Metal alb-argintiu maleabil cu reactivitate chimică ridicată: fierul se corodează rapid la temperaturi ridicate sau umiditate ridicată în aer. În oxigen pur, fierul arde și, în stare fin dispersată, se aprinde spontan în aer. Este desemnat prin simbolul Fe (lat. Ferrum). Unul dintre cele mai comune metale din scoarța terestră (locul doi după).
Vezi si:
STRUCTURA
Pentru fier, au fost stabilite mai multe modificări polimorfe, dintre care modificarea la temperatură înaltă - γ-Fe (peste 906 °) formează o rețea cubică centrată pe față de tip Cu (a 0 \u003d 3,63) și la temperatură joasă. modificare - rețea α-Fe a unui cub centrat de tip α-Fe ( a 0 = 2,86).
În funcție de temperatura de încălzire, fierul poate fi în trei modificări, caracterizate printr-o structură diferită a rețelei cristaline:
- În intervalul de temperatură de la cel mai scăzut la 910 ° C - a-ferită (alfa-ferită), având o structură de rețea cristalină sub forma unui cub centrat;
- În intervalul de temperatură de la 910 la 1390°C - austenită, a cărei rețea cristalină are structura unui cub centrat pe față;
- În intervalul de temperatură de la 1390 la 1535 ° C (punct de topire) - d-ferită (delta-ferită). Rețeaua cristalină a feritei d este aceeași cu cea a feritei a. Diferența dintre ele este doar în alte distanțe (mare pentru d-ferită) dintre atomi.
Când fierul lichid este răcit, cristale primare (centri de cristalizare) apar simultan în multe puncte ale volumului răcit. În timpul răcirii ulterioare, noi celule cristaline sunt construite în jurul fiecărui centru până când întreaga rezervă de metal lichid este epuizată.
Rezultatul este o structură granulară a metalului. Fiecare bob are o rețea cristalină cu o anumită direcție a axelor sale.
La răcirea ulterioară a fierului solid, în timpul tranzițiilor dintre d-ferită la austenită și austenita la α-ferită, pot apărea noi centre de cristalizare cu o modificare corespunzătoare a mărimii granulelor.
PROPRIETĂȚI
În forma sa pură, în condiții normale, este un solid. Are o culoare gri-argintiu și o strălucire metalică pronunțată. Proprietățile mecanice ale fierului includ nivelul de duritate pe scara Mohs. Este egal cu patru (mediu). Fierul de călcat are o conductivitate electrică și termică bună. Ultima caracteristică poate fi simțită prin atingerea unui obiect de fier într-o cameră rece. Deoarece acest material conduce rapid căldura, scoate mult din piele într-o perioadă scurtă de timp, motiv pentru care simțiți frig.
Atingând, de exemplu, un copac, se poate observa că conductivitatea sa termică este mult mai mică. Proprietățile fizice ale fierului sunt punctele sale de topire și fierbere. Prima este 1539 de grade Celsius, a doua este de 2860 de grade Celsius. Se poate concluziona că proprietățile caracteristice ale fierului sunt o bună ductilitate și fuzibilitate. Dar asta nu este tot. Proprietățile fizice ale fierului includ și feromagnetismul acestuia. Ce este? Fierul, ale cărui proprietăți magnetice le putem observa în exemple practice în fiecare zi, este singurul metal care are un astfel de unic semn distinctiv. Acest lucru se datorează faptului că acest material poate fi magnetizat sub influența unui câmp magnetic. Și după încetarea acțiunii acestuia din urmă, fierul, ale cărui proprietăți magnetice tocmai s-au format, rămâne un magnet mult timp. Acest fenomen poate fi explicat prin faptul că în structura acestui metal există mulți electroni liberi care se pot mișca.
REZERVE ȘI PRODUCȚIE
Fierul este unul dintre cele mai comune elemente din sistemul solar, în special pe planetele terestre, în special pe Pământ. O parte semnificativă din fierul planetelor terestre se află în nucleele planetelor, unde conținutul său este estimat la aproximativ 90%. Conținutul de fier din scoarța terestră este de 5%, iar în manta de aproximativ 12%.
În scoarța terestră, fierul este larg distribuit - reprezintă aproximativ 4,1% din masa scoarței terestre (locul 4 între toate elementele, al 2-lea între metale). În mantaua și scoarța terestră, fierul este concentrat în principal în silicați, în timp ce conținutul său este semnificativ în rocile bazice și ultrabazice și scăzut în rocile acide și intermediare.
Se cunosc un număr mare de minereuri și minerale care conțin fier. De cea mai mare importanță practică sunt minereul de fier roșu (hematit, Fe2O3; conține până la 70% Fe), minereul de fier magnetic (magnetită, FeFe 2 O 4 , Fe 3 O 4 ; conține 72,4% Fe), minereul de fier brun sau limonitul ( goethit și hidrogoethit, FeOOH și respectiv FeOOH nH 2 O). Goethit și hidrogoethite se găsesc cel mai adesea în cruste de intemperii, formând așa-numitele „pălării de fier”, a căror grosime ajunge la câteva sute de metri. De asemenea, pot fi de origine sedimentară, căzând din soluțiile coloidale din lacuri sau zonele de coastă ale mărilor. În acest caz, se formează minereuri de fier oolitice sau leguminoase. Acestea conțin adesea vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O, care formează cristale negre alungite și agregate radiale radiale.
Conținutul de fier în apa de mare este de 1 10 -5 -1 10 -8%
În industrie, fierul se obține din minereu de fier, în principal din hematită (Fe 2 O 3) și magnetită (FeO·Fe 2 O 3).
Există diferite moduri de a extrage fierul din minereuri. Cel mai comun este procesul de domeniu.
Prima etapă de producție este reducerea fierului cu carbon într-un furnal la o temperatură de 2000 °C. Într-un furnal, carbonul sub formă de cocs, minereul de fier sub formă de sinter sau pelete și fluxul (de exemplu, calcarul) sunt alimentate de sus și sunt îndeplinite de un curent de aer cald injectat de jos.
Pe lângă procesul de furnal, procesul de producție directă a fierului este comun. În acest caz, minereul pre-zdrobit este amestecat cu argilă specială pentru a forma peleți. Peleții sunt prăjiți și tratați într-un cuptor cu arbore cu produse fierbinți de conversie a metanului care conțin hidrogen. Hidrogenul reduce cu ușurință fierul fără a contamina fierul cu impurități precum sulful și fosforul, care sunt impurități comune în cărbune. Fierul este obținut sub formă solidă și apoi este topit în cuptoare electrice. Fierul pur din punct de vedere chimic se obține prin electroliza soluțiilor sărurilor sale.
ORIGINE
Originea fierului teluric (terestre) se găsește rar în lavele bazaltice (Wifaq, insula Disko, în largul coastei de vest a Groenlandei, lângă orașul Kassel, Germania). Pirotita (Fe 1-x S) și cohenitul (Fe 3 C) sunt asociate cu acesta în ambele puncte, ceea ce explică atât reducerea cu carbon (inclusiv din rocile gazdă), cât și descompunerea complecșilor carbonilici de tip Fe(CO) n. În boabele microscopice, s-a stabilit de mai multe ori în roci ultrabazice alterate (serpentinizate), tot în parageneză cu pirotită, uneori cu magnetită, datorită căreia ia naștere în timpul reacțiilor de reducere. Este foarte rar în zona de oxidare a zăcămintelor de minereu, în timpul formării minereurilor de mlaștină. Au fost înregistrate descoperiri în rocile sedimentare asociate cu reducerea compușilor de fier prin hidrogen și hidrocarburi.
S-a găsit fier aproape pur în solul lunar, care este asociat atât cu căderile de meteoriți, cât și cu procesele magmatice. În cele din urmă, două clase de meteoriți, pietros-fier și fier, conțin aliaje naturale de fier ca componentă de formare a rocii.
APLICARE
Fierul este unul dintre cele mai utilizate metale, reprezentând până la 95% din producția metalurgică mondială.
Fierul este componenta principală a oțelurilor și a fontelor - cele mai importante materiale structurale.
Fierul poate face parte din aliaje pe bază de alte metale - de exemplu, nichel.
Oxidul de fier magnetic (magnetitul) este un material important în fabricarea dispozitivelor de memorie pe termen lung pentru computer: hard disk-uri, dischete etc.
Pulberea ultrafină de magnetită este utilizată în multe imprimante laser alb-negru amestecată cu granule polimerice ca toner. Folosește atât culoarea neagră a magnetitului, cât și capacitatea sa de a adera la o rolă de transfer magnetizată.
Proprietățile feromagnetice unice ale unui număr de aliaje pe bază de fier contribuie la utilizarea lor pe scară largă în inginerie electrică pentru miezurile magnetice ale transformatoarelor și motoarelor electrice.
Clorura de fier (III) (clorura ferică) este utilizată în practica radioamatorilor pentru gravarea plăcilor de circuite imprimate.
Sulfatul feros (sulfatul de fier) amestecat cu sulfatul de cupru este folosit pentru controlul ciupercilor dăunătoare în grădinărit și construcții.
Fierul este folosit ca anod în bateriile fier-nichel, bateriile fier-aer.
Soluțiile apoase de cloruri feroase și ferice, precum și sulfații săi, sunt utilizate ca coagulanți în purificarea naturală și Ape uzateîn tratarea apei întreprinderilor industriale.
Iron (Englez Iron) - Fe
CLASIFICARE
Hei, CIM Ref1.57
| Strunz (ediția a 8-a) | 1/A.07-10 |
| Nickel-Strunz (ediția a 10-a) | 1.AE.05 |
| Dana (ediția a 7-a) | 1.1.17.1 |
Aproape toate metalele sunt solide în condiții normale. Dar la anumite temperaturi, ele își pot schimba starea de agregare și devin lichide. Să aflăm care este cel mai înalt punct de topire al metalului? Care este cel mai mic?
Punctul de topire al metalelor
Majoritatea elementelor tabelul periodic se referă la metale. În prezent, există aproximativ 96. Toate au nevoie de condiții diferite pentru a se transforma într-un lichid.
Pragul de încălzire a substanțelor cristaline solide, peste care devin lichide, se numește punct de topire. În metale, fluctuează în câteva mii de grade. Multe dintre ele trec într-un lichid cu încălzire relativ mare. Din acest motiv, sunt un material comun pentru producția de oale, tigăi și alte aparate de bucătărie.
Argint (962 °C), aluminiu (660,32 °C), aurul (1064,18 °C), nichel (1455 °C), platină (1772 °C), etc. au puncte medii de topire. Există și un grup de refractare și metale fuzibile. Primul are nevoie de mai mult de 2000 de grade Celsius pentru a se transforma într-un lichid, al doilea are nevoie de mai puțin de 500 de grade.
Metalele cu punct de topire scăzut includ de obicei staniu (232 °C), zinc (419 °C), plumb (327 °C). Cu toate acestea, unele dintre ele pot avea temperaturi chiar mai scăzute. De exemplu, franciul și galiul se topesc deja în mână, iar cesiul poate fi încălzit doar într-o fiolă, deoarece se aprinde din oxigen.
Punctele de topire cele mai scăzute și cele mai ridicate ale metalelor sunt prezentate în tabel:
Tungsten
Cel mai înalt punct de topire este metalul tungsten. Deasupra acestuia în acest indicator este doar carbon nemetal. Tungstenul este o substanță strălucitoare de culoare gri deschis, foarte densă și grea. Fierbe la 5555 °C, care este aproape egală cu temperatura fotosferei Soarelui.
În condiții de cameră, reacționează slab cu oxigenul și nu se corodează. În ciuda refractarității sale, este destul de ductil și poate fi forjat chiar și atunci când este încălzit la 1600 °C. Aceste proprietăți ale wolframului sunt utilizate pentru filamentele din lămpi și cinescoapele electrozilor pentru sudare. Majoritatea metalului extras este aliat cu oțel pentru a crește rezistența și duritatea acestuia.
Tungstenul este utilizat pe scară largă în sfera militară și în tehnologie. Este indispensabil pentru fabricarea muniției, blindajelor, motoarelor și a celor mai importante părți ale vehiculelor și aeronavelor militare. De asemenea, este folosit pentru a face instrumente chirurgicale, cutii pentru depozitarea substanțelor radioactive.
Mercur
Mercurul este singurul metal al cărui punct de topire este minus. În plus, este unul dintre cele două elemente chimice, substanțe simple care, în condiţii normale, există sub formă de lichide. Interesant este că metalul fierbe când este încălzit la 356,73 ° C, ceea ce este mult mai mare decât punctul său de topire.
Are o culoare alb-argintiu și un luciu pronunțat. Se evaporă deja în condiții de cameră, condensându-se în bile mici. Metalul este foarte toxic. Este capabil să se acumuleze în organele interne ale unei persoane, provocând boli ale creierului, splinei, rinichilor și ficatului.
Mercurul este unul dintre primele șapte metale cunoscute de om. În Evul Mediu, era considerat principalul element alchimic. În ciuda toxicității sale, a fost folosit cândva în medicină ca parte a obturațiilor dentare și, de asemenea, ca leac pentru sifilis. Acum mercurul a fost aproape complet exclus din medicamente, dar este utilizat pe scară largă în instrumentele de măsură (barometre, manometre), pentru fabricarea lămpilor, întrerupătoarelor și a soneriei.
Aliaje
Pentru a modifica proprietățile unui metal, acesta este aliat cu alte substanțe. Deci, nu numai că poate dobândi o densitate, rezistență mai mare, ci și să scadă sau să crească punctul de topire.
Un aliaj poate consta din două sau mai multe elemente chimice, dar cel puțin unul dintre ele trebuie să fie un metal. Astfel de „amestecuri” sunt foarte des folosite în industrie, deoarece vă permit să obțineți exact calitățile materialelor necesare.
Punctul de topire al metalelor și aliajelor depinde de puritatea primelor, precum și de proporțiile și compoziția celor din urmă. Pentru a obține aliaje fuzibile, cel mai des se folosesc plumb, mercur, taliu, staniu, cadmiu și indiu. Cele care conțin mercur se numesc amalgame. Un compus de sodiu, potasiu și cesiu într-un raport de 12%/47%/41% devine lichid deja la minus 78 °C, amalgam de mercur și taliu la minus 61 °C. Cel mai refractar material este un aliaj de carburi de tantal și hafniu în proporții de 1:1 cu un punct de topire de 4115 °C.
Punctul de topire al fierului este indicator important tehnologii pentru producerea metalului și a aliajelor acestuia. La topirea materiilor prime se iau în considerare proprietățile fizice și chimice ale minereului și ale metalului.
Cel mai comun element chimic de pe Pământ.
Proprietățile fizice și chimice ale fierului
- Elementul chimic numărul 26 este cel mai abundent din sistemul solar. Conform studiilor, conținutul de fier din nucleul Pământului este de 79–85,5%. În ceea ce privește prevalența în scoarța planetei, este al doilea după aluminiu.
- Metalul în forma sa pură are o culoare albă cu o tentă argintie, este plastic. Prezența impurităților îi determină parametrii fizici. Fierul tinde să reacționeze la un magnet.
- Acest element chimic este caracterizat de polimorfism, care apare atunci când este încălzit. Se observă o concentrație crescută de metal în locurile de erupție a rocii. Depozitele industriale se formează ca urmare a proceselor externe și interne care au loc în scoarța terestră.
- Apa râului conține aproximativ 2 mg/l de metal, în timp ce indicatorul pentru apa de mare este de 100-1000 de ori mai mic.
- Fierul are mai multe grade de oxidare, care îi determină caracteristica geochimică într-un anumit mediu. În forma sa neutră, metalul se găsește în miezul Pământului.
- Oxidul de fier este principala formă de apariție în natură, iar oxidul de fier este situat în partea superioară a scoarței terestre, ca parte a formațiunilor sedimentare.
- Conținutul elementului chimic nr. 26 în minerale cu compoziție instabilă crește odată cu scăderea gradientului de temperatură. Fierberea are loc când este încălzită la + 2861 °C. Căldura specifică topirea este de 247,1 kJ/kg.
Exploatarea metalelor
Dintre minereurile care conțin fier, materia primă pt productie industriala sunteți:
- hematit;
- goethit;
- magnetit.
Goethit și hidrogoethite formează formațiuni în scoarța de intemperii de sute de metri în dimensiune. În zona de raft și lacuri, soluțiile coloidale de minerale formează ooliți (minereuri de fier de fasole) ca urmare a precipitațiilor.
Pirita și pirotita, ambele minerale naturale de fier, sunt folosite ca materii prime pentru producerea acidului sulfuric.
Mineralele comune de fier includ, de asemenea:
- siderit;
- lelingit;
- marcasit;
- ilmenit;
- jarozit
Melanteritul mineral, care este un cristal verde fragil, cu un luciu vitros, este utilizat în industria farmaceutica pentru producerea preparatelor care conțin fier.
Principalul depozit al acestui metal se află în Brazilia. Recent, atenția s-a concentrat pe exploatarea nodulilor prezenți pe fundul mării, care conțin fier și mangan.
fier de topire
Ce determină punctul de topire al fierului?
Producția de metal prevede diverse tehnologii pentru extracția sa din materii prime minereu. Cea mai comună topire a fierului este metoda furnalului.
Înainte ca metalul să fie topit, acesta este redus într-un cuptor la o temperatură de +2000 °C. Pentru a extrage impuritățile, se adaugă flux, care se descompune atunci când este încălzit la oxid, urmat de combinarea cu dioxid de siliciu și formarea de zgură.
Pe lângă metoda furnalului, fierul este topit prin prăjirea minereului zdrobit cu argilă. Amestecul este transformat în pelete și procesat într-un cuptor de reducere a hidrogenului. Topirea în continuare a fierului se realizează în cuptoare electrice.
Producția de aliaje în cuptoare.
Proprietățile unui metal depind de puritatea materialului. Pentru fierul pur comercial, punctul de topire este de +1539 °C. Sulful este o impuritate dăunătoare. Poate fi extras doar dintr-o soluție lichidă. Materialul chimic pur este obținut prin electroliza sărurilor metalice.
aliaje metalice
În forma sa pură, acest material este moale, astfel încât carbonul este adăugat în compoziție pentru a crește rezistența.
În metalurgie, aliajele de fier sunt numite metale feroase.
În funcție de componentele ligaturii, proprietățile materialelor se modifică. Punctul de topire al fierului se modifică și în prezența componentelor ligaturii.
Căldura specifică de topire a oțelului este de 84 kJ. Acest indicator înseamnă că la temperatura de topire a oțelului, este nevoie de 84 kJ de energie pentru a transfera 1 kg dintr-un aliaj dintr-o stare cristalină în stare lichidă.
Compușii diferitelor metale formează aliaje. Căldura specifică de fuziune fontă este 96–140 kJ. Fonta conține până la 4% carbon, 1,5% mangan, până la 4,5% siliciu și impurități sub formă de sulf și fosfor. Există aliaje albe și gri.
În alb, o parte din carbon se află în compusul de carbură de fier. Acest aliaj este fragil și dur. Este destinat fabricării de structuri și piese.
Aliajul gri care conține carbon sub formă de grafit este ușor de prelucrat. Fonta este topită din minereu de fier în furnalele înalte. Topirea minereului este însoțită de o reacție de reducere a fierului din oxizi cu carbon.
Majoritatea substanțelor se pot topi cu o creștere a volumului atunci când sunt încălzite. Pentru fonta cu un volum de 1000 cm³, această cifră este de 988–994 cm³.
Fonta este o materie primă pentru producția de oțel, caracterizată printr-un conținut de carbon (nu mai mare de 2,14%).
După compoziția chimică, oțelul se distinge:
- aliat;
- carbon.
Oțelul carbon conține impurități de sulf, fosfor și siliciu. Se distinge prin proprietăți electrice scăzute, rezistență scăzută și este ușor susceptibil la coroziune.
Prezența aditivilor de ligatură conferă oțelului noi proprietăți tehnice. Ca componente suplimentare utilizați:
- molibden;
- nichel;
- tungsten;
- crom;
- vanadiu.
Compoziția oțelului înalt aliat nu include mai mult de 10% aditivi. Aliajul este durabil. Tehnologia de producere a oțelului din fontă face posibilă obținerea de materiale de înaltă calitate pentru producerea:
Oțelul este folosit ca materie primă în diverse industrii. Fără el, este imposibil să ne imaginăm industria aeronautică, construcțiile navale, industria auto și multe alte domenii de producție.
Fiecare metal și aliaj are propriul său set unic de elemente fizice și proprietăți chimice, dintre care nu în ultimul rând este punctul de topire. Procesul în sine înseamnă trecerea corpului de la o stare de agregare la alta, în acest caz, de la o stare solidă cristalină la una lichidă. Pentru a topi un metal, este necesar să îi furnizezi căldură până la atingerea punctului de topire. Cu el, poate rămâne în stare solidă, dar cu o expunere suplimentară și o creștere a căldurii, metalul începe să se topească. Dacă temperatura scade, adică o parte din căldură este îndepărtată, elementul se va întări.
Cel mai înalt punct de topire dintre metale aparține tungstenului: este 3422C o, cea mai scăzută este pentru mercur: elementul se topește deja la -39C o. De regulă, nu este posibil să se determine valoarea exactă pentru aliaje: aceasta poate varia semnificativ în funcție de procentul de componente. Ele sunt de obicei scrise ca un interval numeric.
Cum se întâmplă
Topirea tuturor metalelor are loc aproximativ în același mod - cu ajutorul încălzirii externe sau interne. Primul se realizează într-un cuptor termic, pentru al doilea, încălzirea rezistivă este utilizată cu trecerea unui curent electric sau încălzire prin inducție într-un câmp electromagnetic de înaltă frecvență. Ambele opțiuni afectează metalul în aproximativ același mod.
Pe măsură ce temperatura crește, la fel crește amplitudinea vibrațiilor termice ale moleculelor, apar defecte structurale ale rețelei, care se exprimă în creșterea dislocațiilor, saltul atomilor și alte perturbări. Aceasta este însoțită de ruperea legăturilor interatomice și necesită o anumită cantitate de energie. În același timp, pe suprafața corpului se formează un strat cvasi-lichid. Perioada de distrugere a rețelei și de acumulare de defecte se numește topire.
În funcție de punctul de topire, metalele sunt împărțite în:
În funcție de punctul de topire alege si aparat de topire. Cu cât scorul este mai mare, cu atât ar trebui să fie mai puternic. Puteți afla temperatura elementului de care aveți nevoie din tabel.
O altă valoare importantă este punctul de fierbere. Aceasta este valoarea la care începe procesul de fierbere a lichidelor, corespunde temperaturii aburului saturat care se formează deasupra suprafeței plane a lichidului în fierbere. De obicei, este aproape de două ori mai mare decât punctul de topire.
Ambele valori sunt date la presiune normală. Printre ei ei direct proportional.
- Presiunea crește - cantitatea de topire va crește.
- Presiunea scade - cantitatea de topire scade.
Tabel de metale și aliaje fuzibile (până la 600C o)
| Numele elementului | Denumirea latină | Temperaturile | |
| Topire | fierbere | ||
| Staniu | sn | 232 C o | 2600 C o |
| Conduce | Pb | 327 C o | 1750 C o |
| Zinc | Zn | 420 C o | 907 S o |
| Potasiu | K | 63,6 C o | 759 S o |
| Sodiu | N / A | 97,8 C o | 883 C o |
| Mercur | hg | - 38,9 C o | 356,73 C o |
| cesiu | Cs | 28,4 C o | 667,5 C o |
| Bismut | Bi | 271,4 C o | 1564 S o |
| Paladiu | Pd | 327,5 C o | 1749 S o |
| Poloniu | Po | 254 C o | 962 S o |
| Cadmiu | CD | 321,07 C o | 767 S o |
| Rubidiu | Rb | 39,3 C o | 688 S o |
| Galiu | Ga | 29,76 C o | 2204 C o |
| Indiu | În | 156,6 C o | 2072 S o |
| Taliu | Tl | 304 C o | 1473 S o |
| Litiu | Li | 18,05 C o | 1342 S o |
Tabelul metalelor și aliajelor cu topire medie (de la 600С o până la 1600С o)
| Numele elementului | Denumirea latină | Temperaturile | |
| Topire | fierbere | ||
| Aluminiu | Al | 660 C o | 2519 S o |
| germaniu | GE | 937 S o | 2830 C o |
| Magneziu | mg | 650 C o | 1100 C o |
| Argint | Ag | 960 C o | 2180 S o |
| Aur | Au | 1063 C o | 2660 S o |
| Cupru | Cu | 1083 C o | 2580 S o |
| Fier | Fe | 1539 S o | 2900 C o |
| Siliciu | Si | 1415 S o | 2350 S o |
| Nichel | Ni | 1455 S o | 2913 C o |
| Bariu | Ba | 727 S o | 1897 C o |
| Beriliu | Fi | 1287 S o | 2471 S o |
| Neptuniu | Np | 644 C o | 3901,85 C o |
| Protactiniu | Pa | 1572 S o | 4027 S o |
| Plutoniu | Pu | 640 C o | 3228 S o |
| actiniu | AC | 1051 C o | 3198 S o |
| Calciu | Ca | 842 C o | 1484 S o |
| Radiu | Ra | 700 C o | 1736,85 C o |
| Cobalt | co | 1495 S o | 2927 C o |
| Antimoniu | Sb | 630,63 C o | 1587 S o |
| Stronţiu | Sr | 777 S o | 1382 S o |
| Uranus | U | 1135 C o | 4131 C o |
| Mangan | Mn | 1246 S o | 2061 S o |
| Constantin | 1260 S o | ||
| Duraluminiu | Aliaj de aluminiu, magneziu, cupru și mangan | 650 C o | |
| Invar | Aliaj nichel-fier | 1425 C o | |
| Alamă | Aliaj de cupru și zinc | 1000 C o | |
| Nichel-argint | Aliaj de cupru, zinc și nichel | 1100 C o | |
| Nicrom | Un aliaj de nichel, crom, siliciu, fier, mangan și aluminiu | 1400 C o | |
| Oţel | Aliaj de fier și carbon | 1300 C o - 1500 C o | |
| Fechral | Un aliaj de crom, fier, aluminiu, mangan și siliciu | 1460 S o | |
| Fontă | Aliaj de fier și carbon | 1100 C o - 1300 C o | |
Tabel de metale și aliaje refractare (peste 1600C o)
| Numele elementului | Denumirea latină | Temperaturile | |
| Topire | fierbere | ||
| Tungsten | W | 3420 S o | 5555 C o |
| Titan | Ti | 1680 C o | 3300 S o |
| Iridiu | Ir | 2447 S o | 4428 S o |
| Osmiu | Os | 3054 C o | 5012 C o |
| Platină | Pt | 1769,3 C o | 3825 C o |
| reniu | Re | 3186 S o | 5596 S o |
| Crom | Cr | 1907 S o | 2671 S o |
| Rodiu | Rh | 1964 S o | 3695 S o |
| Ruteniu | Ru | 2334 S o | 4150 C o |
| hafniu | hf | 2233 S o | 4603 C o |
| Tantal | Ta | 3017 S o | 5458 S o |
| Tehnețiu | Tc | 2157 S o | 4265 S o |
| Toriu | Th | 1750 C o | 4788 S o |
| Vanadiu | V | 1910 C o | 3407 C o |
| zirconiu | Zr | 1855 S o | 4409 S o |
| Niobiu | Nb | 2477 S o | 4744 S o |
| Molibden | lu | 2623 C o | 4639 s o |
| carburi de hafniu | 3890 C o | ||
| Carburi de niobiu | 3760 S o | ||
| Carburi de titan | 3150 S o | ||
| Carburi de zirconiu | 3530 S o | ||
Metalele au o serie de proprietăți originale care sunt unice pentru aceste materiale. Există un punct de topire al metalelor la care rețeaua cristalină este distrusă. Substanța păstrează volumul, dar nu se mai poate vorbi de constanța formei.
În forma sa pură, metalele individuale sunt extrem de rare. În practică, se folosesc aliaje. Au anumite diferențe față de substanțele pure. Când se formează compuși complecși, rețelele cristaline sunt combinate între ele. Prin urmare, proprietățile aliajelor pot diferi semnificativ de elementele constitutive. Temperatura de topire nu mai rămâne o valoare constantă, depinde de concentrația ingredientelor incluse în aliaj.
Conceptul de scară de temperatură
Unele obiecte nemetalice au, de asemenea, proprietăți similare. Cea mai comună este apa. În ceea ce privește proprietățile lichidului care ocupă o poziție dominantă pe Pământ, a fost elaborată o scară de temperatură. Punctele de referință sunt temperatura de modificare a stărilor agregate ale apei:
- Transformările din lichid în solid și invers sunt luate ca zero grade.
- Fierberea (vaporizarea în interiorul lichidului) la presiunea atmosferică normală (760 mm Hg) este considerată 100 ⁰С.
Atenţie! Pe lângă scara Celsius, în practică, temperatura se măsoară în grade Fahrenheit și pe scara Kelvin absolută. Dar atunci când se studiază proprietățile obiectelor metalice, alte scale sunt folosite destul de rar.
Rețele de cristal din metal
Un solid se caracterizează prin constanță:
- forma, obiectul păstrează dimensiunile liniare în conditii diferite;
- volum, obiectul nu modifică cantitatea de substanță ocupată;
- mase, cantitatea unei substanțe exprimată în grame (kilograme, tone);
- densitate, există o masă constantă pe unitatea de volum.
La trecerea la o stare lichidă, după ce a atins o anumită temperatură, rețelele cristaline sunt distruse. Acum nu poți vorbi despre constanța formei. Lichidul va lua forma în care este turnat.
Când are loc evaporarea, doar masa substanței rămâne constantă. Gazul va ocupa întregul volum care îi va fi furnizat. Aici nu se poate argumenta că densitatea este o valoare constantă.
Când lichidele sunt combinate, sunt posibile opțiuni:
- Lichidele se dizolvă complet unele în altele, așa se comportă apa și alcoolul. Pe tot volumul, concentrația de substanțe va fi aceeași.
- Lichidele sunt stratificate în densitate, conexiunea are loc numai la interfață. Numai temporar puteți obține un amestec mecanic. Prin amestecarea lichidelor cu proprietăți diferite. Un exemplu este uleiul și apa.
Metalele formează aliaje în stare lichidă. Pentru a obține un aliaj, fiecare dintre componente trebuie să fie în stare lichidă. În aliaje, sunt posibile fenomene de dizolvare completă a unuia în altul. Opțiunile nu sunt excluse atunci când aliajul va fi obținut doar ca urmare a amestecării intensive. Calitatea aliajului in acest caz nu este garantata, prin urmare, se incearca sa nu amestece componente care nu permit obtinerea de aliaje stabile.
Substanțele rezultate solubile unele în altele, atunci când se solidifică, formează rețele cristaline de un nou tip. A determina:
- Rețele cristaline heliocentrate, sunt numite și centrate pe corp. În mijloc se află o moleculă dintr-o substanță, iar în jur sunt încă patru molecule ale alteia. Se obișnuiește să se numească astfel de rețele libere, deoarece în ele legătura dintre moleculele metalice este mai slabă.
- Rețelele cristaline centrate pe față formează compuși în care moleculele componente sunt situate pe fețe. Oamenii de știință din metale numesc astfel de aliaje cristaline dense. În realitate, densitatea aliajului poate fi mai mare decât cea a fiecăruia dintre componentele incluse în compoziție (alchimiștii din Evul Mediu căutau aliaje în care densitatea să corespundă cu densitatea aurului).
Punctul de topire al metalelor
Substanțe diferite au puncte de topire diferite. Se obișnuiește să se împartă metalele în:
- Fuzibil - este suficient să le încălziți până la 600 ⁰С pentru a obține o substanță sub formă lichidă.
- Metalele cu topire medie sunt topite în intervalul de temperatură de 600…1600 ⁰С.
- Refractare sunt metale care se pot topi la temperaturi peste 1600 ⁰С.
Tabelul prezintă metalele cu punct de topire scăzut în ordine crescătoare. Aici puteți vedea că cel mai neobișnuit metal este mercurul (Hg). În condiții normale, este în stare lichidă. Acest metal are cel mai scăzut punct de topire.
Tabelul 1, punctele de topire și de fierbere ale metalelor cu punct de topire scăzut:
Tabelul 2, punctele de topire și de fierbere ale metalelor cu topire medie:
Tabelul 3, punctele de topire și de fierbere ale metalelor refractare:
Pentru a conduce procesul de topire, se folosesc diferite dispozitive. De exemplu, furnalele sunt folosite pentru a topi fonta. Pentru topirea metalelor neferoase, încălzirea internă se realizează folosind curenți frecventa inalta.
În matrițele din materiale nemetalice, există metale neferoase în stare solidă. În jurul lor se creează un câmp magnetic alternant de microunde. Ca urmare, rețelele cristaline încep să se slăbească. Moleculele substanței încep să se miște, ceea ce determină încălzirea în interiorul întregii mase.
Dacă este necesară topirea unei cantități mici de metale cu punct de topire scăzut, se folosesc cuptoare cu mufă. În ele, temperatura crește la 1000 ... 1200 ⁰С, ceea ce este suficient pentru topirea metalelor neferoase.
Metalele feroase sunt topite în convectoare, cuptoare cu focar deschis și cuptoare cu inducție. Procesul vine cu adăugarea de componente de aliere care îmbunătățesc calitatea metalului.
Cel mai dificil lucru este să lucrezi cu metale refractare. Problema este că trebuie să utilizați materiale care au o temperatură mai mare decât punctul de topire al metalului în sine. În prezent industria aviatica ia în considerare utilizarea titanului (Ti) ca material structural. La de mare viteză zbor în atmosferă, pielea este încălzită. Prin urmare, este necesar un înlocuitor pentru aluminiu și aliajele acestuia (AL).
Punctul maxim de topire al acestui metal ușor mulțumit atrage designerii. Prin urmare, tehnologii se dezvoltă procese tehnologiceși echipamente pentru a produce piese din titan și aliajele acestuia.
aliaje metalice
Pentru a proiecta produse din aliaje, proprietățile acestora sunt mai întâi studiate. Pentru a studia în recipiente mici, metalele studiate sunt topite în raporturi diferite între ele. Ca rezultat, sunt construite grafice.
Axa inferioară reprezintă concentrația componentului A cu componenta B. Temperatura este considerată vertical. Aici, valorile temperaturii maxime sunt notate atunci când tot metalul este în stare topit.
Când se răcește, una dintre componente începe să formeze cristale. Eutecticul este în stare lichidă - o combinație ideală de metale într-un aliaj.
Oamenii de știință din metale disting un raport special de componente la care punctul de topire este minim. Atunci când sunt realizate aliaje, acestea încearcă să selecteze cantitatea de substanțe utilizate pentru a obține un aliaj eutectoid. A lui proprietăți mecanice cel mai bun posibil. Rețelele cristaline formează poziții ideale centrate pe față ale atomilor.
Procesul de cristalizare este studiat prin studierea întăririi probelor la răcire. Ei construiesc grafice speciale în care observă cum se modifică viteza de răcire. Există diagrame gata făcute pentru diferite aliaje. Marcarea punctelor de început și de sfârșit de cristalizare, determinați compoziția aliajului.
Fuziunea lemnului
În 1860, un tehnician dentar american, Barnabas Wood, căuta proporții optime de componente pentru a face dinți pentru clienții la cele mai scăzute temperaturi de topire. A găsit un aliaj care are un punct de topire de numai 60,2 ... 68,5 ⁰С. Chiar și în apă fierbinte, metalul se topește ușor. Include:
- staniu - 12,5 ... 12,7%;
- plumb - 24,5 ... 25,0%;
- bismut - 49,5 ... 50,3%;
- cadmiu - 12,5 ... 12,7%.
Aliajul este interesant pentru temperatura sa scăzută, dar nu și-a găsit aplicație practică. Atenţie! Cadmiul și plumbul sunt metale grele, contactul cu acestea nu este recomandat. Mulți oameni pot deveni otrăviți prin contactul cu cadmiul.
Aliaje pentru lipit
În practică, mulți se confruntă cu topirea la lipirea pieselor. Dacă suprafețele materialelor de îmbinat sunt curățate de impurități și oxizi, atunci nu este dificil să le lipiți cu lipituri. Se obișnuiește să se împartă lipiturile în lipituri dure și moi. Moale sunt cele mai comune:
- POS-15 - 278…282 °C;
- POS-25 - 258…262 °C;
- POS-33 - 245…249 °C;
- POS-40 - 236…241 °C;
- POS-61 - 181…185 °C;
- POS-90 - 217…222 °C.
Sunt produse pentru întreprinderile care produc diverse dispozitive de inginerie radio.
Lipiturile dure pe bază de zinc, cupru, argint și bismut au un punct de topire mai mare:
- PSr-10 - 825…835 °С;
- PSr-12 - 780…790 °С;
- PSr-25 - 760…770 °С;
- PSr-45 - 715…721 °С;
- PSr-65 - 738…743 °С;
- PSr-70 - 778…783 °С;
- PMC-36 - 823…828 °С;
- PMTs-42 - 830…837 °С;
- ПМЦ-51 - 867…884 °С.
Utilizarea de lipituri dure vă permite să obțineți conexiuni puternice.
Atenţie! Cp înseamnă că argintul este folosit în compoziția lipiturii. Astfel de aliaje au o rezistență electrică minimă.
Punctul de topire al nemetalelor
Materiale nemetalice poate fi prezentat sub formă solidă și lichidă. Substanțele anorganice sunt prezentate în tabel. patru.
Tabelul 4, punctul de topire al nemetalelor anorganice:
În practică, utilizatorii sunt cei mai interesați de materialele organice: polietilenă, polipropilenă, ceară, parafină și altele. Punctul de topire al unor substanțe este prezentat în tabel. 5.
Tabelul 5, punctul de topire al materialelor polimerice:
Atenţie! Temperatura de tranziție sticloasă este înțeleasă ca starea în care materialul devine casant.
Video: punctul de topire al metalelor cunoscute.
Concluzie
- Punctul de topire depinde de natura substanței în sine. Cel mai adesea este o valoare constantă.
- În practică, nu se folosesc metale pure, ci aliajele lor. De obicei, au proprietăți mult mai bune decât metalul pur.
