можно просто рассчитать из Δ H _fus и Δ H _vap .

Есть несколько распространенных примеров сублимации. Известный продукт — сухой лед — на самом деле является твердым CO ₂ . Сухой лед является сухим, потому что он возгоняется, при этом твердая фаза минует жидкую фазу и переходит прямо в газовую фазу. Сублимация происходит при температуре -77°С, поэтому с ней нужно обращаться осторожно. Если вы когда-нибудь замечали, что кубики льда в морозильной камере со временем становятся меньше, то это потому, что твердая вода очень медленно сублимирует. «Ожог от заморозки» на самом деле не ожог; это происходит, когда некоторые продукты, такие как мясо, медленно теряют содержание твердой воды из-за сублимации. Еда по-прежнему хороша, но выглядит неаппетитно. Снижение температуры морозильной камеры замедлит сублимацию твердой воды.

Химические уравнения могут использоваться для описания фазового перехода. В таких случаях крайне важно использовать фазовые метки на веществах. Например, химическое уравнение таяния льда для получения жидкой воды выглядит следующим образом:

H ₂ O(s) → H ₂ O(ℓ)

Химических изменений не происходит; однако происходит физическое изменение.

График зависимости температуры от количества подведенного тепла известен как кривая нагрева (см. рис. 10.18). Они обычно используются, чтобы визуально показать взаимосвязь между фазовыми переходами и энтальпией для данного вещества.

Рисунок 10.18 «Общая диаграмма кривой нагрева».

На рис. 10.18 ^[1] твердое тело приобретает кинетическую энергию и, следовательно, повышается температура по мере добавления тепла. В точке плавления добавленное тепло используется для разрушения межмолекулярных сил притяжения твердого тела вместо увеличения кинетической энергии, и поэтому температура остается постоянной. После того, как все твердое вещество расплавится, снова подведенное тепло идет на увеличение кинетической энергии (и температуры) молекул жидкости до точки кипения. В точке кипения, опять же, добавленное тепло используется для разрушения межмолекулярных сил притяжения вместо обеспечения кинетической энергии, и температура остается постоянной до тех пор, пока вся жидкость не превратится в газ.

• Фазовые превращения могут происходить между любыми двумя фазами материи.
• Все фазовые переходы происходят с одновременным изменением энергии.
• Все фазовые переходы изотермические.

1. В чем разница между плавление и затвердевание ?
2. В чем разница между кипящим и конденсационным ?
3. Опишите молекулярные изменения, когда твердое тело становится жидкостью.
4. Опишите молекулярные изменения, когда жидкость превращается в газ.
5. Как изменится энергия, если 78,0 г ртути расплавятся при температуре -38,8°C?
6. Как изменится энергия при затвердевании 30,8 г алюминия при 660°С?
7. Как изменится энергия при кипении 111 г Br ₂ при 59,5°С?
8. Как изменится энергия при конденсации 98,6 г H ₂ O при 100°C?
9. Каждое из следующих утверждений неверно. Перепишите их так, чтобы они были правильными.
   1. Изменение температуры во время фазового перехода.
   2. Процесс превращения жидкости в газ называется сублимацией.
10. Каждое из следующих утверждений неверно. Перепишите их так, чтобы они были правильными.
    1. Объем газа содержит только около 10% материи, а остальное — пустое пространство.
    2. Δ H _sub равно Δ H _vap .
11. Напишите химическое уравнение плавления элементарного натрия.
12. Напишите химическое уравнение затвердевания бензола (C ₆ H ₆ ).
13. Напишите химическое уравнение сублимации CO ₂ .
14. Напишите химическое уравнение кипения пропанола (C ₃ H ₇ OH).
15. Что такое Δ H _sub из H ₂ O? (Подсказка: см. Таблицу 10.2 «Энтальпии плавления различных веществ» и Таблицу 10.3 «Энтальпии испарения различных веществ».)
16. Δ H _sub I ₂ составляет 60,46 кДж/моль, а его Δ H _vap составляет 41,71 кДж/моль. Что такое Δ H _fus I ₂ ?

1. Плавление — это фазовый переход от твердого к жидкому, тогда как затвердевание — это фазовый переход от жидкого к твердому.

3. Молекулы имеют достаточно энергии, чтобы двигаться относительно друг друга, но недостаточно, чтобы полностью отделиться друг от друга.

5. 890 Дж

7. 10,7 кДж

9. 1. Температура не изменяется при изменении фазы.
   2. Процесс превращения жидкости в газ называется кипением; процесс превращения твердого тела в газ называется сублимацией.

11. Na(s) → Na(ℓ)

13. CO ₂ (s) → CO ₂ (g)

15. 46,69 кДж/моль

Атрибуция СМИ

• «Стакан воды» © 2005 г. Дерека Дженсена под лицензией Public Domain
• «Клейтон Андерсон в невесомости» © 2010 НАСА находится под лицензией Public Domain

---

1. Предоставлено UC Davis Chemwiki\CC-BY-NC-SA-3.0 ↵

Химическое изменение против физического изменения

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

346

Разница между физической реакцией и химической реакцией состоит в составе . В химической реакции происходит изменение состава рассматриваемых веществ; при физическом изменении есть различие во внешнем виде, запахе или простом проявлении образца материи без изменения состава. Хотя мы называем их физическими «реакциями», на самом деле никакой реакции не происходит. Для того, чтобы произошла реакция, должно произойти изменение элементного состава рассматриваемого вещества. Таким образом, с этого момента мы будем называть физические «реакции» просто физическими изменениями.

Введение

Физические изменения ограничены изменениями, которые приводят к изменению отображения без изменения композиции. Некоторые общие изменения (но не ограничиваясь ими):

• Текстура
• Цвет
• Температура
• Форма
• Изменение состояния (температура кипения и плавления являются важными факторами, определяющими это изменение).

Физические свойства включают многие другие аспекты вещества. Ниже приведены (но не ограничиваются ими) физические свойства.

• Блеск
• Пластичность
• Способность втягиваться в тонкую проволоку
• Плотность
• Вязкость
• Растворимость
• Масса
• Том

Любое изменение этих физических свойств называется физическим изменением. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, обратитесь к Свойствам материи.

Химические изменения, с другой стороны, совсем другие. Химическое изменение происходит при изменении состава вещества. Когда связи разрываются и образуются новые, происходит химическое изменение. Ниже приведены индикаторы химических изменений:

• Изменение температуры
• Изменение цвета
• Заметный запах (после начала реакции)
• Образование осадков
• Формирование пузырей

Примечание. Когда два или более реагента смешиваются и наблюдается изменение температуры, цвета и т. д., вероятно, происходит химическая реакция. Это не определенные показатели; может происходить химическая реакция , а не . Изменение цвета не всегда является химическим изменением. Если бы кто-то изменил цвет вещества в сценарии нехимической реакции, например, при покраске автомобиля, изменение было бы физическим, а не химическим. Это потому, что состав автомобиля не изменился. Действовать с осторожностью.

Общие физические изменения

Текстура

Текстура вещества может отличаться физическим изменением. Например, если кусок дерева был отшлифован, покрыт воском и отполирован, он будет иметь совсем другую текстуру, чем исходный кусок дерева.

(слева) Настил из грубой доски, Квебек, Канада (справа) Готовый пол из рябины. (CC BY-SA 4.0; WikiPedant и CC BY-SA 2.5; MarkAnthonyBoyle соответственно).

Как видите, текстура готовой древесины намного более гладкая, чем исходная зернистая древесина.

Цвет

Изменение цвета вещества не обязательно является индикатором химического изменения. Например, изменение цвета металла не меняет его физических свойств. Однако в химической реакции изменение цвета обычно является индикатором того, что реакция происходит. Покраска металлического автомобиля , а не , меняет состав металлического вещества.

Роботизированная рука для нанесения краски на детали автомобиля. Изображение используется с разрешения (CC BY-SA 4.0l RoboGuru).

Температура

Хотя мы не можем видеть изменение температуры , если только изменение состояния не происходит, это физическое изменение.

Горячие металлоконструкции. (CC BY-SA-NC 2.0; flagstaffotos.com.au)

Нельзя увидеть, как сковорода физически меняет форму, цвет, текстуру или любые другие физические свойства. Однако, если бы кто-то коснулся сковороды, она была бы невероятно горячей и могла вызвать ожог. Если бы она стояла без дела в шкафу, эта кастрюля была бы холодной. Нельзя оценить это изменение только визуально; необходимо использование термометра или другого прибора.

Форма

Форма объекта может быть изменена, и объект по-прежнему будет соответствовать своему химическому составу. Например, если сложить деньги, как показано на рисунке ниже, химический состав денег останется прежним.

Оригами Деньги

Изменение состояния

изменение состояния также является физическим изменением. В этом сценарии можно наблюдать изменение ряда физических свойств, таких как вязкость и форма. Когда лед превращается в воду, он не сохраняет твердой формы и теперь становится вязкой жидкостью. Физическая «реакция» превращения льда в жидкую воду:

\[H_2O_{(s)} \rightarrow H_2O_{(l)}\]

Рисунок: Таяние льда. используется с разрешения Википедии

Ниже приведены изменения состояния:

Твердое → Жидкое	Плавление
Жидкость → Газ	Испарение
Жидкость → Твердое вещество	Замораживание
Газ → Жидкость	Конденсат
Твердое вещество → Газ	Сублимация

• Если к веществу добавляется тепло, например, при плавлении, испарении и сублимации, процесс является эндотермическим . В этом случае тепло увеличивает скорость молекул, заставляя их двигаться быстрее.
• Если теплота отводится от вещества, например, при замерзании и конденсации, то процесс экзотермический . В этом случае тепло снижает скорость молекул, заставляя их двигаться медленнее.

Физические свойства

Блеск

Блеск элемента определяется как его реакция на свет. Блеск – это качество металла. Почти все металлы, переходные металлы и металлоиды блестят. Неметаллы и газы не блестят. Например, кислород и бром не блестят. Ниже показаны блестящие скрепки.

Блестящие скрепки

Пластичность

Пластичность также является качеством металлов. Говорят, что металлы ковкие. Это означает, что металлы могут деформироваться под определенным напряжением. Например, если вы можете ударить молотком по металлу, и он деформируется, значит, он податлив. Также скрепке можно придать форму голыми руками.

Согнутая скрепка

На изображении показана ковкость определенного металла при воздействии на него напряжения.

Способность вытягиваться в тонкую проволоку

В материаловедении это свойство называется пластичность . Например, можно получить необработанную медь, очистить ее и смотать в шнур. Еще раз повторюсь, что это свойство свойственно в основном металлам, неметаллы этим качеством не обладают.

Медная проволока

Плотность

Плотность объекта равна его массе, деленной на его объем (d=m/v). Вещество будет иметь более высокую плотность, если оно имеет большую массу в фиксированном количестве объема. Например, возьмите металлический шар размером примерно с бейсбольный мяч, спрессованный из необработанного металла. Сравните это с бейсбольным мячом из бумаги. Бейсбольный мяч из металла имеет гораздо больший вес при том же объеме. Поэтому бейсбольный мяч, сделанный из металла, имеет гораздо более высокую плотность. Плотность объекта также будет определять, будет ли он тонуть или плавать в конкретном химическом веществе. Например, вода имеет плотность 1 г/см 9 .0341 3 . Любое вещество с плотностью ниже этой будет плавать, а любое вещество с плотностью выше – утонет.

Масло, тонущее в стакане воды

Вязкость

Вязкость определяется как сопротивление деформации конкретного химического вещества при приложении к нему силы. В приведенном ниже примере можно увидеть, как два кубика падают в две разные пробирки. Верхнее вещество проявляет бурную реакцию на падение куба. Низшая субстанция просто медленно поглощает его без особой реакции. Верхнее вещество имеет более низкую вязкость по сравнению с нижним веществом, которое имеет очень высокую вязкость. Можно даже думать о вязкости с точки зрения толщины. Вещество с большей толщиной имеет более высокую вязкость, чем вещество, которое считается «тонким». Вязкость воды ниже, чем у меда или магмы, которые имеют относительно высокую вязкость.

Вязкость жидкостей

Рисунок 1.6.21.6.2: Демонстрация вязкости. Жидкость слева имеет более низкую вязкость, чем жидкость справа. (CC SA-BY 4.0; Synapticrelay).

Общие химические изменения

Ниже приведены все индикаторы химических реакций. Дополнительную информацию о химических реакциях см. в разделе Химические реакции.

Изменение температуры

Изменение температуры характерно для химического изменения. Во время эксперимента можно было опустить термометр в химический стакан или колбу Эрленмейера, чтобы проверить изменение температуры. Если температура повышается, как это происходит в большинстве реакций, вероятно, происходит химическое изменение. Это отличается от физического изменения температуры. При изменении физической температуры одно вещество, например вода, нагревается. Однако в этом случае одно соединение смешивается с другим, и эти реагенты дают продукт. Когда реагенты смешиваются, изменение температуры, вызванное реакцией, является индикатором химического изменения.

Рисунок: Бурная реакция (фейерверк) с выделением тепла

В качестве примера экзотермической реакции, если \(Fe_2O_3\) смешать с Al и поджечь (часто с горящим Mg), то инициируется термитная реакция

\ [Fe_2O_3 + 2Al \rightarrow 2Fe + Al_2O_3 + \text{Тепло}\]

В результате этой реакции выделяется тепло, и она является (очень) экзотермической.

Однако физические изменения могут быть экзотермическими или эндотермическими. Таяние кубика льда, которое является эндотермическим, представляет собой изменение физического свойства, а не состава. Таким образом, это физическое изменение.

Изменение цвета

Изменение цвета также является еще одной характеристикой протекающей химической реакции. Например, если бы кто-то наблюдал за ржавчиной металла с течением времени, он бы понял, что металл изменил цвет и стал оранжевым. Это изменение цвета свидетельствует о химической реакции. Однако нужно быть осторожным; иногда изменение цвета является просто смешением двух цветов, а не реальным изменением состава рассматриваемых веществ.

Ржавление металла

Описанная выше реакция представляет собой реакцию ржавления железа.

\[4Fe + 3O_2 + 6H_2O \rightarrow 4Fe(OH)_3\]

Заметный запах

Когда два или более соединений или элементов смешиваются и присутствует запах или запах , произошла химическая реакция. Например, когда яйцо начинает пахнуть (тухлое яйцо), произошла химическая реакция. Это результат химического разложения.

Испорченное яйцо

Образование осадка

Образование осадка может быть одним из наиболее распространенных признаков протекания химической реакции. Осадок определяется как твердое вещество, которое образуется внутри раствора или другого твердого вещества. Осадки не следует путать с суспензиями, представляющими собой растворы, представляющие собой однородные жидкости с плавающими в них частицами. Например, когда растворимый карбонат реагирует с барием, можно наблюдать осадок карбоната бария. 9{2-}_{3\;(водн.)} \rightarrow BaCO){3\;(s)}\]

Для получения дополнительной информации см. Классификацию веществ.

Образование пузырьков

Образование пузырьков , а точнее газа , является еще одним индикатором протекающей химической реакции. Когда образуются пузырьки, также может иметь место изменение температуры. Изменение температуры и образование пузырьков часто происходят одновременно. Например, на следующем изображении можно увидеть извержение газа. Это образование газа.

Газообразование

Однако большинство реакций гораздо более тонкие. Например, если происходит следующая реакция, можно заметить образование пузырьков углекислого газа. Если соляной кислоты достаточно, видны пузырьки. Если его нет, изменение не сразу заметно:

\[Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\]

Ссылки

1. Чанг, Рэймонд. Общая химия: основные понятия . Бостон, Массачусетс: Высшее образование McGraw-Hill, 2006. Печать.
2. Химия для чайников. Для чайников, 2008. Печать.
3. Петруччи, Ральф Х. Общие принципы химии и современные приложения. Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Pearson/Prentice Hall, 2007. Печать.

Внешние ссылки

Все изображения предоставлены http://www.sxc.hu, который предоставляет бесплатные изображения, которые можно копировать без ограничений. Изображение вязкости также можно бесплатно копировать с разрешения автора на Wikipedia.com.

Задачи

1. Что из перечисленного является химической реакцией?

1. Замораживающая жидкость Mercury
2. Добавление желтого к синему для получения зеленого
3. Разрезание листа бумаги на две части
4. Бросание нарезанного апельсина в чан с гидроксидом натрия
5. Наполнение воздушного шара естественным воздухом

2. Что из следующего является физической реакцией?

1. Разбивание стекла бейсбольным мячом
2. Коррозия металла
3. Взрыв фейерверка
4. Зажечь спичку
5. Выпечка торта

3. Что из перечисленного является химической реакцией?

1. Покраска стены в синий цвет
2. Велосипед ржавеет
3. Растапливание мороженого
4. Царапать ключ по столу
5. Создание замка из песка

4. Что из следующего является физической реакцией?

1. Жарка яйца
2. Переваривание моркови
3. Macbook выпадает из окна
4. Создание АТФ в организме человека
5. Бросить шипучую таблетку в стакан с водой

5. Напишите C для химической реакции или P для физической реакции.

1. Горящие листья
2. Огранка алмазов
3. Измельчение карандаша
4. Фермент амилазы слюны, расщепляющий пищу во рту
5. Смешивание соли с водой

Ответы

1. D

2. A

3. B

4. C

5. A) C

B) P

C) P

D) C

E) Ни один из .