Можно ли в воде расплавить свинец: Можно ли расплавить свинец в воде?
alexxlab | 19.02.2023 | 0 | Разное
Плавление и отвердевание кристаллических тел. Школьный курс физики
Главная | Физика 8 класс | Плавление и отвердевание кристаллических тел
Передавая телу энергию, можно перевести его из твёрдого состояния в жидкое (например, расплавить лёд), а из жидкого — в газообразное (превратить воду в пар).
Если газ отдаёт энергию, то может превратиться в жидкость, а жидкость, отдавая энергию, может превратиться в твёрдое тело.
Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое называют плавлением.
Чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его до определённой температуры.
Плавление олова в стальной ложке
Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.
Одни кристаллические тела плавятся при низкой температуре, другие — при высокой. Лёд, например, можно расплавить, внеся его в комнату. Кусок олова или свинца — в стальной ложке, нагревая её на спиртовке.
Из таблицы 3 видно, в каких широких пределах лежат температуры плавления различных веществ.
Таблица 3. Температура плавления некоторых веществ
(при нормальном атмосферном давлении)
| Вещество | tпл, °C |
| Водород | -259 |
| Кислород | -219 |
| Азот | -210 |
| Спирт | -114 |
| Ртуть | -39 |
| Лёд | 0 |
| Цезий | 29 |
| Калий | 63 |
| Натрий | 98 |
| Олово | 232 |
| Свинец | 327 |
| Янтарь | 360 |
| Цинк | 420 |
| Алюминий | 660 |
| Серебро | 962 |
| Латунь | 1000 |
| Золото | 1064 |
| Медь | 1085 |
| Чугун | 1200 |
| Сталь | 1500 |
| Железо | 1539 |
| Платина | 1772 |
| Осмий | 3045 |
| Вольфрам | 3387 |
Например, температура плавления металла цезия 29 °С, т.
е. его можно расплавить в тёплой воде.
Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называют отвердеванием или кристаллизацией.
Чтобы началась кристаллизация расплавленного тела, оно должно остыть до определённой температуры.
Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.
Опыт показывает, что вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. Например, вода кристаллизуется (а лёд плавится) при 0 °С, чистое железо плавится и кристаллизуется при температуре 1539 °С.
Вопросы:
1. Какой процесс называют плавлением?
2. Какой процесс называют отвердеванием?
3. Как называют температуру, при которой вещество плавится и отвердевает?
Упражнения:
Упражнение № 11
1. Будет ли плавиться свинец, если его бросить в расплавленное олово? Ответ обоснуйте.
2. Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить цинк? Ответ обоснуйте.
3. Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?
Задания:
1. Какой из металлов, приведённых в таблице 3, самый легкоплавкий; самый тугоплавкий?
2. Сравните температуры плавления твёрдой ртути и твёрдого спирта. У какого из этих веществ температура плавления выше?
Предыдущая страницаСледующая страница
Температура плавления свинца и олова, характеристики металлов, таблицы температур плавления
by Realist
Полезно знать
Свинец — легкоплавкий металл, поэтому расплавить его довольно просто, даже не имея специального оборудования. Главное, что нужно знать — какова температура плавления свинца. От этого зависит выбор емкости, в которой будет происходить плавка. Для свинца подойдет обычная консервная банка, так как жесть для нее изготавливают из стали, которая плавится при температуре в несколько раз больше, чем у выплавляемого металла.
Содержание статьи
- 1 Свинец и его свойства
- 2 Характеристика олова
- 3 Припои для пайки
- 3.1 Оловянно-свинцовые припои
- 3.2 Температуры плавления припоев (в °С). Таблица 1
- 4 Плавление металлов
- 4.1 Температуры плавления металлов (в °С). Таблица 2
Свинец и его свойства
Грязно-серый цвет этого металла — результат того, что в атмосфере на его поверхности за короткое время образуется окисная пленка. Именно она придает такой невзрачный вид свинцу. Однако, если несколько раз провести напильником по поверхности металла, то под тонким слоем оксидной пленки станет видна блестящая поверхность с голубоватым оттенком. Это очень мягкий и тяжелый материал, он почти в полтора раза тяжелее стали. Плотность свинца — 11,34 г/куб.см, а плотность железа — 7,80 г/куб.см.
Свинец был открыт в древности примерно 4000 — 4500 лет до нашей эры.
В современной промышленности его получение происходит в основном металлургическим способом из свинцовых руд и концентратов.
У свинца низкая температура плавления — всего 327 °C, а температура кипения — 1749 °C. Следует учитывать токсичность свинцовых паров и то, что этот химический элемент плохо выводится из организма. Чем больше нагревается расплавленный свинец, тем больше он испаряется. Поэтому помещение, в котором происходит плавка, должно хорошо проветриваться.
Именно благодаря невысокой температуре плавления свинец используют при изготовлении мягких припоев вместе с оловом.
Характеристика олова
Плавится при 232 °C, кипит при 2600 °C, отлично сплавляется с разными металлами, благодаря высокой пластичности хорошо поддается ковке. Паяльное олово используется в качестве припоя, так как оно хорошо смачивает металлы. Промышленное получение олова значительно сложнее чем свинца, поэтому оно гораздо дороже.
В отличие от свинца олово выглядит гораздо привлекательнее. Этот серебристо-белый металл безопасен для здоровья человека. Оловом часто покрывают поверхности металлических изделий в местах, где они контактируют с пищей: посуду, консервную жесть, пищевую фольгу и другие. Однако оловянная пыль и пары при вдыхании могут вызвать опасное влияние на человеческий организм. Кроме производства тары для продуктов питания, олово широко используется в разных припоях и других сплавах, например, в антифрикционных и подшипниковых. Этот материал значительно легче свинца, его плотность 7,3 г/куб.см.
Олово полиморфно, то есть оно может существовать в различных модификациях в зависимости от температуры. При температуре ниже 13 °C белое олово (β-модификация) переходит в серое олово (α-модификацию). В результате этого фазового перехода блестящие оловянные изделия рассыпаются в порошок серого цвета.
Причем при контакте с порошком белое олово как бы заражается от него и превращается в серое. Такое явление получило название «оловянная чума».
По некоторым данным, именно оно стало главной причиной гибели экспедиции Роберта Скотта на Южный полюс. Керосин, хранившийся на промежуточных складах, вытек из канистр, пропаянных по швам оловом, которое рассыпалось в порошок на морозах Антарктики. Таким образом, члены экспедиции остались почти без топлива.
Припои для пайки
Припои классифицируют по разнообразным характеристикам: степени плавления при пайке, способу изготовления, основному металлу, способности к флюсованию и др. По температуре расплавления припои бывают:
- Легкосплавные, плавятся при менее 145 °C.
- Мягкие, плавятся при температуре от 145 °C до 400 °C.
- Твердые, температура плавления выше 400 °C.
Легкосплавные применяют для пайки материалов критичных к перегреву, можно назвать такие марки, как сплав Ньютона, сплав Гутри, сплав Вуда, ПОСВ 32−15−53.
Мягкие применяют для лужения и пайки швов посуды, электроаппаратуры, печатных плат, трубок теплообменников. Самые распространенные из них это оловянно-свинцовые (см. табл.1).
Твердые припои дают высокую прочность соединения и применяются для пайки несущих конструкций. К этим припоям относятся медно-цинковые (ПМЦ-36, ПМЦ-48, ПМЦ-54), серебряные (ПСр72, ПСр70, ПСр50, ПСр50Кд, ПСр12М) и другие.
Оловянно-свинцовые припои
Сплав олова со свинцом с содержанием олова от 10 до 90% называется припоем ПОС. Можно привести следующие обозначения марок таких припоев:
- ПОС40 — содержит 40% олова, остальное — свинец, плавится при 235 градусах, применяется в промышленности для лужения и пайки электроаппаратуры, изделий из оцинкованной стали;
- ПОС90 — 90% олова, 10% свинца, расплавляется при 222 градусах, нашел свое применение при изготовлении посуды и медицинской аппаратуры;
- ПОССу 30−0,5 — 30% олова, 0,5% — сурьма, остальное — свинец, жидким становится при 255 градусах, служит для лужения и пайки листов цинка, обычной и нержавеющей стали, проводов, радиаторов.
В зависимости от процентного соотношения олова и свинца изменяется температура плавления разных марок припоя.
Температуры плавления припоев (в °С). Таблица 1
| Марка припоя | Температура начала плавления | Интервал затвердения | Температура полного расплавления |
|---|---|---|---|
| ПОС10 | 268 | 31 | 299 |
| ПОС30 | 183 | 73 | 256 |
| ПОС40 | 183 | 52 | 235 |
| ПОС50 | 183 | 26 | 209 |
| ПОС90 | 183 | 39 | 222 |
| ПОССу 30−0,5 | 183 | 72 | 255 |
| ПОССу 40−0,5 | 183 | 52 | 235 |
| ПОССу 10−2 | 268 | 17 | 285 |
| ПОССу 30−2 | 185 | 65 | 250 |
| ПОССу 40−2 | 185 | 44 | 229 |
Плавление металлов
Плавление — это процесс перехода вещества из твердого состояния в жидкое.
В отличие от сплавов, у чистых металлов плавление и затвердевание (кристаллизация) происходит при неизменной строго определенной температуре. По ней различают металлы:
- легкоплавкие
- среднеплавкие — от 600 °C до 1600 °C;
- тугоплавкие — свыше 1600 °C.
В таблице 2 указано, при какой температуре плавится свинец, при какой температуре плавится олово и другие металлы.
Температуры плавления металлов (в °С). Таблица 2
| Металл | Температура плавления |
|---|---|
| Ртуть | -39 |
| Калий | 64 |
| Олово | 232 |
| Свинец | 327 |
| Алюминий | 660 |
| Золото | 1064 |
| Железо | 1539 |
| Платина | 1772 |
| Иридий | 2447 |
| Вольфрам | 3420 |
Свинец (Pb) и вода
- Дом
- Периодическая таблица
- Элементы и вода
- Свинец в воде (Pb + h3O)
Морская вода содержит следовые количества свинца (2-3 ppt). В среднем реки содержат от 3 до 30 частей на миллиард. Фитопланктон содержит примерно 5–10 частей на миллион свинца (сухая масса), пресноводная рыба — примерно 0,5–1000 частей на миллиард, а устрицы — примерно 500 частей на миллиард. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) установила допустимый предел содержания свинца в 50 частей на миллиард в 1995, который в 2010 г. снизился до 10 ppb. При нормальных условиях свинец не вступает в реакцию с водой. Однако при контакте свинца с влажным воздухом реактивность с водой возрастает. На поверхности металла образуется небольшой слой оксида свинца (PbO). В присутствии кислорода и воды металлический свинец превращается в гидроксид свинца (Pb(OH) 2 ): 2Pb(s)+ O 2 (г) + 2H 2 O(l) -> 2 Pb(OH) 2 (s) Элементарный свинец не растворяется в воде при обычных условиях (20 o C, и давление = 1 бар). В прежние времена часто применялись свинцовые водопроводные сооружения, которые все еще могут присутствовать в старых зданиях. Свинец из труб может частично растворяться в протекающей воде. Свинец может связываться с карбонатом, поэтому в жесткой воде растворяется меньшее количество свинца. Внутри труб образуется слой труднорастворимого щелочного карбоната свинца. Свинец и соединения свинца обычно являются токсичными загрязнителями. Наиболее вредны в экотоксикологическом отношении соли свинца(II) и органические соединения свинца. Соли свинца относятся ко 2 классу опасности для воды и, следовательно, вредны. В организме человека содержится приблизительно 120 мг свинца. Около 10-20% свинца всасывается в кишечнике. Симптомы чрезмерного воздействия свинца включают колики, пигментацию кожи и паралич. Как правило, последствия отравления свинцом носят неврологический или тератогенный характер. Удаление свинца из воды может быть обеспечено с помощью коагуляции, песчаной фильтрации и ионного обмена. Кроме того, могут применяться активированный уголь, фильтрация через среду KDF и обратный осмос. Литература и другие элементы и их взаимодействие с водой |
Однако он может встречаться растворенным в воде в виде PbCO 3 или Pb(CO 3 ) 2 2-. Хорошо известным примером водорастворимого соединения свинца является сахар свинца (ацетат свинца (II)), который получил свое название из-за своей сладкой природы. 
Этот слой действует как защитное покрытие для нижележащего свинца труб. Римляне часто на праздники наполняли трубы вином, в результате чего слой растворялся и образовывался свинцовый сахар. 
То же самое относится к соединениям свинца, таким как ацетат свинца, оксид свинца, нитрат свинца и карбонат свинца. 
Органический свинец вызывает некроз нейронов. Неорганический свинец вызывает дегенерацию аксонов и демиелинизацию. Оба вида свинца могут вызывать отек и гиперемию головного мозга. Органические соединения свинца всасываются быстрее и поэтому представляют больший риск. Органические производные свинца могут быть канцерогенными. Женщины, как правило, более подвержены отравлению свинцом, чем мужчины. Свинец вызывает нарушение менструального цикла, бесплодие и самопроизвольный аборт, а также увеличивает риск мертворождения. Плоды более восприимчивы к отравлению свинцом, чем матери, и, как правило, плоды даже защищают матерей от отравления свинцом. Давным-давно свинец применялся как мера контроля над рождаемостью, например, как спермицид, и для аборта. 
Еще из «Элементы и вода»
Алюминий в воде (AL + h3O)
Аргон в воде (Ar + h3O)
Мышьяк в воде (As + h3O)
Бор в воде (B + h3O)
Кальций в воде (Ca + h3O)
Хром в воде (Cr + h3O)
Гелий в воде (He + h3O)
Йод в воде (I + h3O)
Железо в воде (Fe + h3O)
Литий в воде (Li + h3O)
Магний в воде (Mg + h3O)
Никель в воде (Ni + h3O)
Азот в воде (N + h3O)
Кислород в воде (O2 + h3O)
Калий в воде (K + h3O)
Кремний в воде (Si + h3O)
Серебро в воде (Ag + h3O)
Натрий в воде (Na + h3O)
Стронций в воде (Sr + h3O)
Олово в воде (SN + h3O)
Титан в воде (Ti + h3O)
Цинк в воде (Zn + h3O)
Мышьяк в воде
Металл, плавящийся в горячей воде
Как я держу серебристая металлическая проволока в дымящейся горячей воде, капли жидкого металла образуются и падают в блестящую лужу на дне стакана.
То, что раньше было толстой сплошной проволокой, теперь превратилось в лужу расплавленного металла. Никаких паяльников, пламени или факелов, только чашка с горячей водой.
Поскольку жидкий металл имеет температуру всего 144° по Фаренгейту (62° по Цельсию), мы можем залить его в пластиковые формы, предназначенные для изготовления свечей или мыла.
На рисунке ниже около фута провода находится рядом с линейкой. Провод поставляется в толстой виниловой трубке, поэтому на картинке он выглядит больше, чем его реальная толщина 1/8 дюйма. Несколько дюймов были расплавлены и вылиты в пластиковую форму. Белая скрепка с пластиковым покрытием была вставлена в форму до того, как металл затвердел, просто для развлечения.
Металл очень хорошо подходит для заполнения всех закоулков и углов в форме, чтобы точно воспроизводить предметы, такие же тонкие, как отпечатки пальцев.
Ниже приведены некоторые изделия, которые мы отливали из металла, используя только горячую воду.
Что это за штука?
Металл представляет собой смесь висмута, олова и индия. Мы называем его Field’s Metal . Индий — это металл, внешне похожий на серебро, но примерно в два раза дороже. Он имеет особое применение в научной аппаратуре благодаря своим интересным свойствам, таким как способность прилипать к стеклу. Это позволяет вам «припаивать» вещи прямо к стеклу и делать хорошее уплотнение металла к стеклу для работы с вакуумом.
Есть много сплавов, которые плавятся при низких температурах.
Они называются легкоплавкими сплавами . Возможно, вы слышали об известном экземпляре под названием Wood’s Metal . Металл Вуда представляет собой смесь 50% висмута, 25% свинца, 12,5% олова и 12,5% кадмия. Он плавится при температуре 158° по Фаренгейту (70° по Цельсию).
Кадмий и свинец являются токсичными металлами. Благодаря использованию нетоксичных металлов, таких как индий, олово и висмут, металл Филда можно безопасно использовать в качестве игрушки. Он плавится и при более низкой температуре.
Индий не является бытовым материалом, и его трудно найти.
Коммерческие поставщики обычно имеют минимальные заказы в диапазоне десяти фунтов или более, в результате чего минимальная стоимость достигает нескольких сотен долларов.
По этой причине мы изготовили партию металла Филда, отлили из него провода и сделали его доступным для экспериментаторов в нашем каталоге в доступных количествах.
Легкоплавкие сплавы используются в некоторых довольно распространенных изделиях. Они используются в спринклерных системах пожаротушения в офисных зданиях, где металл плавится, если температура становится слишком высокой, и позволяет воде разбрызгиваться. Они также используются во всплывающих таймерах в индюках. Кусок твердого металла удерживает пластиковый флажок на пружине. Когда температура подходящая, металл плавится, и пружина выдвигает флаг на обозрение.
Как он это делает?
Температура плавления сплава часто сильно отличается от температуры плавления чистых металлов, из которых он изготовлен. Висмут плавится при 519,8° F (271,3° C).
Олово плавится при 447,8° F (231,8° C).
Свинец плавится при температуре 620,6° F (327,5° C).
Индий плавится при 312,8° F (156,6° C).
Чистые вещества имеют высокую температуру плавления. Чистое вещество – это либо элемент, либо химическое соединение. Смеси плавятся в диапазоне температур.
В смеси элементов некоторые из них будут реагировать вместе, образуя соединения. Соединения состоят из точных пропорций одного атома к другому, таких как один к одному, два к одному, три к двум и т. д. Любой избыток одного элемента над другим не будет реагировать и останется в смеси как чистый элемент.
Поэтому смеси имеют более широкую температуру плавления.
Один химикат плавится при одной температуре, а другой плавится при более высокой температуре. Только когда все они растают, вы получите настоящую жидкость.
Что заставляет вещество плавиться при данной температуре, так это то, насколько сильно молекулы материала связываются друг с другом. Иногда два элемента объединяются, образуя соединение, которое прочно связывается между собой. Это повысит температуру плавления. В других случаях образовавшееся соединение не связывается с собой так легко, как это делают чистые элементы. Это соединение будет иметь более низкую температуру плавления, чем любой из чистых элементов. Соединения не ограничиваются двумя элементами. Иногда многие элементы объединяются в одно соединение.
В электронике одним из предпочтительных припоев является эвтектическая смесь свинца и олова.
По весу там всего около 63% олова и 37% свинца. Он плавится при температуре 361° по Фаренгейту (183° по Цельсию).
Атомный вес свинца 207,2.
Атомный вес олова 118,71.
Если бы на каждые три атома олова приходился один атом свинца, соотношение было бы:
207,2
------------------ = 36,78% свинца
207,2 + 3 х 118,71
и
3 х 118,71
------------------ = 63,22% олова
207,2 + 3 х 118,71
Таким образом, химическая формула соединения PbSn 3 .
Другой эвтектический сплав представляет собой смесь свинца и сурьмы. На каждый атом сурьмы приходится четыре атома свинца. Точки плавления:
Свинец (Pb): 327° Цельсия
Сурьма (Sb): 630° Цельсия
Сплав (SbPb 4 ): 246° Цельсия
В эвтектическом сплаве магния и свинца есть два атома магния на каждый атом свинца:
Свинец (Pb): 327° Цельсия
Магний (Mg): 651° Цельсия
Сплав (PbMg 2 ): 530° Цельсия
Сделайте свой собственный легкоплавкий сплав
Легкоплавкий сплав можно сделать из висмута, свинца и олова.
Свинец токсичен, поэтому с этим сплавом следует обращаться осторожно, его нельзя использовать рядом с едой и нельзя рассматривать как игрушку. Вместо этого для игрушек используйте Металл Филда.
Висмут можно найти в магазинах спортивных товаров в виде дроби для дробовиков. Предпочтительнее использовать свинцовую дробь, потому что она не токсична и не загрязняет воду, в которую стреляют охотники на уток.
Поскольку некоторым из наших читателей было трудно найти висмут (особенно за пределами США), мы поставляем его в нашем каталоге.
Свинец и олово нетрудно найти по отдельности, но особенно легко их найти вместе в виде припоя.
Для наших целей мы будем использовать немного менее распространенный вид припоя. Припой обычно производится в эвтектических пропорциях или в почти эвтектической форме 60% олова, 40% свинца. Но некоторые припои доступны в противоположном соотношении — 60% свинца и 40% олова. Это форма, которая нам нужна (если вы не можете получить свинец и олово по отдельности).
Эвтектическая форма сплава висмут-свинец-олово содержит 52,53% висмута, 32,55% свинца и 14,92% олова по весу. Это соединение Bi 8 Pb 5 Sn 4 .