Удельный вес благородных металлов
Удельным весом металлов (УВМ) называется характеристика, которая определяет соотношение веса однородного материала к объему изделия. Данная характеристика учитывается при проектировании металлических конструкций и конструировании деталей, расчетах работы механизмов и нагрузок на опоры. Дело в том, что у деталей и конструкций одинакового размера и формы, но изготовленных из разных сплавов, будет разное ускорение и показатели массы. Абсолютный вес металла без пор и неметаллических включений рассчитывается по формуле Y=P/V, где Y — удельный вес, Р — плотность вещества, V — объем.
Существует три системы расчетов удельного вес металла - УВМ:
● СГС (дин/смЗ). Диной обозначают силу, которая придает ускорение 1см/с2 телу массой 1г. Эту методику разработали в 1832 г, но позже признали сложноприменимой и прекратили ее использование в инженерных расчетах. Сейчас этот метод продолжает использоваться в научных экспериментах.
● СИ (Н/мЗ). Это методика учета основана на обозначении физических характеристик. В формуле используются следующие значения — сила тяжести на 1 мЗ объема.
● МКГСС (кГ/мЗ). Данный метод расчетов не принят госстандартами, но применяется в различных отраслях промышленности из-за приборов, которые функционируют в МКГСС.
Единицы измерения разных систем легко конвертируются: 0,1дин/смЗ=1Н/мЗ=0,1021кГ/мЗ. В металлургической отрасли для удобства расчетов применяются обозначения в смЗ и мЗ. Тип обозначения зависит от ценности материала. УВМ иногда путают с плотностью, так как они вычисляются по похожим формулам. Разница между ними в том, что плотность можно рассчитать для любых физических тел, а удельный вес — только для плотных материалов, которые не имеют в своем составе инородных включений.
Подробнее об удельном весе металлов
Все виды металлов и сплавов, применяемые в различных отраслях промышленности, имеют определенные характеристики, от которых и зависит УВМ. Чтобы понимать, как рассчитывается этот параметр, нужно учитывать характеристики материала. Металлом называется вещество, которое имеет определенный химический состав, обладает определенными показателями прочности, теплоемкости, текучести, линейного расширения, температурой плавления и температурой кипения. Самое большое значение в промышленности имеют черные и цветные металлы — углеродистая, низкоуглеродистая, легированная сталь, чугун, жаропрочные, жаростойкие и кислотостойкие сплавы, титан, медь, алюминий, олово, серебро, вольфрам и сплавы на их основе.
Черные металлы, железо удельный вес
В эту группу входят сплавы на основе железа и углерода, легированные магнием, никелем, кремнием, хромом и другими металлами. Это белый, серый и ковкий чугун, а также сталь конструкционных, инструментальных и нержавеющих марок.
Чугуном называются сплавы железа с углеродом, которого в составе сплава должно быть не менее 2,13%. Эти сплавы отличают хорошие литейные свойства, а также имеют высокие показатели прочности, устойчивости к деформации под действием внешних факторов. Из чугуна отливают детали и элементы конструкций, предназначенных для длительной эксплуатации в условиях значительных нагрузок.
Показатели удельного веса золота и других металлов
Для каждого металла присущи определенные физические и химические свойства. Именно они определяют их удельный вес и плотность. Так, чистое золото – металл, обладающий повышенной тяжестью и не менее высокой плотностью – 19,32 г/см3. Этот показатель ставит золото на седьмое место среди всех металлов.
Разные системы применяют отличные единицы измерения: СИ = Н/М3, МКСС = 1 кг/м3, СГС = 1 дин/см3. Кроме этого удельный вес золота выражается в граммах на один кубический сантиметр. Это внесистемная единица измерения.
Что такое удельный вес?
Сегодня мы говорим именно о благородных (драгоценных металлах). В ювелирном деле их используют всего четыре:
- Золото;
- Платина;
- Серебро;
- Полублагородная медь.
Начнем с того, что все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но вылитые из разных металлов имеют разную массу. Масса изделия напрямую зависит от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе (кг/м3) — это удельная плотность. Удельный вес — то же самое, что плотность. То есть величина, которая является отношением веса к объёму. Формула вычисления: Y=P/V, где Р — вес, а V — плотность.
В ювелирном деле практически никогда не используются металлы в первозданном виде. Вероятность встретить украшение из чистого золота — мизерна. Почему? Потому что это непрактично. Чистый металл слишком мягкий, если вылить украшение из 100% золота — оно будет гнуться и деформироваться. Поэтому каждый из драгоценных металлов требует усовершенствования. Чтобы увеличить прочность и износостойкость, добавить блеска и видоизменить оттенок, ювелиры используют лигатуру, то есть примеси. Сплав с добавлением примесей имеет уже другой удельный вес, который отличается от удельного веса чистого золота, серебра и платины.
В качестве лигатуры используют:
- медь;
- никель;
- серебро;
- цинк;
- палладий;
- индий;
- германий.
Физические свойства
Благородный металл обладает следующими физическими характеристиками:
- повышенной прочностью;
- тепло- и электропроводностью;
- пластичностью;
- ярким характерным блеском.
Основная особенность золота – его инертность. Благодаря ей, металл получил призвание благородного. Инертность препятствует окислению, поэтому золотые ювелирные украшения столетиями сохраняют свой первоначальный вид.
Пожалуй, единственным недостатком золота является его мягкость. Она компенсируется за счет добавления в сплавы различных примесей. За счет нее золото становится более твердым, но, вместе с тем, изменяются его основные характеристики: температура плавления и плотность.
Кроме мягкости, золото обладает повышенной тяжестью. Для расчета веса одного куба золота разработаны специальные формулы и таблицы, где представлены такие же показатели для разных металлов.
Благодаря тяжелому удельному весу добыча золота существенно облегчается за счет возможности отмывать крупицы металла от более меньших по массе крупиц песка и глины, которые содержатся в воде.
Удельный вес золота, серебра и платины
От количества и состава примесей в изделии зависит проба. Проба — это количество чистого драгоценного металла в изделии. Например, в 585 пробе золота показатель чистого металла — 58,5%. Остальные 41,5% — примесь из других металлов.
Удельный вес чистого золота —
19,32 г/см3. Самая распространенная проба золота — 585. Удельный вес золота 585 пробы — колеблется от 12,85 г/см3 до 14,76 г/см3, в зависимости от оттенка и состава примесей. У белого золота плотность еще ниже, потому что благородный белый цвет выводиться благодаря смеси обычного желтого золота с большим количеством серебра.
Температура плавления золота — 1 064°C
Удельный вес чистого серебра
— 10,5 г/см3. Серебро тверже золота, но пластичнее — оно легче поддается обработке, что говорит о меньшей износостойкости этого металла. Серебряные украшение легче царапаются и гнуться. Самая распространенная проба серебра для украшений — 925.
Температура плавления серебра — 961,8°C
Удельный вес чистой платины
— 21,45 г/см3. Платина — самый прочный ювелирный металл, поэтому она не нуждается в большом количестве лигатуры. Самая распространенная проба платины для украшений — 950, то есть практически “чистая”. Ее удельная плотность составляет 21,05г/см3.
Температура плавления платины — 1769° С
Многие тяжёлые металлы
, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека
микроэлементами
. С другой стороны,
тяжёлые металлы
и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как
токсичные металлы
. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов [5] .
Читать также: Как пользоваться угломером слесарным
Металлы платиновой группы
Палладий — серебристо-белый металл, его цвет очень напоминает платину. Плотность палладия составляет 12,16 г/см. Температура плавления — 1554,5°С. Палладий обладает хорошей ковкостью и тягучестью, но его износостойкость хуже, чем у платины. Для изготовления ювелирных украшений обычно применяют сплав палладия 850-й пробы, где 85% палладия, 13% серебра и 2% никеля.
Родий — металл бледно-голубого цвета с плотностью 12,4 г/см3. Температура плавления — 1966° С. Родий активно используют в ювелирном деле для покрытия украшений из серебра и белого золота. Тончайший слой наносится электролитическим способом, усиливает блеск и защищает изделие от потускнения.
— металл серебристо-белого цвета с плотностью 12,26 г/см. Получается в процессе переработки и очистки сырой платины. Рутений хрупкий, поэтому не применяется в промышленности, зато в незначительных количествах его используют ювелиры в сплавах с платиной.
Иридий встречается в платиновых рудах, получается при переработке и очистке сырой платины. Это хрупкий металл серебристо-серого цвета, химически очень стойкий, тяжелый и твердый. Плотность иридия — 22,42 г/см3, температура плавления — 2454° С. В ювелирном деле применяют платиноиридиевый сплав, содержащий 5-10% иридия.
Воздействие на организм человека
Ртуть считают ядовитым веществом и это так, но отравляющее действие заметно не сразу и моментального летального исхода не вызывает.
При длительном соприкосновении кожи с ртутью возможны появления ожогов и покраснение эпидермиса. Но поверхностное воздействие не так страшно, ведь ее используют даже при приготовлении мыла. Моющие вещества с ртутью могут вызывать аллергические реакции и сухость кожи. Опасность жидкого металла кроется в парах. Даже при комнатной температуре ртуть быстро испаряется, а пары ее токсичны. При попадании через дыхательные пути (сильно раздражает слизистые, вызывая затруднение дыхания) в кровь, ртуть вызывает токсическое отравление, сопровождающееся головными болями, раздражительностью и агрессией, дрожью в руках, постоянными бессонницами и другими осложнениями.
Плотность металлов показана в возрастающей последовательности:
Именно поэтому три абсолютно идентичных по площади и объему украшения из золота, серебра и платины весят по-разному. Чем плотнее материал, тем больше его нужно. Этот момент должны учитывать все, кто собирается сделать индивидуальный заказ на изготовление украшения — играет роль не только цена за грамм драгоценного металла, но и его удельный вес.
Теперь вы знаете, что это такое и сможете избежать неприятного сюрприза при оглашении цены. Оставайтесь вместо со Zlato.ua, мы готовим для вас еще много полезных лайфхаков!
Нажмите чтобы прочитать более старый материал!
Увидели потрясающее колечко в белом золоте и хотите заказать такое же, но в красном оттенке металла? Или понравившуюся модель обручальных колец классической 585 пробы хотите сделать для себя из платины? Современные ювелиры создают украшения на любой вкус: в широкой палитре и дизайне. Но очень часто цена изделия на заказ становится сюрпризом и превышает ожидания. Здесь играет роль не только цена драгметалла за грамм, но и его удельный вес. Что это за характеристика и зачем знать если не ее формулу, то как она влияет на цену? Эксперты Zlato.ua расскажут легко о сложном и объяснят, почему внешне одинаковые изделия имеют разный вес?
У одинаковых по дизайну колье из золота — разный вес и цена
Что такое удельный вес драгоценного металла
Удельная плотность (кг/м3) – отношение объема сплава к его массе.
Удельный вес – вес единицы объема безусловного плотного (непористого) металла. Это отношения веса к объему металла в чистом виде. Формула: Y=P/V, при этом Р — вес элемента, V — плотность.
Металлы непрактично использовать для изготовления украшений в чистом виде. Например, золото и серебро слишком мягкие для этого. Каждый из драгоценных металлов требует усовершенствования: чтобы увеличить его прочность и износостойкость, изменить оттенок. Все эти процедуры влияют на пробу и как итог — цену готового изделия.
Проба – количество чистого драгоценного металла в изделии. Например, в 585 пробе золота показатель чистого металла — 58, 5%, остальное – это лигатура. Сплав с добавлением других металлов имеют свой удельный вес, который отличается от удельного веса чистого золота, серебра или платины. В качестве добавки выступают медь, никель, цинк, серебро, палладий, индий, германий. После этого характеристики металла меняются: от температуры плавления до плотности.
Кольцо одного размера с одинаковыми параметрами из золота, серебра и платины будет иметь разную массу. Делая украшение на заказ, стоит учитывать это.
Кольцо из белого золота, желтого и платины
Плотность золота, серебра и платины
Удельный вес чистого золота 999 пробы 19,32 г/см3, а примесей в нем всего 0,01%. Для 585 пробы это значит, что есть 58,5% золота, и 41,5% других металлов (которые добавили для твердости и блеска украшения). Добавленные металлы имеют другую плотность, чем золото.
Золото 585 пробы имеет плотность от 12,85 г/см3 до 14,76 г/см3 в зависимости от оттенка и состава лигатуры (у белого плотность ниже). Это означает, что слиток золото весит в 12,85 раз больше, чем равный объем воды. Плотность жидкого золота меньше, чем твёрдого, и составляет 17 г/см3.
Шар из чистого золота (999 проба) диаметром 46,237 мм весит один килограмм. А двухлитровая бутылка из пластика с золотым песком имеет массу около 32 кг
Плотность золота в зависимости от оттенка сплава
Плотность чистого серебра
– 10,5 г/см3. Оно тверже золота и тяжелее стали. Серебро легко поддается обработке, но это же снижает его износостойкость. Для прочности к нему придают медь. Стандартное серебро для ювелирных украшений имеет 925 пробу.
Серебряные слитки в 1 килограмм получаются большими по объему, чем золотые
Платина – самый твердый и прочный материал. Металл тяжело поддается обработке, но, к примеру, крапаны в кольце из нее, удерживающие камень, не расшатываются. 999 проба имеет плотность 21,45 г/куб.см. 950 проба платины в украшениях имеет общий удельный вес 21,05 г/куб.см.
В производстве украшений удельный вес платины составляет от 85% до 95%. Это означает, что изделие практически полностью сделано из драгоценного металла.
Пример: три абсолютно одинаковых по объему и площади гладкие кольца без вставок кольца из серебра, золота и платины будут иметь разный вес. Платина плотнее белого золота, поэтому для создания одинаковых обручальных колец из платины потребуется больше, соответственно это влияет на цену.
Тем, кто желает заказать золотое кольцо из золота по прототипу из платины, стоит учитывать, что на современном рынке драгметаллов первый металл с 2015 года опережает по стоимости второй на $10 за грамм. Это стоит знать при рассчете цены.
Преимущества латуни
Латунь отлично зарекомендовала себя как сплав эластичного типа с высокой стойкостью к коррозии. Детали, сделанные из этого материала, долговечны и надежны в применении.
Особенно ценится латунь среди производства холодильной продукции и пищевой промышленности, благодаря обеспечению бесперебойной и эффективной эксплуатации оборудования, сделанные с помощью этого материала, а также значительному снижению затрат в сравнении с применением меди. Также латунь часто используется в автомобильной, судостроительной и авиационной промышленности.
Если говорить про строительные работы, то, латунь широко применяется в производстве сантехнической продукции, в гравировочных работах, а также для отделки фасадов и обустройства внутренних помещений зданий.
Как самостоятельно определить удельный вес золота + таблица весов по пробам
Серебро — драгметалл, который считается благородным, потому что он не вступает в реакции с окружающей средой в нормальных условиях. Но металл ценится не только поэтому. Часто серебро используют в промышленности, поскольку оно имеет химические и физические свойства, которые ценятся на производстве. Например, удельный вес серебра, его теплопроводность и электропроводность, а также ковкость — одни из самых необходимых качеств для металла.
Плотность серебра в зависимости от марки
Нахождение в природе
Серебро на 65 месте по распространённости среди элементов, находящихся в земной коре. Из драгоценных металлов оно встречается наиболее часто. Содержание серебра в земной коре составляет примерно 0,075 г на одну тонну породы. Этот показатель больше в 20 раз, если сравнивать с золотом или платиной. В разных местах серебро находится в разных количествах. Обычно это значение варьируется в пределах 0,05−1 грамма на тонну.
Но могут происходить и разные геологические процессы, которые увеличивают концентрацию белого металла до 1 кг на тонну породы. Например, есть месторождение под названием «Голцовое». Оно находится в Магаданской области. В этом руднике концентрация серебра достигает 1,2 кг на одну тонну.
Драгоценный металл можно найти и в морской воде, где его количество на порядок выше, чем золота. В среднем это значение составляет 0,00004 г на кубометр.
Химическая активность материала обуславливает то, что его довольно трудно найти в чистом виде. Но в истории были случаи, когда люди находили по-настоящему огромные самородки. В штате Колорадо в 1894 году нашли самый большой кусок серебра, который весил 1065 кг. После переплавки удалось получить 835 кг чистого вещества. На сегодняшний день оно бы стоило более полумиллиона долларов США.
В природе существует почти 60 минералов, в которых находится серебро. Зачастую этот элемент входит в сульфидные руды цинка, сурьмы, висмута, меди и свинца. Также металл всегда есть в золотых рудах.
Мировые залежи
Серебро добывают из принципиально разных видов месторождений. Таких типов есть всего два. Подразделяются они следующим образом:
- Непосредственно серебряные месторождения. Если переработать всю добытую руду, то больше 50% стоимости всех элементов будет отводиться серебру.
- Месторождения, где добывают полиметаллические руды. Извлечённая порода содержит сразу несколько металлов. Среди них на серебро приходится не более 15% от общей конечной цены.
Из первого типа месторождений мир получает лишь 25% серебра. Остальное количество добывается из полиметаллических пород. В них производство этого драгоценного металла является побочным. К таким рудам относятся:
- никелевые;
- медные;
- золотые;
- кобальтовые;
- свинцово-цинковые.
Все процессы по производству серебра, связанные с добычей, переработкой и выделением, очень похожи с получением золота. После извлечения руды и её подготовки производится концентрат с помощью цианирования. Чистый металл выходит из аффинажных фабрик.
По добыче серебра на лидирующем месте остаётся Мексика. Затем идёт Китай, который продолжает с каждым годом наращивать производство.
Определение веса в каратах
Например, высокопробное золото 917 пробы имеет массу в 22 карата. А столь популярный сплав 585 пробы — всего 14 карат.
Физические свойства серебра
Плотность 925 пробы составляет 10,36 г/см3, то есть плотность серебра в кг на м3 равняется 10360. Этот металл довольно трудно расплавить и он является очень пластичным. Из 1 кг можно сделать проволоку, длина которой будет равняться 2 км. Под воздействием кислорода металл не окисляется, благодаря чему считается благородным. Но он вступает в реакцию с йодом и сульфуром, из-за чего на поверхности постепенно появляется тёмная плёнка, поэтому за ювелирными изделиями необходимо постоянно ухаживать.
Металл очень просто обрабатывать. Его легко можно раскатывать, вытягивать, полировать и резать. Такие качества нравятся ювелирам, но отрицательно сказываются на длительности эксплуатации изделия. Он не используется в чистом виде, а сплавляется с медью.
Стерлинговое серебро имеет 925 пробу. Оно практически чистое с добавлением очень малого количества меди. Применяется в ювелирном деле и для производства посуды.
В чистом виде это очень тяжёлый металл. Удельный вес серебра 925 пробы — 107,87 а. е. м. Является суперпроводником электричества и тепла. Основные свойства:
- Имеет наиболее низкую температуру плавления, если сравнивать с другими драгоценными металлами.
- Растворяется только в ртути, азотной и серной кислоте.
- Не вступает в реакцию с веществами.
- Его нельзя растворить в царской водке.
Что такое удельный вес
Условная величина, показывающая, сколько будет весить куб со сторонами в 1 метр (сантиметр) называется удельным весом (объемным весом). Измеряется он в килограммах на кубический метр (граммах на кубический сантиметр). На полюсах Земли сила тяжести больше, поэтому за основу измерений берут плотность вещества (то есть отношение массы металла к объему), которая отличается на величину ускорения свободного падения, зависящего от места измерения (от 9,780 м/с2 на экваторе до 9,832 м/с2 на полюсах).
Удельный вес путают с плотностью, их численные значения в различной системе измерения совпадают. В моем случае, когда разницей в ускорении свободного падения можно пренебречь, такое нестрогое сравнение допустимо.
Сплавы и пробы
Сплав — это смесь чистого серебра и ещё каких-либо металлов. Это делается для улучшения требуемых характеристик. Каждое государство регламентирует разрешённое количество примесей и их типы для каждой пробы.
Особенности различных сплавов:
- 960 проба. Практически чистый металл. Применяется для филигранных работ.
- 925 проба. Зачастую именно её используют в ювелирном деле.
- 875 проба. Не очень популярный сплав среди ювелиров, так как имеет жёлтый оттенок.
- 830 проба. Используется в промышленности.
- 800 проба. Применяется при производстве столовых приборов. Такой сплав быстро окисляется.
Из серебра льют и слитки, так как оно является валютным металлом. Эти слитки продаются в банках. Для производства делают чушки весом в 20 кг. В некоторых случаях можно встретить и круглую форму. Такие слитки имеют самую высокую чистоту из всех в 99,9%. Стандартный номинал изделия составляет 5 долларов США.
Таблица удельного веса золота в зависимости от пробы
Золото – металл мягкий. Для повышения его технологических свойств в сплав добавляют различные лигатуры. Проба говорит о доле драгметалла в тысячных долях сплава. Проба 999 – это сплав, содержащий 999 частей чистого золота и 1 часть примесей. Примеси значительно влияют на плотность сплава:
| Проба | % драгметалла | Плотность г/см3 |
| 375 | 37,5 | 11,55 |
| 585 | 58,5 | 12,85–13,24 |
| 750 | 75,0 | 15,3–16,6 |
| 999 | 99,9 | 19,3 |
Разница в плотности при одинаковой пробе сплава получается за счет разного состава примесей (серебра, палладия и меди, окрашивающих изделия в различные цвета).
Применение в ювелирном деле
Металл отлично поддаётся любой обработке, которая производится в ювелирном деле. Это и обуславливает его большую популярность при изготовлении различных украшений.
Самым большим недостатком чистого металла является его потускнение через определённое время, что вызывает необходимость чистки. Этот вопрос решается при помощи родия. Готовое изделие покрывается тончайшим слоем этого материала. Он помогает защитить украшение от различных механических повреждений, например, царапин. Также родиевое покрытие придаёт сияющий блеск, который не исчезает с течением времени.
Стерлинговый сплав может покрываться и оксидированным серебром. Такой способ обработки ювелирных изделий защищает и декорирует поверхность, добавляет эффект состаривания. Украшениям придаётся очень привлекательный вид.
Чтобы увеличить прочность и антикоррозийные качества, применяют способ золочения. Такое покрытие называют гальваническим. Оно добавляет изделию благородный вид. Используют метод золочения при изготовлении часов.
Возможные примеси
Почти любой металл, находящийся в естественном состоянии, имеет определённое количество каких-либо примесей. Их наличие напрямую оказывает влияние на различные физические характеристики, а это сказывается и на стоимости. Примеси, влияющие на серебро:
- Никель. Если его содержится меньше 1%, увеличится плотность сплава, если больше 2,5% — металл станет очень ломким.
- Олово. Способно снизить температуру плавления, но когда его более 9%, сплав будет хрупким.
- Свинец. Этот металл считается вредным, поэтому его наличия обычно стараются избегать.
- Алюминий. Если его будет более 5%, то конечный сплав станет очень ломким. Допустимое значение составляет менее 5%.
- Цинк и кадмий. Эти металлы добавляют для получения припоя. Применяется такой сплав для ремонта или же спайки отдельных элементов ювелирного изделия. Также наличие цинка и кадмия снижает температуру плавления.
- Кремний. Добавлять можно максимум 1,5%. В ином случае металл потеряет прочность.
- Углерод. Это вредная примесь, от которой обычно избавляются. Этот элемент делает сплав очень хрупким.
- Фосфор и сера тоже ухудшают качество сплава.
Электрорафинирование — это процесс, благодаря которому в промышленных условиях производится очистка серебра. Способ заключается в том, что металл подвешивается в ванне с электролитом, где содержится нитрат серебра. Для катода используется серебряный сплав, а для анода — титан или чистый металл. После электролиза на катоде остаётся серебро в чистом виде, а примеси остаются в пространстве, которое заполняется стеклотканью.
Основные физико-механические свойства золота
Кроме удельного веса, важными характеристиками также являются физико-механические свойства золота.
Цвет. По этому показателю, из всех металлов, свой особый, характерный цвет, имеют только золото (желтый) и медь (розовато-красный). Что касается других металлов, то тут сложнее — к примеру, белый цвет характерен платине, серебру, алюминию, олову, магнию и кадмию. Кроме этого, некоторые металлы могут иметь разные оттенки — мышьяк (сероватый), свинец (синевато-белый). Многие металлы в измельченном виде могут иметь не характерные для них цвета, в частности красный или коричневый. К тому же, большинство металлов при длительном контакте с воздухом окисляется и в результате они темнеют.
Удельный вес играет важную роль не только при добыче золота, но и для получения различных сплавов. Для того, чтобы они были однородными и качественными, необходимо подбирать металлы с небольшой разницей по удельному весу. В противном случае, если разница будет весьма существенной, при сплавлении металл, имеющий меньший объемный вес чем у золота, может всплывать.
Только у золота и меди со всех металлов особый, характерный и уникальный цвет.
Золото переходит в жидкое состояние из твердого при 1095 градусах Цельсия.
Удельная теплоемкость. Обозначает то количество тепла, которое необходимо для повышения на 1 градус Цельсия 1 килограмма золота — измеряется в килокалориях и обозначается буквой С.
Теплопроводность. Это свойство металла проводить тепло, характеризуется коэффициентом теплопроводности.
Золото плавится при 1095 градусах цельсия.
Скрытная температура плавления. Металл необходимо нагреть до температуры плавления и поддерживать, пока будет идти разрушение кристаллической структуры — до тех пор, пока золото полностью не перейдет в жидкое состояние. Эта дополнительная энергия и называется скрытой теплотой плавления и измеряется в килокалориях.
Электрическое сопротивление — измеряется в Омах.
Коэффициент линейного расширения (тепловой или термический). Указывает на способность металла увеличивать свои размеры в длину (при нагревании).
Магнитные свойства. Все металлы подразделяются на: паромагнитные, диамагнитные и феромангитные. При внесение в магнитное поле, материалы диамагнитной группы не притягиваются к магниту. Золото как раз относится к диамагнитным металлам.
Плавка металла
Все сплавы очень быстро и легко начинают реагировать с кислородом во время плавки, поэтому этот процесс производится в специальном тигле из графита, который предварительно прикрывается. Эту посудину заранее разогревают. Это позволяет полностью удалить из неё грязь и влагу. Если применяется керамический тигль, то при расплавлении металла добавляется уголь. Чтобы избежать окисления, может использоваться фосфористая медь или фосфор.
Когда применяется графитовый тигель, использование всяческих добавок становится необязательным, так как окисление будет очень незначительным. Дальнейшая обработка его уберёт.
Внешний вид поверхности расплавленного металла во время отливания даёт много важной информации. Если температура правильная, то серебро будет иметь розовый оттенок и блестящую поверхность. Верхний слой убирается, так как именно в нём находится окись меди. Очень важно придерживаться правильной температуры, так как перегрев влияет на стабильность и однородность.
Определение пробы по плотности
Метод определения процентного количества чистого металла в сплаве изобрёл Архимед. Этот способ базируется на том, что серебро будет погружено в воду. Для вычисления плотности какого-либо материала необходимо знать 2 базовые величины — масса и объём.
Вес выяснить очень просто — необходимо лишь воспользоваться весами. Но с вычислением объёма появляются трудности, когда нужно узнать значение для изделия, имеющего неправильную геометрическую форму. Для этого следует измерить объём воды, которая вытесняется при погружении этого изделия. Если разделить массу на объём, то результатом будет плотность. Каждой пробе соответствует своё значение.
Этот способ позволяет отличать различные металлы. Например, в бижутерии часто используют нержавеющую сталь. Неопытному человеку трудно отличить, из чего именно изготовлено украшение. Но определение плотности даёт однозначный ответ.
Как определить удельный вес в домашних условиях
При необходимости в домашних условиях можно определить плотность изделия и по таблицам примерно определить его состав.
Плотность металлов в кг/м3: таблица. Экспериментальное и теоретическое определение плотности
Наиболее распространенными сплавами на основе меди считаются латунь и бронза. Их состав формируется также из других элементов:
- цинка;
- никеля;
- олова;
- висмута.
Все сплавы различаются между собой структурой. Наличие олова в составе позволяет делать бронзовые сплавы отменного качества. В более дешевые сплавы входит никель либо цинк. Производимые материалы на основе Cuprum обладают следующими характеристиками:
- высокая пластичность и износостойкость;
- электропроводность;
- устойчивость к агрессивной среде;
- низкий коэффициент трения.
Сплавы на основе меди находят широкое применение в промышленном производстве. Из них производят посуду, ювелирные украшения, электропровода и системы отопления. Материалы с Cuprum часто используют для декорирования фасадной части домов, изготовления композиций. Высокая устойчивость и пластичность являются основными качествами для применения материала.
Плотность черных металлов
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| Сталь 10 ГОСТ 1050-88 | 7856 |
| Сталь 20 ГОСТ 1050-88 | 7859 |
| Сталь 40 ГОСТ 1050-88 | 7850 |
| Сталь 60 ГОСТ 1050-88 | 7800 |
| С235-С375 ГОСТ 27772-88 | 7850 |
| Ст3пс ГОСТ 380-2005 | 7850 |
| Чугун ковкий КЧ 70-2 ГОСТ 1215-79 | 7000 |
| Чугун высокопрочный ВЧ35 ГОСТ 7293-85 | 7200 |
| Чугун серый СЧ10 ГОСТ 1412-85 | 6800 |
| Чугун серый СЧ20 ГОСТ 1412-85 | 7100 |
| Чугун серый СЧ30 ГОСТ 1412-85 | 7300 |
Свойства
Медь — это цветной металл красноватого цвета с розовым отливом, наделенный высокой плотностью. В природе насчитывается более 170 видов минералов, имеющих в своем составе Cuprum. Только из 17 ведется промышленная добыча этого элемента. Основная масса этого химического элемента содержится в составе рудных металлов:
- халькозина — до 80%;
- бронита — до 65%;
- ковелина — до 64%.
Из этих минералов осуществляется обогащение меди и ее выплавка. Высокая теплопроводность и электропроводность являются отличительными свойствами цветного металла. Он начинает плавиться при температуре 1063оС, а закипает при 2600оС. Марка Cuprum будет зависеть от способа производства. Металл бывает:
- холоднотянутый;
- прокатный;
- литой.
Для каждого типа есть свои специальные параметрические расчеты, характеризующие степень сопротивления сдвигу, деформацию под воздействием нагрузок и сжатия, а также показатель упругости при растяжении материала.
Цветной металл активно окисляется в процессе нагревания. При температуре 385оС формируется оксид меди. Ее содержание снижает теплопроводность и электропроводность других металлов. При взаимодействии с влагой металл образует куприт, с кислой средой — купорос.
Удельная плотность меди
Благодаря своим свойствам этот химический элемент активно используется в производстве электрических и электронных систем и многих других изделий другого назначения. Важнейшим свойством является его плотность в 1 кг на м3, поскольку с помощью этого показателя определяется вес производимого изделия. Плотность показывает отношение массы к общему объему.
Самой распространенной системой измерения единиц плотности является 1 килограмм на м3. Этот показатель для меди равняется 8,93 кг/м3. В жидком виде плотность будет на уровне 8,0 г/см3. Общий показатель плотности может меняться в зависимости от марки металла, имеющего различные примеси. Для этого используется удельный вес вещества. Он является очень важной характеристикой, когда речь идет о производстве материалов, в составе которых есть медь. Удельный вес характеризует отношение массы меди в общем объеме сплава.
Удельный вес меди будет равняться 8,94 г/см3. Параметры удельной плотности и веса у меди совпадают, однако такое совпадение не характерно для других металлов. Удельная масса очень важна не только при производстве изделий с ее содержанием, но и при переработке лома. Существует много методик, с помощью которых можно рационально подобрать материалы для формирования изделий. В международных системах СИ параметр удельного веса выражается в ньютонах на 1 единицу объема.
Очень важно все расчеты производить в стадии проектирования устройств и механизмов. Удельная плотность и вес являются разными значениями, но они обязательно используются для определения массы заготовок для различных деталей, в составе которых есть Cuprum.
Если сравнить плотность меди и алюминия, мы увидим большую разницу. У алюминия этот показатель составляет 2698,72 кг/м3 в состоянии при комнатной температуре. Однако с повышением температуры параметры становятся другими. При переходе алюминия в жидкое состояние при нагревании плотность у него будет в пределах 2,55−2,34 г/см3. Показатель всегда зависит от содержания легирующих элементов в алюминиевых сплавах.
Плотность нержавеющих сталей
| Наименование материала, марка | Плотность ρ, кг/м3 |
| 04Х18Н10 | 7900 |
| 08Х13 | 7700 |
| 08Х17Т | 7700 |
| 08Х20Н14С2 | 7700 |
| 08Х18Н10 | 7900 |
| 08Х18Н10Т | 7900 |
| 08Х18Н12Т | 7950 |
| 08Х17Н15М3Т | 8100 |
| 08Х22Н6Т | 7600 |
| 08Х18Н12Б | 7900 |
| 10Х17Н13М2Т | 8000 |
| 10Х23Н18 | 7950 |
| 12Х13 | 7700 |
| 12Х17 | 7700 |
| 12Х18Н10Т | 7900 |
| 12Х18Н12Т | 7900 |
| 12Х18Н9 | 7900 |
| 15Х25Т | 7600 |
Плотность металлов
Это самая многочисленная группа периодической таблицы Менделеева. Металлом является любое вещество, которое обладает высокой тепло- и электропроводностью, характерным блеском поверхности при ее полировке, способностью к пластической деформации.
Такой химический элемент обладает низкой электроотрицательностью в сравнении с такими веществами, как азот, кислород и углерод. Этот факт приводит к тому, что в объемных структурах атомы металла образуют друг с другом металлическую связь. Она представляет собой электрическое взаимодействие между положительно заряженными ионными основаниями и отрицательным электронным газом.
Атомы металлов в пространстве располагаются в виде упорядоченной структуры, которая называется кристаллической решеткой. Существует всего три их типа:
- кубическая;
- ОЦК (объемно-центрированная кубическая);
- ГПУ (гексагональная плотноупакованная);
- ГЦК (гранецентрированная кубическая).
Плотность металлов — это физическая величина, которая зависит от типа кристаллической решетки. Ниже приводится таблица этого параметра для всех химических элементов в г/см3, которые при нормальных условиях находятся в твердом состоянии.
Из таблицы следует, что плотность металлов — это изменяющаяся в широких пределах величина. Так, самым слабым является литий, который при одинаковых объемах в два раза легче воды. Плотность редкого металла осмия является самой большой в природе. Она составляет 22,59 г/см3.
Плотность сплавов цветных металлов
Вес металла таблица
Главной характеристикой влияющей на вес металла, является его плотность.
Что означает плотность металла?
Под плотностью металла, подразумевается его вес на единицу занимаемого объёма. Часто объём измеряют в метрах кубических и сантиметрах в кубе. Чем же обусловлены такие большие, по земным меркам, вес и плотность? Плотность металла и его вес, зависит от того, насколько мал радиус атома и велик при том его вес.
Плотность металлов таблица
| Метал | г/см3 | кг/м3 | Метал | г/см3 | кг/м3 |
| Литий | 0,534 | 534 | Самарий | 7,536 | 7536 |
| Калий | 0,87 | 870 | Железо | 7,87 | 7874 |
| Натрий | 0,968 | 9680 | Гадолиний | 7,895 | 7895 |
| Рубидий | 1,53 | 1530 | Тербий | 8,272 | 8272 |
| Кальций | 1,54 | 1540 | Диспрозий | 8,536 | 8536 |
| Магний | 1,74 | 1740 | Ниобий | 8,57 | 8570 |
| Бериллий | 1,845 | 1845 | Кадмий | 8,65 | 8650 |
| Цезий | 1,873 | 1873 | Гольмий | 8,803 | 8803 |
| Кремний | 2,33 | 2330 | Никель | 8,9 | 8900 |
| Бор | 2,34 | 2340 | Кобальт | 8,9 | 8900 |
| Стронций | 2,6 | 2600 | Медь | 8,94 | 8940 |
| Алюминий | 2,7 | 2700 | Эрбий | 9,051 | 9051 |
| Скандий | 2,99 | 2990 | Тулий | 9,332 | 9332 |
| Барий | 3,5 | 3500 | Висмут | 9,8 | 9800 |
| Иттрий | 4,472 | 4472 | Лютеций | 9,842 | 9842 |
| Титан | 4,54 | 4540 | Молибден | 10,22 | 10220 |
| Селен | 4,79 | 4790 | Серебро | 10,49 | 10490 |
| Европий | 5,259 | 5259 | Свинец | 11,34 | 11340 |
| Германий | 5,32 | 5320 | Торий | 11,66 | 11660 |
| Мышьяк | 5,727 | 5727 | Таллий | 11,85 | 11850 |
| Галлий | 5,907 | 5907 | Палладий | 12,02 | 12020 |
| Ванадий | 6,11 | 6110 | Рутений | 12,4 | 12400 |
| Лантан | 6,174 | 6174 | Родий | 12.44 | 12440 |
| Теллур | 6,25 | 6250 | Гафний | 13,29 | 13290 |
| Цирконий | 6,45 | 6450 | Ртуть | 13,55 | 13550 |
| Церий | 6,66 | 6660 | Тантал | 16,6 | 16600 |
| Сурьма | 6,68 | 6680 | Уран | 19,07 | 19070 |
| Празеодим | 6,782 | 6782 | Вольфрам | 19,3 | 19300 |
| Иттербий | 6,977 | 6977 | Золото | 19,32 | 19320 |
| Неодим | 7,004 | 7004 | Плутоний | 19,84 | 19840 |
| Цинк | 7,13 | 7130 | Рений | 21,02 | 21020 |
| Хром | 7,19 | 7190 | Платина | 21,40 | 21400 |
| Олово | 7,3 | 7300 | Иридий | 22,42 | 22420 |
| Индий | 7,31 | 7310 | Осмий | 22,5 | 22500 |
| Марганец | 7,44 | 7440 |
Из таблицы видно, что удельный вес куба металла, очень разнится. Разница в весе между самым тяжёлым и самым лёгким металлом – 42 раза. Осмий, вес которого равняется 22500 кг в м3 и литий, имеющего наименьшую плотность, вес которого 534 кг в м3. Металл имеющий наибольшую плотность, так же имеет наибольший вес и им является осмий, как мы уже поняли.
Средняя плотность, среди всех металлов – 11,5 г на см в кубе.
Примечательно и то, что существуют металлы, плотность которых меньше воды. Таких несколько: литий, калий, натрий.
Для справки можно добавить, что осмий не только самый тяжёлый, но и самый редкий. Его добывают в районе 100 кг в год.
Плотность драгоценных металлов
К драгоценным металлам принято относить: серебро, золото, палладий, платина, рутений, родий, иридий, осмий. Плотность которых начинается от 10,49 г см3 (серебро) и доходит до 22,5 см3 (осмий). Уточнить вес прочих можно в таблице.
Таблица плотности сплавов
| Сплав | г/см3 | кг/м3 | Сплав | г/см3 | кг/м3 |
| Дюралюминий | 2,75 | 2750 | Нихром | 8,4 | 8400 |
| Чугун серый | 7,1 | 7100 | Латунь | 8,2-8,8 | 8200-8800 |
| Чугун белый | 7,6-7,8 | 7600-7800 | Бронза | 7,5-9,1 | 7500-9100 |
| Сталь | 7,8 | 7800 | Сплав Вуда | 9,7 | 9700 |
Динамическая вязкость жидких металлов
Представлены значения динамической вязкости жидких металлов в зависимости от температуры в интервале от 300 до 1800 К. Динамическая вязкость жидких металлов дана в размерности Па·с·103. Например, по данным таблицы, вязкость лития при 500 К равна 0,00053 Па·с. Указана вязкость следующих металлов в жидком состоянии: литий, натрий, калий, рубидий, цезий, ртуть, висмут, свинец, олово, цинк, сурьма.
Следует отметить, что из рассмотренных металлов наиболее вязким в жидкой фазе является цинк — его коэффициент динамической вязкости составляет величину 0,0033 Па·с при температуре 700 К. Металлом, обладающим минимальной вязкостью при этой температуре, является щелочной металл калий с вязкостью 0,0002 Па·с.
Источники: 1. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. 2. Физические величины. Справочник. А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, А.М. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.:Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.
Удельный вес благородных металлов
Категории: История золота | Дата: 2020-06-05 18:03:39 | Обновлена дата: 2021-05-02 19:17:56 | Автор: Евгения
Плотность - самый важный признак, отличающий сталь от драгоценных металлов.
Таблица "Плотность стали и драгоценных металлов", плотность металлов показана в возрастающей последовательности.
| Металл | Символ | Плотность кг/м³ | Плотность г/см³ |
| СТАЛЬ | STEEL | 7800 кг/м3 | 7,8 г/cм3 |
| СЕРЕБРО | SILVER | 10500 кг/м3 | 10,5 г/cм3 |
| ПАЛЛАДИЙ | PALLADIUM | 12020 кг/м3 | 12,02 г/cм3 |
| РОДИЙ | RHODIUM | 12410 кг/м3 | 12,41г/cм3 |
| РУТЕНИЙ | RUTHENIUM | 12450 кг/м3 | 12,45г/cм3 |
| ЗОЛОТО | GOLD | 19300 кг/м3 | 19,3г/cм3 |
| ПЛАТИНА | PLATINUM | 21500 кг/м3 | 21,5г/cм3 |
| ИРИДИЙ | IRIDIUM | 22650 кг/м3 | 22,65г/cм3 |
Определение плотности
Плотность - это отношение массы тела (веса предмета) к его площади или объему.
В чем измеряется плотность
Единицы измерения плотности металлов в международной системе измерения - это кг/м³ и г/см³.
Мы не случайно сравниваем плотность драгоценных металлов и плотность стали. Сегодня ювелирные изделия из нержавеющей стали на пике популярности. Такие изделия достаточно практичны и неприхотливы в уходе, а цена настолько заманчива, что ювелирная сталь успешно конкурирует с серебром и даже платиной. Более того, внешне не представляется возможным отличить ювелирное изделие из нержавеющей стали от украшения из платины, серебра, палладия или белого золота. Взгляните на фото.
1.Cталь. 2.Серебро 3.Белое золото 4.Платина 5.Палладий
Все эти изделия роднит светло-серебристый цвет и блеск. Так вот отличительной особенностью сравниваемых металлов является именно плотность, которая оказывает непосредственное влияние на вес ювелирного изделия.
Негласное правило: ювелирное изделие из стали всегда будет легче украшения из представленных драгоценных металлов. При сравнении украшений в одной весовой категории.
Клейма ювелирных металлов - второй отличительный признак
Определить, какой перед Вами металл, можно также по клейму. Для этого необходимо знать стандарты проб драгоценных металлов, как российские (украинские) так и зарубежные. Т.к. в различных странах пробы благородных металлов могут отличаться, не говоря уже о грубом нарушении законодательства и прав потребителя – подделке ювелирных изделий.
На представленных выше фотографиях можно разглядеть отличительные маркировки металлов. Для стали – steel (иногда можно встретить конкретную марку стали, например, L316), для серебра – 925 проба, для белого золота - 585 проба, для платины – 950 проба, для палладия – также 950 проба. Обратите внимание, маркировка платины - Pt и палладия – PD, - говорит нам об импортном изделии.
Как отличается золото от платины по плотности - в продолжение темы проиллюстрирован пример с обручальными кольцами из золота и платины.
Читайте также: