Ковкость меди и серы таблица: Ковкость меди и серы. Медь и сплавы

alexxlab | 05.01.2023 | 0 | Разное

Медь | Силовые кабели

Подробности

Категория: Подстанции

• кабель
• производство

Содержание материала

• Силовые кабели
• Электрическая емкость кабеля
• Самоиндукция кабеля
• Градирование изоляции
• Тепловой расчет кабеля
• Внутренний вакуум в кабеле
• Сопротивление изоляции кабеля
• Влияние остаточного воздуха и влажности
• Проникновение воды в кабель
• Выбор проводникового металла
• Выбор материала изоляции
• Выбор защитных оболочек кабеля
• Кабели с поясной изоляцией
• Концентрические кабели
• Кабели с экранированными жилами
• Кабели с отдельно освинцованными жилами
• Одножильные на экстравысокие
• Маслом наполненные кабели
• Кабель под давлением
• Газом наполненный кабель
• Треугольные кабели
• Удлиняющиеся кабели
• Шахтные кабели
• Кабели для замкнутых сеток
• Кабели для селективной защиты
• Кабели с жилами для измерения температур
• Кабели без металлических оболочек
• Теория скрутки круглых жил
• Скрутка секторных жил
• Медь
• Алюминий
• Кабельная бумага
• Кабельная пропиточная масса
• Минеральные масла
• Канифоль
• Свинец
• Джут и лубяное волокно
• Железная лента и проволока для брони
• Смолы для пропитки наружных покровов
• Размотка проволоки при производстве кабеля
• Скрутка жилы при производстве кабеля
• Изолировка жилы при производстве кабеля
• Общая скрутка в кабель
• Сушка и пропитка кабеля
• Освинцованные кабеля

Страница 30 из 45

V. МАТЕРИАЛЫ КАБЕЛЯ
§ 35. Медь
Больше половины мировой добычи меди падает на США, а остальное на Мексику, Японию, Австралию, Испанию, СССР. Насколько высоко участие в потреблении этой меди электротехнической промышленности, получающей свою медь почти исключительно через кабельную промышленность, показывает тот факт, что в США около 35—40% всей меди идет на различные нужды электротехники. Добыча меди в СССР до самого последнего времени была сравнительно незначительной, мы удовлетворяли только около 30% своей потребности в меди для кабельной промышленности за счет меди советского происхождения, остальное мы импортировали, главным образом, из Америки. В последнее время вошли в строй наши новые заводы, в частности, огромный Электролитный завод в Пышме около Свердловска, который существенно изменил положение. Кроме того, строятся громадные рудники Балхашстроя, которые удовлетворят всю нашу не только настоящую, но и будущую потребность.

Основным поставщиком нашей электролитной меди является в данный момент Кыштымский завод на Урале, его медь очень хорошего качества, часто значительно превосходящего качество меди многих импортных марок. Медь, идущая из разных источников, обладает и разным качеством, лучшие мировые марки меди — это американские BER и DRW, много хуже американская марка LNS и очень плоха немецкая марка NA.
Наша кабельная промышленность в настоящее время потребляет в год около 32 000 t меди, однако это далеко не удовлетворяет потребности нашей страны, которую на данный момент нужно оценить приблизительно в три раза больше.
Для изготовления медной проволоки медь идет в форме так называемых вайербарсов — медных болванок особой формы, имеющих в сечении форму трапеции. Так как на форму вайербарса рассчитывается калибровка прокатных станов, т. е. число проходов и форма ручьев прокатных валков, кабельные заводы могут, вообще говоря, пользоваться только одним типом вайербарса, для каждого же нового типа нужно делать специальные прокатные валки. У нас на форму и размеры медных вайербарсов имеется ОСТ 5800. Для специальных целей иногда употребляют вайербарсы тяжелого типа, сечение которых достигает размера 150 X 150 мм. , в нашем ОСТ 5800 предусмотрен тип тяжелого вайербарса размерами 110Х110 мм. Медные вайербарсы всегда отливаются в горизонтальном положении, чтобы облегчить выход газов из металла, чем и обусловливается трапецоидальная форма сечения вайербарса. Верхняя поверхность этого вайербарса, соприкасающаяся с воздухом вовремя застывания, обладает неровной поверхностью и называется „рожей”, она богата закисью меди и может содержать большое количество газовых пузырей. Вайербарсы с вогнутой поверхностью рожи хуже вайербарсов с выпуклой рожей, так как первая содержит большее количество закиси меди, кроме того, при прокате вогнутая поверхность легко дает плену на проволоке. Для очень ответственных изделий, например, для эмаль-проволоки, рожу обычно сострагивают, что иногда влечет за собой отход до 10 % меди.
Форма вайербарсов по ОСТ 5800 изображена на фиг. 141, а конструктивные размеры вайербарсов даны в табл. 26.
Таблица 26
Размеры и веса вайербарсов

С точки зрения как готового продукта, так и производства важны следующие свойства меди:

1. структура медных вайербарсов;
2. удельное сопротивление;

Фиг. 141. Форма и основные размеры медных вайербарсов.

1. физические свойства: сопротивление разрыву, удельный вес, коэффициент линейного расширения, удлинение при разрыве, модуль упругости и т. п.; 4) химический состав.

Желательно, чтобы структура меди была по возможности мелкозернистой.
По Wunder’y 1150] крупнозернистая структура с ясно выраженными игольчатыми кристаллами, направленными перпендикулярно к поверхности вайербарса, способна образовывать трещины при прокате. Температура плавления меди 1 083° С, температура кипения 2 310°С.

Удельная теплоемкость меди 0,09244 cal/кг°C или 3,50 Wsec/cм3 °C при 170°С; 0,09422 cal/кг°С при 100°С; 0,09846 cal/кг°С при80°С; коэффициент линейного расширения меди 0,000017.
Международный стандарт фиксирует условную так называемую „образцовую” медь, удельное сопротивление которой принято равным 0,01724 мм2/м при 20° С в отожженном виде. Национальные стандарты на проводниковую медь фиксируют всегда максимальное удельное сопротивление медной проволоки, причем среднее сопротивление обычно на 2—3 % ниже этого максимального. Нужно сказать, что не только в меди разного происхождения, но даже в меди из разных вайербарсов одной и той же плавки обычно бывают значительные (3—5 %) колебания омического сопротивления, что обусловливается, главным образом, различным содержанием в них закиси меди. В зависимости от различных условий национальные стандарты дают цифры удельного сопротивления, не вполне между собой согласующиеся. Так, для мягко отожженной медной проволоки наш ОСТ 420 на основании анализа обширного опытного материала дает цифру в 0,01748 2-мм/м при 20°С, последние нормы Союза германских электротехников для тех же условий 0,01752, американские нормы ASTM — 0,01754 как максимум. За среднюю величину удельного сопротивления медной отожженной проволоки при 20°С можно принять 0,01720, причем обычный предел колебаний от 0,01700 до 0,01740. Для твердотянутой проволоки (неотожженной) удельное сопротивление увеличивается на 2—3%; ОСТ 421 для твердотянутой проволоки дает как максимум 0,01784 Q-мм’/м, нормы ASTM от 0,01771 до 0,01791 в зависимости от диаметра проволоки, ибо, чем толще проволока, тем меньше сказывается влияние нагартовки и тем ниже удельное сопротивление.

Интересно отметить, что английские нормы BESA № 125 дают удельное сопротивление меди при 16° С в зависимости от разрывной прочности проволоки, а именно
(260)
где Р—процент возрастания омического сопротивления твердотянутой проволоки по отношению к сопротивлению мягко отожженной проволоки;
Т—разрывное усилие в тоннах на 1 кв. дюйм.
Величина удельного сопротивления меди зависит от температуры, и обычно омическое сопротивление при температуре t вычисляется по следующей формуле:
(261)

R, — сопротивление медной проволоки при t3 С; а — температурный коэффициент сопротивления.
По различным стандартам, существовавшим до введения международного стандарта на медь, величина а принималась равной от 0,00393 до 0,00428; по международному стандарту она принята равной 0,00393 для 20°С. Для величины г, —удельного сопротивления провода при t°C — можно пользоваться формулой
(262)
где г —удельное сопротивление при 20° С.

Пересчет удельного сопротивления по формуле (262) принят как в ОСТ 420 и 421, так и в нормах Союза германских электротехников.
В еще большей степени, чем удельное сопротивление, от нагартовки медной проволоки зависит прочность медной проволоки на разрыв и удлинение при разрыве.
Таблица 21
Изменения физических свойств медной проволоки в зависимости от числа протяжек

№ протяжек	Диаметр после протяжек	Сечение	Разрывная прочность в кг/мм2	Удлинение %	Проводимость %
I	5,57	24,42	32,7	4,36	97.7
2	4,62	16.77	36,9	3,3	97.3
3	3,97	12,32	39,2	3,15	96,3
4	3,37	8.98	41,2	2,31	96,2
5	2,71	6,23	40,6	2,04	96,0
6	2. 26	4,00	42,5	2,22	97,4
7	1,96	3,04	43,4	1,35	97,4
8	1,73	2,33	44,2	1,45	96,8
9	1,51	1,73	45.2	1,50	96,6
10	1,47	1,74	45,9	1,92	96,0

В табл. 27 приведены цифры изменения разрывного усилия на 1 мм3 сечения, удлинения и проводимости в процентах для медной проволоки согласно опыту, снятому для случайной медной проволоки, причем протяжка велась с катанки, имевшей диаметр 7 мм (в таблице не отмечено). Вообще говоря, разрыв мягко отожженной проволоки колеблется в пределах 18—23 кг/мм2, нормально 21 кг/мм2, а для твердотянутой проволоки в зависимости от диаметра от 36 до 46 кг/мм2, по ОСТ 421 не менее 38 кг/мм2. Еще больше колеблется от степени нагартовки величина удлинения при разрыве, которая для мягко отожженной проволоки находится в пределах от 10 до 35% в зависимости от диаметра проволоки. Чем меньше диаметр, тем меньше удлинение, ибо температура отжига для тонкой проволоки во избежание ее сваривания берется ниже, чем для толстой проволоки. Для твердотянутой проволоки удлинение при разрыве колеблется от 0,8 до 3,8%. На величину удлинения влияет способ ее определения, что необходимо иметь в виду при сравнении цифр различных норм.
Содержание меди в электролитических вайербарсах колеблется от 99,88 до 99,98%. Американские нормы ASTM требуют содержания меди не менее 99,88%, считая при этом серебро за медь. Английский стандарт BESA № 198, требуя минимального содержания меди 99,88%. Дает, кроме того, следующие наивысшие допустимые цифры загрязнений:
Мышьяк……………………………………………. 0%
Кислород…………………………………… 0,075%
Свинец . ………………………………………  0,02%
Железо……………………………………. 0,05%
Висмут……………………………………… 0.001%
Никель………………………………………. 0,007%
Другие примеси………………………….. 0,005%
Загрязнения посторонними металлами очень сильно влияют или на электрические или механические свойства меди, иногда и на то и на другое вместе. Влияние главнейших загрязнений заключается в следующем:

1. Серебро на проводимость влияет очень слабо, а именно в пределах содержания серебра от 0,001 до 0,002% проводимость меди повышается на 0,3%. при дальнейшем увеличении содержания серебра проводимость меди уменьшается, причем это уменьшение доходит до 1,2% при 0,2% серебра. Разрывная прочность при присадке серебра заметно увеличивается, например, 0,4% серебра увеличивает разрывную прочность для медной проволоки диаметром 2,3 мм на 13—14%,
2. Кислород присутствует в меди в виде закиси Си20, которая остается химически устойчивой даже при температуре плавления меди. На разрывную прочность медной проволоки начинает влиять примесь от 0,45% Си,0, а ковкость меди начинает уменьшаться при 0,9% Си2О. Примесь закиси меди имеет сравнительно слабое влияние на механические и физические свойства меди. На проводимость меди кислород влияет двояко, а именно до 0,05% кислорода в меди увеличивает ее проводимость, что объясняется, вероятно, тем, что кислород в таких количествах окисляет примеси посторонних металлов и тем улучшает проводимость. Дальнейшее увеличение содержания кислорода понижает проводимость, и при 0,2% она с величины 101,5% как максимума при 0,05% кислорода спускается до 98%. Закись меди увеличивает склонность вайербарсов к растрескиванию во время проката, так как она располагается в межкристаллическом пространстве. Наш проект ОСТ на медь, разработанный взамен ОСТ 308, допускает присутствие кислорода не свыше 0,06%.
3. Свинец влияет, главным образом, на механические свойства меди, причем это влияние зависит от количества присутствующего в меди кислорода, а именно, чем больше кислорода в меди, тем большее количество свинца допустимо в ней. Если медь почти свободна от кислорода, то при 0,05% свинца медь становится красноломкой, в присутствии же кислорода медь может содержать свинца до 0,2% и хорошо обрабатываться. Обычно принимают, что содержание свинца до 0,1% делает медь лучше обрабатываемой. Согласно Addix’y 0,01% свинца уже влияет на электрическую проводимость. Свинец легко попадает в медь при переплавке отходов кабельных заводов.
4. Висмут является одной из самых вредных примесей. Меньше чем 0,02% висмута уже делает медь красноломкой, содержание в меди выше 0,005% висмута не позволяет вытягивать из меди проволоки. Вредное влияние на удлинение замечается уже при 0,002% висмута, причем останавливаются обычно на допуске висмута не свыше 0,003%. Присутствие мышьяка и сурьмы до некоторой степени исправляет дурное влияние висмута. На проводимость висмут оказывает лишь небольшое влияние. В нашей меди висмута нет или же он присутствует в шихте лома, содержащего висмут. Такой лом может надолго заразить обычные отходы кабельного производства, делая отливаемую из этих отходов медь негодной. В импортных медях, главным образом английских, висмут имеется.
5. Железо делает медь хрупкой и твердой, но в меньшей степени, чем свинец. Железо сильно влияет на проводимость: 0,05% железа уменьшает проводимость на 6%. Поэтому обычно стараются не обрабатывать меди и железа на одних и тех же волочильных станках и в одной и той же мастерской. Железо легко попадает в переплавку с отходами кабельного производства. Проект нашего ОСТ допускает примесь железа не более 0,007%.

c) Марганец. Сплав марганца с медью дает марганцовистую бронзу. При содержании 2— 3% марганца в меди увеличивается разрывная прочность и предел упругости медной проволоки при несущественном увеличении твердости. При 12—15% марганца сплав становится хрупким. Марганец служит раскислителем меди, так как он восстанавливает закись меди и тем улучшает ее механические свойства. Другими видами хороших раскислителей являются кремний, фосфор и в особенности бор в виде борида алюминия. Раскислители при плавке обычно выгорают.

1. Никель в количестве до 0,3% не действует на механические свойства меди, 2—3% его сильно повышают твердость и прочность на разрыв медной проволоки.
2. Мышьяк является очень вредной примесью. При содержании 0,5% мышьяка механические свойства меди не страдают, при 0,8% мышьяка медь еще может быть протянута в тончайшую проволоку, но 1% мышьяка делает медь красноломкой. Обычно считают 0,6% мышьяка пределом для хороших механических свойств меди. Но на электрическую проводимость меди мышьяк влияет исключительно сильно: 0,0013% мышьяка вызывает падение проводимости на 1%.
3. Сурьма. Действие сурьмы на механические свойства меди подобно влиянию мышьяка. Для хороших механических качеств меди не допускается примесь сурьмы свыше 0,05%.

j) Сера может присутствовать в меди в виде Cu2S. При 0,5% серы медь становится хладноломкой, при 0,1% серы медь трескается при прокатке. При переработке отходов кабельного производства сера может попадать в медь вместе с резиновой изоляцией проводов, в которой сера всегда содержится.
к) Алюминий является одной из самых вредных примесей по влиянию на проводимость: 0,015% алюминия понижают проводимость меди на 6%.

1. Цинк по Addiks’y в количестве не более 0,005% на электропроводность меди не влияет.

м) Олово допускается только в виде следов из-за сильного влияния на электропроводность. Олово благоприятно влияет на механические свойства меди (оловянистые бронзы).
п) Фосфор исключительно сильно влияет на проводимость меди больше, чем все остальные примеси: 0,003% фосфора уменьшают проводимость на 6%. Он служит энергичным раскислителем меди, например, в фосфористой бронзе.
Большей частью действия отдельных примесей на медь складываются. Исключение представляет свинец, который исправляет влияние мышьяка, образуя мышьяковистый свинец.

• Назад
• Вперёд

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• org/ListItem”> Главная
• Архив
• Подстанции
• Качество электроэнергии на промышленных предприятиях

Еще по теме:

• TenneT, 50Hertz обеспечат производство кабелей для второй кабельной системы SuedOstLink
• Шотландский завод по производству кабелей HVDC получил разрешение на строительство
• Прокладка кабелей пучками, заготовленными на технологических линиях
• Прокладка кабельных линий 1-35 кВ
• Xlinks планирует построить подводный кабель между Марокко и Великобританией

Белорусский государственный университет транспорта – БелГУТ (БИИЖТ)

Как поступить в БелГУТ

Как получить место

в общежитии БелГУТа

Как поступить иностранному гражданину

События

Все события

Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
						1
2	3	4	5 Дата : 2023-01-05	6	7	8
9	10	11	12	13	14	15
16	17	18	19	20	21	22
23	24	25	26	27	28	29
30	31

Все анонсы

• 2023 год объявлен Годом мира и созидания. ..
• Поздравление Президента Республики Беларусь…
• Поздравление с Новым годом Председателя Совета Рес…
• С Новым годом и Рождеством!
• Студсовет поздравляет с Новым Годом!…
• Выпуск магистров заочной формы обучения…
• 2-й этап репетиционного тестирования…
• V Международная научно-практическая конференция «Н…
• IX Международная научно-техническая конференция ма…
• Смотр-конкурс на лучшее праздничное Новогоднее и Р…

Анонсы

Университет

Абитуриентам

Студентам

Конференции

Приглашения

2023 год объявлен Годом мира и созидания…

Поздравление Президента Республики Беларусь…

Поздравление с Новым годом Председателя Совета Рес…

С Новым годом и Рождеством!

Новости

Университет

Международные связи

Спорт

Воспитательная работа

Жизнь студентов

Новости подразделений



• Университет

Победители конкурса к 160-летию Белорусской железной дороги. ..
03 января 2023

• Университет

Конкурс стартап-проектов по альтернативной энергетике 2022…
03 января 2023

• Воспитательная работа

Диалоговая площадка «100 лет со Дня образования СССР: история, создани…
03 января 2023

• Студенческая жизнь

Время подвести итоги года…
30 декабря 2022

• Университет

Итоги смотра-конкурса на лучшее праздничное оформление помещений струк…
30 декабря 2022

• Университет

С наступающим! Творчество наших сотрудников…
30 декабря 2022

• Университет

Участие в олимпиаде по бухгалтерскому учету с творческим уклоном. ..
30 декабря 2022

• Университет

Новый номер газеты «Вести БелГУТа»
30 декабря 2022

• Университет

GR Studio поздравляет с Новым годом
30 декабря 2022

Другие новости

• Итоги олимпиады на знание экономики студентами технических специальнос…
• Проект «Молодежная смена 2022»
• Студенты поздравляют с Новым годом и Рождеством!…
• Республиканский новогодний бал – просто волшебный…
• Ко Дню рождения Потапенко Василия Даниловича…
• Защита магистерских диссертаций на кафедре «Таможенное дело»…
• Статистика бывает увлекательной
• Василию Даниловичу Потапенко 99 лет
• Итоги конкурса рисунков ко Дню освобождения Гомеля…
• Читательская конференция «Феноменология транспорта в поэме Н. В. Гогол…
• Восьмая вузовская олимпиада «Звездочки не только на погонах»…

КУДА ПОСТУПАТЬ

Все факультеты

БелГУТ на Доске почета

Достижения университета

Предложения

Все предложения

Видеотека

Все видео

Фотогалерея

Все фото

Q5 Некоторые свойства перечислены в следующей таблице. Различайте металлы и неметаллы на…

Перейти к

• Упражнение

• Растениеводство и управление
• Микроорганизмы: друг и враг
• Синтетические волокна и пластик
• Материалы: металлы и неметаллы
• Уголь и нефть
• Горение и пламя
• Сохранение растений и животных
• Клетка — структура и функции
• Размножение животных
• Достижение подросткового возраста
• Сила и давление
• Трение
• Звук
• Химические эффекты и электрический ток
• Некоторые природные явления
• Свет
• Звезды и Солнечная система
• Загрязнение воздуха и воды

Главная > Решения НЦЭРТ Класс 8 Наука > Глава 4 – Материалы: металлы и неметаллы > Упражнение > Вопрос 16

Вопрос 16 Упражнение

В5) Некоторые свойства перечислены в следующей таблице. По этим свойствам различают металлы и неметаллы.

Свойства	Металлы	Неметаллы
Внешний вид
Твердость
Пластичность
Пластичность
Теплопроводность
Электропроводка

Ответ:

Решение 5:

Свойства	Металлы	Неметаллы
Внешний вид	Блестящий	Тусклый
Твердость	Жесткий	Мягкий
Пластичность	Ковкий	Непластичный
Пластичность	Ковкий	Непластичный
Теплопроводность	Хороший проводник тепла	Плохой проводник тепла
Электропроводка	Хороший проводник электричества	Плохой проводник электричества

Стенограмма видео

“Здравствуйте, все приветствуем вас на домашней книжной сессии Lido для взрослых. Мы собираемся решить научную задачу, поэтому давайте начнем с вопроса в этом вопросе, некоторые свойства перечислены ниже. Таблица различает металлы и неметаллы на основе этих свойств, продаваемых в этой таблице.У нас есть такие свойства, как внешний вид, твердость, подвижность, теплопроводность, поэтому мы должны различать металлы и неметаллы на основе свойств, поэтому давайте начнем с внешнего вида в случае медали. металлическое седло Астрос. Почему газонные металлы – это доктор. Металлы твердости тверды, а неметаллы мягки в металлах, податливы в случае неметаллов. доступность означает, что это моя способность означает место, где Металлы податливы. Сделанный в листах металл, превращенный в тонкие листы, называется подвижностью. Некоторые металлы можно сваривать в тонкие листы. Где неметаллы не податливы? активность узла в случае метров, доктор Питер Фрэнсис заплатил, где металл может быть металлом, а неметалл может быть превращен в провода. летний соблазнительный твердый непластичный и я вступлю в теплопроводность. Металлы — очень хорошие проводники тепла Металлы — хорошие проводники тепла. тревожные металлы – это не металлы, грустные или плохие проводники тепла. Теперь перейдем к проводимости электричества. Опять же, металлы являются хорошими проводниками тепла, хорошими проводниками электричества, поглощающими электричество, а там, где северные метры, являются 404 проводниками или плохими проводниками электричества. Душа моей подруги толстовки этих свойств металлов классифицируются как твердые податливые податливые податливые хорошие проводники и кит и так почему к неметаллам приходят мягкие податливые и податливые плохие проводники тепла теплопроводность и плохие проводники электричества поэтому мы различаем металлы и неметаллы, основанные на их свойствах, теперь, мой дорогой друг. Надеюсь, вы поняли это решение, если у вас есть какие-либо сомнения, пожалуйста, прокомментируйте ниже, если вам нравится это видео. Пожалуйста, поставьте большой палец вверх и подпишитесь на канал, спасибо всем.”

Связанные вопросы

**Что из нижеперечисленного можно измельчить в тонкие листы?****(а) Цинк****(б) Фосфор****(в) Сера…

Что из нижеперечисленного не является металлом? (а) медь (б) сера (в) алюминий (г) железо

В1) Что из перечисленного можно растолочь в тонкие листы? (а) Цинк (б) Фосфор (в) Сера (г) Бык…

**Назовите нефтепродукт, используемый для покрытия дорог.**

**Какое из следующих утверждений верно?****(а) Все металлы пластичны.****(б) Все неметаллы. ..

Q2) Какое из следующих утверждений верно? (a) Все металлы пластичны. (b) Все неметаллы d…

Фейсбук WhatsApp

Копировать ссылку

Было ли это полезно?

Упражнения

Упражнения

Главы

Растениеводство и управление

Микроорганизмы: друзья и враги

Синтетические волокна и пластик

Материалы: металлы и неметаллы

Угля и нефть

Сгорание и пламя

Сохранение растений и животных

Клетка – Структура и функции

Репродукция у животных

Достижение возраста подростка

Сила и давление

Sound

Cemical Chemical

. Эффекты и электрический ток

Некоторые природные явления

Свет

Звезды и Солнечная система

Загрязнение воздуха и воды

Курсы

Быстрые ссылки

Условия и политика

Условия и политика

2022 © Quality Tutorials Pvt Ltd Все права защищены

Объяснение: Что такое металл?

Высокий небоскреб гнется под сильным порывом ветра, но не ломается. Это одно из преимуществ металлов. Будучи ковким (MAAL-ee-ah-bul), металлы можно сбивать в листы без разрушения. Поскольку они пластичны (ДУК-тул), их можно легко тянуть и растягивать в провода, не ломая. Металлы также могут проводить электричество.

Но не все металлы одинаково ценятся. Хотя более трех четвертей из 118 элементов периодической таблицы являются металлами, мы изготавливаем инструменты лишь из нескольких из них. Это потому, что знакомые металлы, такие как железо и серебро, особенные. Во-первых, их легче найти, чем другие металлы. (Хотя большинство известных элементов — это металлы, в природе они довольно редки. )

Знакомые металлы менее активны, чем большинство других металлов. Реактивность относится к тому, насколько легко вещество вступает в химическую реакцию с другими веществами. Металлы с низкой реакционной способностью более безопасны в обращении, чем металлы с высокой реакционной способностью. Чистое серебро настолько безопасно, что мы используем его для изготовления украшений и столовых приборов. Но чистый натрий, тоже металл, настолько реакционноспособен, что взрывается при контакте с водой!

Посмотрите, как ингредиенты поваренной соли — натрий (металл) и хлор — вступают в химическую реакцию. Остерегайтесь пламени!

Хорошо, что чистый натрий никогда не встречается в природе. Вместо этого мы находим его после того, как он уже химически связан с одним или несколькими другими элементами. Типичным примером является хлорид натрия или поваренная соль. И это подчеркивает еще одну причину, по которой металлы с низкой реакционной способностью так полезны. Они часто встречаются в природе в формах, с которыми легко работать. Например, серебро можно добывать как чистое серебро. Но если нам нужен чистый натрий, нам нужен способ отделить его от одного из химических веществ, с которым он связан. Это может быть трудно сделать.

Иногда для специального проекта — например, космического телескопа Джеймса Уэбба стоимостью 10 миллиардов долларов — может потребоваться довольно редкий металл. После 25 лет разработки телескоп был запущен рождественским утром 2021 года. Для этого небесного глаза НАСА выбрало редкий металл бериллий (Beh-RIL-ee-um), чтобы сделать соты из позолоченных зеркал. Бериллий очень легкий. Это облегчает запуск в космос. Бериллий также сохраняет свою форму при низких температурах. При переносе из относительно теплого воздуха Земли в криогенные (сверххолодные) температуры космоса металлы сжимаются и изгибаются. Поскольку телескопы работают, отражая свет, любое крошечное изменение их формы может испортить изображение телескопа. Но бериллий остается более устойчивым, чем большинство металлов, при таких резких перепадах температуры.

Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА является одним из примеров специального проекта, в котором используется редкий металл. Его 16 шестиугольных зеркал, расположенных в виде сот, сделаны из бериллия, редкого металла. НАСА выбрало бериллий из-за его легкого веса и устойчивости к изменению формы при изменении температуры. Тонкий слой золота покрывает бериллий для улучшения отражательной способности зеркал. Крис Ганн/NASA

Металл против неметалла: в чем разница?

Если это возможно, атом будет красть электроны у соседнего атома. Он не украдет их все, но достаточно, чтобы быть стабильным. Разные элементы имеют разное количество электронов, которые — по крайней мере теоретически — могут быть украдены соседом. Они называются валентными (VAY-лентами) электронами. Это внешние вращающиеся электроны, которые могут стать частью химических связей.

Атомы металлов отличаются от неметаллов тем, насколько хорошо они крадут валентные электроны у других атомов. Можно сказать, что металлы — плохие воры. Вместо того, чтобы захватывать чужие электроны, они обычно отдают свои. Эта склонность к потере электронов описывается как их «металлический характер».

Неметаллические элементы, таким образом, имеют низкий металлический характер. Среди этих неметаллов углерод, кислород и азот. Когда дело доходит до похитителей электронов, лучше всего подходят неметаллы. Король этих неметаллов — фтор. Когда дело доходит до кражи электронов, фтор — настоящий хулиган. Так что это очень реактивно.

Металлы хотят электронов, но очень слабо. Однако во многих отношениях эта слабость оказывается силой металлов. Их пластичность (изгибаемость), пластичность (растяжимость) и проводимость обусловлены склонностью этих элементов терять электроны.

Элементы становятся более металлическими при движении справа налево, а также при движении сверху вниз по периодической таблице. Цезий (Cs) является наиболее металлическим из встречающихся в природе элементов. Фтор (F) является наименее металлическим.duntaro/iStock/Getty Images Plus

Металлы могут даже образовывать особую связь

Большинство химических связей возникает, когда атомы борются за электроны. Металлическая связь возникает, когда связываются два атома металла. Никого из них, похоже, не слишком заботит, какой атом окажется с дополнительными электронами.

Сравните это с ионной связью. Это происходит, когда металл (например, натрий) связывается с неметаллом (например, хлором). Из-за больших различий в их металлическом характере неметалл крадет электроны у атома металла и сохраняет эти электроны.

Химическая связь происходит после кражи. Металл и неметалл остаются слипшимися, потому что теперь они имеют противоположные заряды. Оба атома начинались с нейтрального заряда. Как только неметалл получил электрон, он стал отрицательным. (Это потому, что электроны имеют отрицательный заряд. ) Но металл потерял электрон. Это оставило металл с общим положительным зарядом. Обратите внимание, что металл не является положительным, потому что он приобрел положительный заряд. Он положительный, потому что потерял отрицательный. Эти противоположно заряженные атомы, называемые теперь ионами, притягиваются друг к другу и слипаются.

Металлические связи также отличаются от ковалентных связей, которые образуются при соединении двух неметаллов. Там оба неметалла пытаются отобрать электроны у другого. Но поскольку и имеют сильные претензии на электроны друг друга, они оба терпят неудачу. Неметаллы в конечном итоге оказываются запертыми в вечном перетягивании каната. Поскольку ни один из атомов не «побеждает», эти атомы описываются как «делящие» свои электроны.

Но когда два атома металла сталкиваются друг с другом, они не борются за электроны. Ни один из них не хочет электронов достаточно сильно. Когда многие атомы металла в конечном итоге слипаются, как в куске металла, их электроны перемещаются от одного атома к другому, к другому, к другому. Ученые описывают эти электроны как «делокализованные».

Делокализованные электроны объясняют, почему металлы проводят электричество. В конце концов, электричество — это всего лишь движение электронов. Одна модель, используемая для объяснения металлических связей, предполагает, что атомы металла плывут в океане электронов.

Делокализованные электроны не просто объясняют проводимость металлов. Они также объясняют ковкость и пластичность металлов. Металлические связи позволяют атомам металлов перемещаться в своем электронном море, но при этом оставаться связанными. Это было бы невозможно, если бы они были жестко связаны ковалентными или ионными связями.

Атомы одних металлов перемещаются легче, чем других. Металлы с легко подвижными атомами слишком податливы для изготовления инструментов. Они слишком мягкие. Одним из таких примеров является металлический натрий. Натрий достаточно податлив, чтобы его можно было резать шпателем. Большинство наших действительно полезных металлов, особенно тех, которые используются для изготовления инструментов, достаточно тверды, чтобы сохранять свою форму. Взять, к примеру, железо. Чтобы выковать железный меч, кузнец должен переставить миллиарды атомов железа. И это непростая задача.

Так как же это делают кузнецы? Имейте в виду, что атомы никогда не сидят на месте. Они двигаются и трясутся. А горячие атомы трясутся больше, чем холодные, что дает горячим атомам больше свободы. В расплавленном металле связи между атомами сильно ослабевают. Таким образом, кузнец разогреет кузницу до 1600º по Цельсию (2,900 градусов по Фаренгейту). Эта сильная лихорадка ослабляет эти металлические связи, позволяя кузнецу придать металлу форму.

Как только новый меч остывает, его атомы замедляются, а металлические связи вновь укрепляются.

Педагоги и родители, подпишитесь на шпаргалку

Еженедельные обновления, которые помогут вам использовать Science News Explores в учебной среде

Спасибо за регистрацию!

При регистрации возникла проблема.

сплавов и действительно

Титаник урок

Ювелирные изделия почти никогда не содержат чистого золота. Это было бы просто слишком мягко. Поэтому мастера по металлу смешивают золото с другими металлами, часто с медью, чтобы сделать его менее ковким. Такие смешанные металлы называются сплавами. Сплавы также могут быть металлами, смешанными с небольшим количеством неметалла.

Углеродистая сталь представляет собой сплав железа с добавлением углерода. Небоскребы и мосты сделаны из большого количества углеродистой стали. Как и многие кухонные ножи и отвертки. Углерод в углеродистой стали упрочняет железо, делая его тверже. Но увеличение твердости металла снижает его пластичность.

На самом деле слишком много углерода делает сталь хрупкой. А по мере остывания металлов эта проблема только усугубляется. В апреле 1912 года круизный лайнер «Титаник » во время своего первого рейса столкнулся с айсбергом и затонул. Погибло более 1500 человек. Исследования пробитого корпуса корабля показывают, что сталь Титаник стала хрупкой в ​​холодных водах Атлантики. Стальной сплав Titanic стал хрупким при температуре 32 ºC (90 ºF). В ночь, когда затонул «Титаник», температура воды составляла всего –2 ºC (28 ºF).

Современные инженеры использовали бы другую сталь. Например, современный тип стали под названием ASTM A36 может выдерживать -27 ºC (-17 ºF), прежде чем стать таким же хрупким, как Titanic . Разница в сплаве. В стали Titanic «было гораздо больше содержания серы и намного меньше марганца», — объясняет Эндрю Фальковски. Он инженер-материаловед в Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Он также является соведущим подкаста «Материализм», шоу о материаловедении.

Периодическая таблица отделяет металлы от неметаллов

Вы можете сказать, насколько металлическим является любой элемент, просто найдя его в периодической таблице. Металлический характер существует в спектре. Элементы находятся где-то между наименее металлическими — фтором — и наиболее металлическими — цезием (или францием, если вы включаете элементы, изготовленные в лаборатории). Таким образом, с точки зрения металлического характера цезий и фтор являются полярными противоположностями. Фтор является наиболее реакционноспособным из существующих неметаллов . А цезий – самый реакционноспособный металл . Если эти двое когда-нибудь встретятся, они взорвутся ярким белым огнем.

Найдите эти элементы в периодической таблице, и вы кое-что заметите. Они на противоположных сторонах. Это не случайно.

Неметаллы занимают верхнюю правую часть классической таблицы Менделеева, включая всю крайнюю правую колонку. Есть одно исключение. Водород — единственный неметалл, который относится к группе неметаллов под номером , а не . Водород странный, в основном потому, что его атомы такие крошечные.

Металлы занимают везде кроме  вверху справа. По мере удаления от неметаллов металлический характер усиливается. Она увеличивается при движении справа налево, а также при движении вниз.

Похожие типы металлов группируются в периодической таблице. Например, крайний левый столбец содержит натрий и другие так называемые щелочные металлы. Все они бурно реагируют с неметаллами. Элементы, находящиеся между металлами и неметаллами, называются металлоидами или полуметаллами. Они обладают свойствами как металлов, так и неметаллов. Примерами являются мышьяк и кремний. В середине находятся так называемые переходные металлы. Именно там живут самые знакомые металлы, такие как золото, серебро и медь.

Силовые слова

Подробнее о сильных словах

щелочной металл : любой из шести элементов (цезий, франций, литий, калий, рубидий или натрий), который вступает в реакцию с водой, образуя сильные основания — или щелочи — которые могут нейтрализовать кислоты.

атом : Основная единица химического элемента. Атомы состоят из плотного ядра, содержащего положительно заряженные протоны и незаряженные нейтроны. Вокруг ядра вращается облако отрицательно заряженных электронов.

связь : (в химии) полупостоянное соединение между атомами или группами атомов в молекуле. Он формируется силой притяжения между участвующими атомами. После соединения атомы будут работать как единое целое. Чтобы разделить атомы компонентов, к молекуле должна быть подведена энергия в виде тепла или другого вида излучения.

углерод : Химический элемент, являющийся физической основой всей жизни на Земле. Углерод существует свободно в виде графита и алмаза. Он является важной частью угля, известняка и нефти и способен к самосвязыванию химическим путем с образованием огромного количества химически, биологически и коммерчески важных молекул. (в исследованиях климата)

цезий : Металлический химический элемент с атомным номером 55. Среди множества применений цезий служит основой современных атомных часов и используется во многих фотоэлектрических элементах.

химическое вещество : Вещество, состоящее из двух или более атомов, которые соединяются (связываются) в фиксированной пропорции и структуре. Например, вода — это химическое вещество, образующееся при соединении двух атомов водорода с одним атомом кислорода. Его химическая формула H ₂ O. Химический также может быть прилагательным для описания свойств материалов, которые являются результатом различных реакций между различными соединениями.

химические связи : силы притяжения между атомами, достаточно сильные для того, чтобы связанные элементы функционировали как единое целое. Некоторые из сил притяжения слабы, некоторые очень сильны. Все связи, по-видимому, связывают атомы посредством совместного использования — или попытки поделиться — электронами.

химическая реактивность: Термин, обозначающий легкость, с которой вещество вступает в химические реакции.

медь : Металлический химический элемент того же семейства, что и серебро и золото. Поскольку он является хорошим проводником электричества, он широко используется в электронных устройствах.

кора : (в геологии) внешняя поверхность Земли, обычно состоящая из плотной твердой породы.

делокализованные электроны : электроны атома, молекулы или металла, которые не связаны с конкретным атомом или конкретной ковалентной связью. Вместо этого они свободно бродят. Делокализованные электроны характерны для металлических связей и часто описываются как море электронов.

пластичность : (прил. пластичность) Характеристика вещества (например, металла), позволяющая вытягивать его в проволоку без разрушения.

электричество : Поток заряда, обычно возникающий в результате движения отрицательно заряженных частиц, называемых электронами.

электрон : Отрицательно заряженная частица, обычно вращающаяся вокруг внешних областей атома; также носитель электричества внутри твердых тел.

элемент : Строительный блок некоторой более крупной структуры. (в химии) Каждое из более чем ста веществ, для которых наименьшая единица каждого из них – один атом. Примеры включают водород, кислород, углерод, литий и уран.

инженер : Человек, который использует науку для решения проблем. Глагол «спроектировать» означает разработать устройство, материал или процесс, который решит какую-то проблему или неудовлетворенную потребность. (v.) Для выполнения этих задач или имя лица, которое выполняет такие задачи.

фтор : элемент, впервые открытый в 1886 году Анри Муассаном. Он получил свое название от латинского слова, означающего «течь». Очень реакционноспособный химически, этот элемент практически не использовался в коммерческих целях до Второй мировой войны, когда его использовали для изготовления топлива для ядерных реакторов. Позже он использовался в качестве ингредиентов (фторуглеродов) в хладагентах и ​​аэрозольных пропеллентах. Совсем недавно он нашел широкое применение для изготовления антипригарных покрытий для сковородок, сантехнической ленты и водонепроницаемой одежды.

кузница : (существительное) Печь или цех, где металл обрабатывается и превращается в новые материалы. (глагол) Формировать металлы под воздействием тепла и/или давления или (в просторечии) формировать один элемент из другого под действием сильного тепла и давления внутри звезд.

водород : Самый легкий элемент во Вселенной. В виде газа он бесцветен, не имеет запаха и легко воспламеняется. Это неотъемлемая часть многих видов топлива, жиров и химических веществ, из которых состоят живые ткани. Он состоит из одного протона (который служит его ядром), вокруг которого вращается один электрон.

ion : (прил. ионизированный) Атом или молекула с электрическим зарядом из-за потери или приобретения одного или нескольких электронов. В ионизированном газе или плазме все электроны отделены от родительских атомов.

железо : Металлический элемент, распространенный среди минералов в земной коре и в ее горячем ядре. Этот металл также содержится в космической пыли и во многих метеоритах.

ковкий : То, чья форма может быть изменена, обычно путем удара молотком или другой деформации под давлением. (в социальных науках) Отношения или поведение, которые можно изменить с помощью социального давления или логики.

марганец : Химический элемент с атомным номером 25. Это твердый серый металл переходного ряда. Марганец является важным компонентом специальных сталей.

масса : Число, показывающее, насколько объект сопротивляется ускорению и замедлению — в основном мера того, из какого количества материи состоит этот объект.

металл : Что-то, что хорошо проводит электричество, имеет тенденцию быть блестящим (отражающим) и податливым (это означает, что ему можно придать форму с помощью тепла и без чрезмерного усилия или давления).

металлическая связь: Тип химической связи, которая соединяет атомы металлов вместе. Металлы склонны отдавать электроны, поэтому для этой связи характерны свободные, так называемые делокализованные электроны. Вместе эти субатомные частицы часто называют электронным «морем».

металлический характер: Термин, описывающий реакционную способность металлов из-за их склонности отдавать электроны в химических реакциях. Элементы с высоким металлическим характером легче всего теряют электроны. Из встречающихся в природе элементов цезий обладает наиболее высокими металлическими свойствами. У фтора самое низкое.

металлоиды : Также известные как полуметаллы. Эти элементы имеют некоторые общие свойства как с металлами, так и с неметаллами. В периодической таблице они лежат на границе между металлами и неметаллами. Примерами являются кремний и мышьяк.

модель : имитация реального события (обычно с использованием компьютера), разработанная для предсказания одного или нескольких вероятных исходов. Или человек, который должен показать, как что-то будет работать или выглядеть на других.

расплавленный : Слово, описывающее что-то расплавленное, например жидкий камень, из которого состоит лава.

НАСА : сокращение от Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. Созданное в 1958 году, это американское агентство стало лидером в области космических исследований и стимулирования общественного интереса к исследованию космоса. Именно через НАСА Соединенные Штаты отправили людей на орбиту и, в конечном итоге, на Луну. Он также отправил исследовательский корабль для изучения планет и других небесных объектов в нашей Солнечной системе.

реактивный : (в химии) Склонность вещества принимать участие в химическом процессе, известном как реакция, который приводит к появлению новых химических веществ или изменению существующих химических веществ.

соль : Соединение, полученное путем соединения кислоты с основанием (в результате реакции, при которой также образуется вода). В океане содержится много разных солей, которые в совокупности называются «морской солью». Обычная поваренная соль состоит из натрия и хлора.

небоскреб : Очень высокое здание.

натрий : Мягкий серебристый металлический элемент, который при добавлении в воду взаимодействует со взрывом. Это также основной строительный блок поваренной соли (молекула которой состоит из одного атома натрия и одного атома хлора: NaCl). Он также содержится в морской соли.

спектр : (множественное число: спектры) Диапазон связанных вещей, которые появляются в некотором порядке. (по свету и энергии) Диапазон видов электромагнитного излучения; они охватывают диапазон от гамма-лучей до рентгеновских лучей, ультрафиолетового света, видимого света, инфракрасной энергии, микроволн и радиоволн.

сера : Химический элемент с атомным номером шестнадцать. Сера, один из самых распространенных элементов во Вселенной, является важным элементом для жизни. Поскольку сера и ее соединения могут накапливать много энергии, она присутствует в удобрениях и многих промышленных химикатах.

теория : (в науке) Описание некоторых аспектов мира природы, основанное на обширных наблюдениях, тестах и ​​рассуждениях. Теория также может быть способом организации обширной совокупности знаний, применимых в широком диапазоне обстоятельств для объяснения того, что произойдет. В отличие от общепринятого определения теории, теория в науке — это не просто догадка. Идеи или выводы, основанные на теории, но еще не на достоверных данных или наблюдениях, называются теоретическими. Ученые, которые используют математику и/или существующие данные для прогнозирования того, что может произойти в новых ситуациях, известны как теоретики.

инструмент : Предмет, который человек или другое животное изготавливает или получает, а затем использует для достижения какой-либо цели, такой как добыча пищи, самозащита или уход за собой.

переход : Граница, где одна вещь (параграфы, экосистемы, стадия жизни, состояние материи) изменяется или превращается в другую.

переходная мета л: Также известны как переходные элементы . Эти металлы находятся в центре таблицы Менделеева. По сравнению с другими элементами, их свойства более непредсказуемы. Эта непредсказуемость связана с тем, что их валентные электроны расположены в секции электронной оболочки, известной как д блок. Меркурий является одним из примеров.

валентность : (в химии и физике) Электроны атома, участвующие в химической связи. Обычно валентные электроны – это самые внешние электроны (те, которые вращаются дальше всего от ядра).

Цитаты

Подкаст:​ ​ Материализм: Подкаст по материаловедению. Что на самом деле потопило Титаник? 18 июня 2021 г.​.

Книга: NJ Tro. Химия: молекулярный подход, издание AP. Пирсон, 2014.

Журнал : K. Felkins et al. Королевский почтовый корабль «Титаник»: металлургическая авария заставила ночь вспомнить? ДжОМ.