Температура кипения свинец: Плавление свинца

Содержание

Свинец

Свинец
Атомный номер 82
Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
207,2 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 175 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
715,2 (7,41) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Химические свойства
Ковалентный радиус 147 пм
Радиус иона (+4e) 84 (+2e) 120 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1,8
Электродный потенциал Pb←Pb2+ -0,126 В
Pb←Pb4+ 0,80 В
Степени окисления 4, 2
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 11,3415 г/см³
Молярная теплоёмкость 26,65[1]Дж/(K·моль)
Теплопроводность 35,3 Вт/(м·K)
Температура плавления 600,65 K
Теплота плавления 4,77 кДж/моль
Температура кипения 2 013 K
Теплота испарения 177,8 кДж/моль
Молярный объём 18,3 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки кубическая гранецентрированая
Параметры решётки 4,950 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 88,00 K
Pb 82
207,2
[Xe]4f145d106s26p2
Свинец

Свинец — элемент главной подгруппы четвёртой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 82. Обозначается символом Pb (лат. Plumbum). Простое вещество свинец (CAS-номер: 7439-92-1) — ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серого цвета.

Происхождение слова «свинец» неясно. В большинстве славянских языков (болгарском, сербско-хорватском, чешском, польском) свинец называется оловом. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается только в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский).

Латинское же plumbum (тоже неясного происхождения) дало английское слово plumber — водопроводчик (когда-то трубы зачеканивали мягким свинцом), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомбе, из которой по некоторым данным ухитрился бежать Казанова. Известен с глубокой древности. Изделия из этого металла (монеты, медальоны) использовались в Древнем Египте, свинцовые водопроводные трубы — в Древнем Риме. Указание на свинец как на определённый металл имеется в Ветхом Завете. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов. До 1990 г. большое количество свинца использовалось (вместе с сурьмой и оловом) для отливки типографских шрифтов, а также в виде тетраэтилсвинца — для повышения октанового числа моторного топлива.

Нахождение свинца в природе

Содержание в земной коре 1,6·10

-3% по массе. Самородный свинец встречается редко, круг пород, в которых он установлен, достаточно широк: от осадочных пород до ультраосновных интрузивных пород. В основном встречается в виде сульфидов.

Получение свинца

Страны — крупнейшие производители свинца (включая вторичный свинец) на 2004 год (по данным ILZSG), в тыс. тонн:

ЕС 2200
США 1498
Китай 1256
Корея 219

Физические свойства свинца

Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м·К) при температуре 0°C. Металл мягкий, легко режется ножом. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет.

Плотность — 11,3415 г/см³ (при 20 °C)

Температура плавления — 327,4 °C

Температура кипения — 1740 °C

Химические свойства свинца

Электронная формула: KLMN5s25p65d106s26p2, в соответствии с чем он имеет степени окисления +2 и +4. Свинец не очень активен химически. На металлическом разрезе свинца виден металлический блеск, постепенно исчезающий из-за образования тонкой плёнки РbО.

С кислородом образует ряд соединений Рb2О, РbО, РbО2, Рb2О3, Рb3О4. Без кислорода вода при комнатной температуре не реагирует со свинцом, но при большой температуре получают оксида свинца и водород при взаимодействии свинца и горячего водяного пара.

Оксидам РbО и РbО2 соответствуют амфотерные гидрооксиды Рb(ОН)2 и Рb(ОН)4.

При реакции Mg2Pb и разбавленной HCl получается небольшое количество РbН4. Pbh5 — газозообразное вещество без запаха, которое очень легко разлагается на свинец и и водород. При большой температуре галогены образовывают со свинцом соединения вида РbХ2 (X — соответствующий галоген). Все эти соединения мало растворяются в воде. Могут быть получены галогениды и типа РbХ4. Свинец с азотом прямо не реагирует. Азид свинца Pb(N3)2 получают косвенным путём: взаимодействием растворов солей Рb (II) и соли NaN3. Сульфиды свинца можно получить при нагревании серы со свинцом, образуется сульфид PbS. Сульфид получают также пропусканием сероводорода в растворы солей Pb (II). В ряду напряжений Pb стоит левее водорода, но свинец не вытесняет водород из разбавленных HCl и h3SO4, из-за перенапряжения Н2 на Pb, а также на поверхности металла образуются плёнки трудно-растворимых хлорида РbCl2 и сульфата PbSO4, защищающие металл от дальнейшего действия кислот. Концентрированные кислоты типа h3SO4 и НCl при нагревании действуют на Pb и образуют с ним растворимые комплексные соединения состава Pb(HSO4)2 и Н2[РbCl4].

Азотная, а также некоторые органических кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с получением солей Рb(II). По растворимости в воде соли свинца делятся на нерастворимые (напрммер, сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид), малорастворимые (вроде, хлорид и фторид) и растворимые (к примеру,ацетат, нитрат и хлорат свинца). Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных серной кислотой растворов солей Рb (II). Соли Pb (IV) присоединяют отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например, плюмбатов (РbО3)2- и (РbО4)4-, хлороплюмбатов (РbCl6)2-, гидроксоплюмбатов [Рb(ОН)6]2- и других. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа Х2[Рb(ОН)4]. Еион (Ме=>Ме++e)=7,42 эВ.

Основные соединения свинца

Оксиды свинца

Оксиды свинца имеют преимущественно основный или амфотерный характер. Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета. На фотографии в начале статьи, на поверхности свинцовой отливки, в её центре видны цвета побежалости — это тонкая плёнка оксидов свинца, образовавшаяся из-за окисления горячего металла на воздухе.

Галогениды свинца

Халькогениды свинца

Халькогениды свинца — сульфид свинца, селенид свинца и теллурид свинца — представляют собой кристаллы чёрного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками.

Соли свинца

Сульфат свинца
Нитрат свинца
Ацетат свинца — свинцовый сахар, относится к очень ядовитым веществам. Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb(CH3COO)2·3H2O существует в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, медленно выветривающегося с потерей гидратной воды. Соединение хорошо растворимо в воде. Оно обладает вяжущим действием, но так как содержит ионы ядовитого свинца, то применяется как наружное в ветеринарии. Ацетат применяют также в аналитической химии, крашении, ситценабивном деле, как наполнитель шёлка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb(CH3COO)2·Pb(OH)2 — менее растворимый в воде белый порошок — используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом.

Применение свинца

Свинец в народном хозяйстве

Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Азид свинца применяется как наиболее широкоупотребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество). Перхлорат свинца используется для приготовления тяжелой жидкости (плотность 2,6 г/см³), используемой во флотационном обогащении руд, он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель. Фторид свинца самостоятельно, а так же совместно с фторидом висмута, меди, серебра применяется в качестве катодного материала в химических источниках тока. Висмутат свинца, сульфид свинца PbS, иодид свинца применяются в качестве катодного материала в литиевых аккумуляторных батареях. Хлорид свинца PbCl2 в качестве катодного материала в резервных источниках тока. Теллурид свинца PbTe широко применяется в качестве термоэлектрического материала (термо-э.д.с 350 мкВ/К), самый широкоприменяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников. Двуокись свинца PbO2 широко применяется не только в свинцовом аккумуляторе, но так же на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и др.

Свинцовые белила, основной карбонат Pb(OH)2•PbCO3, плотный белый порошок, — получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода h3S. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги.

Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых — вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO2)2·h3O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами — в качестве покрытий стекла и фарфора. Хлорид свинца PbCl2, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония Nh5Cl. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей.

Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве желтых пигментов. Нитрат свинца Pb(NO3)2 — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, крашении и набивке текстиля, окраске рогов и гравировке. Сульфат свинца Pb(SO4)2, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей.

Сульфид свинца PbS, чёрный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца.

Поскольку свинец хорошо поглощает γ-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах. Кроме того, свинец рассматривается в качестве теплоносителя в проектах перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах.

Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90 %  Sn и 15-10 %  Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67 %  Pb и 33 %  Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова — для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину в виде тетраэтилсвинца (C2H5)4Pb (умеренно летучая жидкость, пары к-рой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших-неприятный запах; Тпл =  130 °C, Ткип =  80°С/13 мм рт. ст.; плотн. 1,650 г/см³; nD2v =  1,5198; не раств. в воде, смешивается с орг. растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК =  0,005 мг/м³; ЛД50 =  12,7 мг/кг (крысы, перорально)) для повышения октанового числа.

Свинец в медицине

Экономические показатели

Цены на свинец в слитках (марка С1) в 2006 году составили в среднем 1,3—1,5 долл/кг.

Страны, крупнейшие потребители свинца в 2004 году, в тыс. тонн (по данным ILZSG):

Китай 1770
ЕС 1553
США 1273
Корея 286

Физиологическое действие

Свинец и его соединения токсичны. Попадая в организм, свинец накапливается в костях, вызывая их разрушение. ПДК в атмосферном воздухе соединений свинца 0,003 мг/м³, в воде 0,03 мг/л, почве 20,0 мг/кг. Выброс свинца в Мировой океан 430—650 тысяч т/год.

Чему равна температура кристаллизации свинца

Содержание

  1. Свинец характеристика
  2. Технологические свойства и характеристики металла
  3. Плотность свинца и его масса
  4. Какая температура плавки свинца?
  5. Механические свойства
  6. Сопротивление коррозии
  7. Области применения свинцовых сплавов
  8. Домашние и промышленные способы
  9. Приготовление расплава
  10. Процесс плавления и заливка
  11. Рыболовные лаки
  12. Методы избавления от оксида
  13. Техника безопасности
  14. Свинец: характеристика
  15. Технологические свойства: какая температура плавления свинца?
  16. Плавление в домашних условиях: подготовка
  17. Процесс плавления и заливка
  18. Техника безопасности

Весна. Выглянуло солнышко, и сквозь осевшие сугробы и журчащие ручьи пробиваются подснежники. Но взгляните на рисунок: температура снега и талой воды остаётся 0 °С. Так будет до тех пор, пока не растает последний кристаллик льда, даже если воздух прогреется до +10 °С.

Запомним: в физике превращение кристаллического тела в жидкость называют плавлением. Известно, что снег состоит из кристалликов льда. Поэтому превращение снега в воду – пример плавления.

Лёд – не единственное кристаллическое тело. С помощью микроскопа можно увидеть плотно прилегающие друг к другу кристаллы во всех металлах и многих других веществах.

Многочисленные наблюдения за плавлением разных тел показывают, что каждое кристаллическое тело плавится при строго определённой температуре; во время плавления температура тела и образующейся жидкости одинакова и остаётся постоянной, пока всё тело не расплавится. Вещества некристаллического строения (стекло, смола, пластмасса и некоторые другие) такими свойствами не обладают; они будут изучаться в следующей теме.

Температуры плавления/кристаллизации, °С
Железо1539Вода (лёд)
Олово232Ртуть–39
Свинец327Спирт–114

Если расплав кристаллического тела охлаждать, то наступит его кристаллизация – образование кристаллов твёрдого вещества. Как ни удивительно, но температура жидкого и твёрдого веществ во время этого будет оставаться постоянной, пока вся жидкость не отвердеет. При этом температура будет равна температуре плавления – это подтверждают опыты.

  1. На рисунке 0 °С – температура одновременно двух тел: .
  2. Как долго температура талой воды будет оставаться 0 °С?
  3. Плавлением называют явление, при котором происходит .
  4. Таяние снега называют плавлением, так как .
  5. Температура плавления разных кристаллических тел является .
  6. Сравните температуры плавящегося тела и получающегося расплава.
  7. Что происходит с температурой плавящегося кристалла?
  8. Кристаллизацией жидкости называют .
  9. Температура во время кристаллизации расплава .
  10. Температура отвердевания кристаллического вещества .

Плавление и отвёрдевание тел часто изображают графически. Рассмотрим один из таких графиков. Пусть, например, кусочек свинца положили в ложку и поместили над горелкой (см. рисунок).

На участке AB горелка ещё не была зажжена, и свинец имел комнатную температуру 20 °С. На этапе BC твёрдый свинец постепенно прогревался, и вскоре его температура достигла 327 °С – температуры плавления. Затем она оставалась постоянной, а свинец постепенно плавился, и в ложке одновременно сосуществовали твёрдый и жидкий свинец (участок CD). После окончания этого этапа температура (уже жидкого) свинца вновь стала повышаться, так как пламя всё ещё продолжало гореть (участок DE).

В момент времени, соответствующий точке E, горелку погасили, и температура жидкого свинца начала понижаться (участок EF). Как видите, остывание происходило медленнее, чем нагревание (сравните наклон участков EF и DE). Затем в точке F температура расплава достигла 327 °С и длительное время оставалась постоянной, так как происходила кристаллизация вещества. Следовательно, на участке FG сосуществуют жидкий и твёрдый свинец. Наконец, на участке GH остывает уже полностью отвердевший свинец.

Зелёная часть графика символизирует отсутствие теплопередачи от пламени к веществу, синяя часть – получение теплоты, а красная часть – отдачу теплоты.

  1. Для обсуждения примера графика рассмотрим ситуацию: .
  2. На участке AB температура свинца была комнатной, так как .
  3. На этапе BC наблюдалось повышение температуры свинца до .
  4. На этапе CD температура свинца .
  5. Что можно сказать о характере превращения свинца в расплав?
  6. В ходе всего процесса плавления вещества в ложке .
  7. На участке DE температура полностью расплавившегося свинца .
  8. На участке EF жидкий свинец начал охлаждаться, так как .
  9. На каком участке свинец снова находился сразу в двух состояниях?
  10. На завершающем участке графика .

Физика.ru • Клуб для учителей физики, учащихся 7-9 классов и их родителей

Свинец является химическим элементом из 14 группы, таблицы Д. И. Менделеева. Свинец получил 82 номер. Свинец является ковким и пластичным металлом серебристого оттенка, включая синеватый оттенок. Элемент повсеместнораспространен по поверхности Земли, легко добывается и поддается влиянию. Первые украшения и свинцовые предметы роскоши (Бусинды) с применением металлургической деятельности, дают право утверждения, что плавление металла как свинца, стала первой в истории человечества около 6400 г. до н. э. Самым старым изделием из свинцового сплава считается женская статуэтка в одежде из храма Осириса (3100 – 2900 гг. до н.э.). Древний Рим производил до 80 тыс. тонн свинца в год, в том числе для водопровода. На территории Руси металл нашел применение в обустройстве крыш, для печатей при создании грамот. Происхождения слов «свинец» до сих пор не ясно, на латинском языке название произошло от слова plumber (водопроводчик).

Алхимики связывали элемент с Сатурном. К 1840 г. промышленная революция спровоцировала выработку свинца до уровня 100 тыс. тонн, а ко второй пол. XIX ст. производилось уже 250 тыс. тонн. До 1990 годов элемент активно применяли в типографии.

Свинец характеристика

Компонент редко обнаруживается в самородном виде. Существует более 80 минеральных пород с включением элемента, например: церуссит, галенит, англезит.

Технологические свойства и характеристики металла

Свинец получил типичные особенности и технологические свойства своей группы и характеризуется повышенной тяжестью, и плотностью с традиционным серым оттенком. При контакте с воздухом металл теряет блеск.

Несмотря на высокую плотность металл проявляет существенную мягкость, при комнатной температуре на нем можно оставить след ногтем.

Плотность свинца и его масса

Масса элемента равняется 82, что является причиной большого веса. Кристаллическая решетка получила кубическую форму. В углу модели молекулы и посредине всех граней находится атом.

Высокая масса относит вещество в состав списка тяжелых компонентов. При нагревании плотность материала падает.

Какая температура плавки свинца?

Свинец не является тугоплавким веществом, что выделяет его из прочих плотных элементов. Вещество легко можно деформировать и прокатать в фольгу.

Температура полного плавления свинца – 327,46 °С. Что бы узнать какая точная температура плавления свинца достаточно применить формулу F = 1,8 °C + 32. Таким образом плавление свинца происходит при температуре 620,6 F.

Температура кипения элемента наступает при – 1749 °С. Чтобы провести процедуру литья необходимо довести компонент до 400–450 °С.

Стоит отметить что при температуре -7,26 К, компонент получает сверхпроводимость. При плавлении компонент получает текучие свойства, увеличивается вязкость и изменяется поверхностное напряжение.

Механические свойства

Высокая пластичность стала причиной плохих прочностных качеств.

  • Сопротивление разрыву – до 13 Мпа (у железа показатель – 250 МПа).
  • Твердость по Бринеллю составляет – 3,2 – 8 НВ.
  • Предел при сжатии – до 50 Мпа.
  • Удлинение материала не более 50-70%.

Теплопроводность в два раза меньше, чем у Феррума, в 11 раз ниже показателя меди и составляет 33,5 вт/(м·К). При комнатной температуре значение теплоемкости – 0,12 кДж/(кг·К).

Электропроводность в нормальных условиях проявляет плохую электропроводность: удельное сопротивление равно 0,22 Ом-кв. мм/м. У меди такой показатель достигает 0,017.

Сопротивление коррозии

По своим инертным свойствам свинец приближается к категории благородных металлов. Высокий порог вступления в реакцию и наличие оксидной пленки, обеспечивают высокую сопротивляемость ржавчине. Серная кислота, а также угольный ангидрид, растр сероводорода не воздействует на элемент. В городской местности уровень коррозии может достигать -0,00068 мм/год.

Свинец стойкий к хромовой, концентрированной уксусной, фосфорной кислоте. Компонент быстро разрушается в азотной и разбавленной уксусной кислоте и концентрированной серной (90%).

Области применения свинцовых сплавов

Свинец активно применяется для источника тока полученного химическим путем. Около ¾ всей массы произведенного металла используется для создания свинцовых аккумуляторов. Несмотря на конкуренцию щелочных источников энергии, свинец вырабатывает электричество более высокого напряжения. Элемент применяется для обмоток сверхпроводящих трансформаторных систем. Компонент был одним из первых замеченных веществ со свойствами сверхпроводимости. Свинцовый сплав (баббит) нашел применение в создании подшипников, благодаря антифрикционным свойствам. Свинец широко применяется для создания электрических предохранительных систем благодаря возможности создания легкоплавких соединений с другими металлами (кадмием или оловом).

Подшипники из свинцового сплава

20% всего объема компонента идет на создание оболочки силового кабеля для подземных и подводных линий. Свинец начали применять в военном деле во времена Римского государства, в качестве снарядов для катапульты. Современная промышленность производит из свинца пули и другие комплектующие для спортивного инвентаря, боевого и охотничьего оружия. Свинец популярен в качестве универсального припоя, включая случаи, когда соединить метал другим вариантом затруднительно.

Металл активно применяется для защиты от радиоактивного излучения, благодаря своей массе. Благодаря дешевизне компонент устанавливается в рентген кабинетах, и на ядерных полигонах.

Также элемент используется, как часть звукоизоляционного покрытия и в кровельном деле. Также материал используют в сейсмостойких фундаментах строений, и уплотнений между кладкой. Краска со свинцом используется на технических сооружениях (мосты, каркасные строения).

Домашние и промышленные способы

Для выделения и плавления чистого свинца, чаще всего используют галенит, как основу плавки. Способом флотации обогащают концентрат до 40-70%. Далее применяют несколько методов плавления:

  • Электротермическое плавление.
  • Способ термического плавления Ванюкова (расплавление в жидкой ванне).
  • Плавление в шахтной (ватержакетной) печи.

После химической обработки удаляют примеси других элементов, в результате чистота свинца достигает более 99%.

Главными производителями являются: страны ЕС (плавление 2200 килотонн), США (1400), КНР (1200), РФ (1100). Также широкое производство плавления компонента находится в Южной Корейской республике, Украине и Казахстане.

Приготовление расплава

Для начала плавления в домашних условиях подбирается емкость с жаростойкой ручкой, которая выдержит высокую температуру. Для такой функции подходит старый кухонный чайник или подобная бытовая утварь. В домашних условиях можно применять чугунную посуду, при отсутствии других вариантов используют консервные емкости, с использование плоскогубцев в виду высокой температуры операции. Заранее следует предусмотреть будущее место захвата банки инструментом. Для удобства, в жестяной банке можно проделать отверстие в районе ободка. Это даст возможность точно выливать металл с высокой температурой, в нужном месте, без потеков расплавленной массы снаружи емкости.

Обрабатываемый материал размельчают и избавляют массу от лишних включений любыми доступными способами. Чем лучше будет размельчен металл, тем быстрее он расплавится. Емкость необходимо надежно установить над источником огня и прогреть для ликвидации влаги и сторонних примесей.

Кипение свинца достигается при температуре более 1700 °C. В домашних условиях такую температуру создать невозможно, однако при температуре 700 °C элемент проявляет высокую летучесть. Таким образов при отсутствии специального оборудования и практической необходимости, не стоит доводить свинец до температуры с красным оттенком, в виду вредности испарений для окружающих лиц.

Процесс плавления и заливка

В подогреваемую емкость не стоит сразу погружать весь лом. Контактировать с нагретым дном будет только тонкий слой, а остальная приобретенная температура будет рассеиваться в массе свинца. Для эффективной плавки лучше бросить небольшое количество в уже разогретую ванну постепенно помещая остальные части. Это увеличит площадь разогретой массы с высокой температурой.

После разогрева всей массы лома. На поверхности образуется шлаковый слой, который нужно убрать ложкой с длинной ручкой или подобным средством. Если масса получила единую разогретую консистенцию ее стоит переместить в предварительно разогретую форму. Низкая температура плавления провоцирует быстрое застывание в кристаллический вид. Если форма не разогрета, свинец начнет неровно ложится прямо во время заливки, и изделие получится неоднородным с присутствием дефектов.

Рыболовные лаки

Свинцовые изделия, статуэтки или рыболовные снасти можно покрывать лаком, используемым рыбаками. У любителей рыбной ловли есть несколько функций для этого ингредиента. Однако с предотвращением оксидного слоя на поверхности, раствор также эффективно справляется. Производят жидкость для придания старым наживкам и грузилом былого блеска.

Методы избавления от оксида

Во время взаимодействия с воздухом между атомами металла и окружающей средой образуется ионная связь. Кислород отдает два электрона. На поверхности быстро возникает окислительный слой. Такая оксидная пленка способна предотвратить дальнейшее воздействие враждебной среды. Пленка, также становится барьером во время передачи электричества.

Оксидная пленка на продукте, изготовленном из свинца появляется через малый промежуток времени. Механическая очистка – довольно трудоемкое и бесполезное занятие. Сразу после успешного снятия слоя, образуя поле, и оголенные атомы вступают в связь с новыми атомами воздуха. Создать защиту для предмета можно при использовании масла подсолнуха. Также актуален вариант с графитовой смазкой и лаком.

Для домашнего обихода отлично подходит масло подсолнуха. Масло наливают в миску, после чего в жидкость помещают требуемое изделие из свинца. При правильной выдержки (около 5 минут), необходимо вытянуть изделие из масла и дать ему просохнуть на подготовленных салфетках.

В условиях производства для уменьшения распространения оксидных включений на поверхности деталей применяют графитовую смазку. Смазка не является редкой или дорогостоящей, однако в бытовых условиях она редко оказывается в наличии. Такое средство продается в автомагазинах и хозяйственных торговых точках. При должном отношении свинцовая поверхность будет длительное время демонстрировать блеск.

Графитовая смазка для свинца

Если оксидная пленка уже успешно покрыла поверхность, существуют способы ее удаления. Для этого, применяется концентрированный раствор кислоты. Для таких действий необходима специальная подготовка, включая наличие химического стеклянного инвентаря. Обычные столовые банки или миски не подойдут. Реактивные ингредиенты могут нанести вред человеку, оставить ожоги на теле.

Приветствуется использование защитных очков и маски.

Обрабатываемое изделие погружается в кислотный раствор. Необходимо подождать пока пленка оксида будет разрушена. После успешного подъема из раствора обрабатывается поверхность для защиты маслом или лаком.

Техника безопасности

Расплавленный свинец способен произвести значимые увечья и ожоги. Капля мгновенно пропалит одежду и попадет на открытую поверхность кожи. Жидкая форма свинца может при вытекании попасть на легко возгораемые предметы и спровоцировать пожар в помещении. Если в жидкий расплав проникает вода происходит резкая вспышка с распространением мелких брызг металла по всей площади. Такие включения могут попасть на кожу и глаза, что болезненно и опасно для органов человека. Таким образом, обязательно во время работы необходимо использование одежды, которая покроет все тело включая рукава, надевайте головной убор. Ткань должна быть с высокой огнеупорностью и термостойкостью. На лицо необходимо надеть маску и защитные очки.

Помещение, в котором проводят плавку, необходимо хорошо проветривать, ввиду токсичности испарения свинца. Если маски нет в наличии используйте ватно-марлевую повязку. При попадании в организм свинец может спровоцировать и усугубить ряд болезненных процессов, накапливаясь в органах, элемент вызывает острое отравление.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Расплавить свинец нетрудно. Это можно сделать даже в домашних условиях, используя подходящую тонкостенную стальную или даже алюминиевую емкость. Температура плавления свинца невысокая. Чтобы ее достичь, достаточно пламени конфорки бытовой газовой или электрической плиты.

Свинец: характеристика

Распространение в общей массе земной коры – 0,0016 %. Это вроде бы и мало, но если сравнивать данный показатель с ближайшими соседями по таблице химических элементов – ртутью, золотом, висмутом, то свинец занимает гораздо более высокое место. Основной источник сырья для его получения – это полиметаллические сульфидные руды.

Материал имеет характерный грязно-серый цвет. На срезе свинец блестит с синеватым отливом, однако вскоре тускнеет. Это происходит окисление при воздействии воздуха. На поверхности среза образуется тонкий слой оксида. Металл тяжелый, его плотность – 11,34 г/см³. Это в полтора раза больше, чем у железа, и вчетверо в сравнении с алюминием.

Кроме того, что температура плавления свинца невысока, он еще является одним из самых мягких металлов. Его можно поцарапать ногтем, порезать ножом. Он достаточно гибкий, плющится молотком. Материал хорошо подходит для плавления и литья даже в домашних условиях.

Технологические свойства: какая температура плавления свинца?

Он плавится при 327,46 °C (600,61 K). Сохраняет высокие технологические литьевые свойства в диапазоне от 400 до 450 °С. Температура кипения свинца равна 1751 °С (2022 K). Пленка оксида, необходимая для защиты от коррозии, плавится только при 850 °С. Такая высокая температура, существенно превышающая режим плавления, усложняет процесс сваривания свинца в сплавах с другими металлами. К тому же при 700 °C летучесть свинца заметно возрастает.

В холодном виде материал хорошо поддается обработке. Его можно прокатать в тонкую фольгу. При давлении от 2 т/см² дробленый свинец спрессовывается с образованием монолитной массы. Проволоку из него получают не методом литья, а при продавливании твердого материала через фильеру. Малая разрывная прочность не дает возможности использовать для этих целей обычное волочение.

При какой температуре плавится свинец в составе с другими металлами? Это будет зависеть от состава сплава и соотношения металлов в нем. С одним материалом температура может повыситься, в то же время с другими – быть значительно ниже. К примеру, припой, в основе которого олово (64 %) и свинец (36 %), плавится при 180-200 °С.

Плавление в домашних условиях: подготовка

Необходимо подобрать подходящую емкость, желательно, чтобы ее ручка была из жаростойкого материала. Хорошо для этих целей подойдет старый чайник, кофейник или другая вышедшая из употребления кухонная утварь с удобной рукоятью. Можно расплавить материал и в старой чугунной посуде, а для заливки использовать глубокую ложку с длинной ручкой.

В крайнем случае подойдет и жестяная консервная банка. Но тут не обойтись без плоскогубцев. Ими можно снять с огня разогретую посуду и залить расплавленный свинец в подготовленную форму. Но это следует делать очень осторожно. Для удобства на ободке жестянки лучше сделать желобок. Тогда расплавленный металл выльется тонкой струйкой без подтеков и точно в нужное место. Место для захвата плоскогубцами также следует заранее оборудовать, чтобы не производить лишних манипуляций с посудой и разогретым металлом.

Подготовленный и максимально очищенный от посторонних примесей свинец по возможности измельчают на мелкие кусочки. Так он быстрее будет плавиться. Емкость надежно устанавливается над горелкой и прогревается. Это делается для выгорания с ее поверхности влаги и нежелательных посторонних примесей.

Процесс плавления и заливка

Не стоит загружать в посуду сразу весь объем подготовленного материала. Контактировать с разогретой поверхностью будет только нижний слой свинцового лома, а все, что сверху, будет только забирать на себя тепло и этим замедлять прогрев. Лучше сначала расплавить несколько кусочков, чтобы образовалась лужа, а затем в нее постепенно добавлять новые порции металла. В таком случае увеличивается площадь разогревающей поверхности.

После расплавления всего объема материала металлической лопаткой или ложкой с длинной ручкой с поверхности расплава необходимо снять слой шлака, примесей и мусора. Заливку следует производить в разогретую форму. Сравнительно низкая температура плавления свинца предполагает его быстрое застывание. Особенно заметно это в холодной форме. Материал теряет текучесть, заметно густеет, расплав не заполняет форму, качество отливки ухудшается.

Техника безопасности

Температура кипения свинца очень высока (1751 °C), и достичь ее в домашних условиях нереально. Тем не менее летучесть его уже при 700 °C становится довольно высокой. При существенном превышении температуры плавления находящиеся поблизости люди могут подвергаться негативному воздействию его испарений. Если нет существенной технологической необходимости перегревать расплав, не следует его доводить до красноватого оттенка. Именно это свидетельствует о том, что температура плавления свинца была превышена.

Расплавленный свинец при попадании на кожу может вызвать серьезные ожоги. Его капли прожигают одежду, при попадании на быстровоспламеняющиеся материалы могут вызвать возгорание и, как следствие, пожар, поэтому работать следует осторожно. Недопустимо попадание воды в расплавленный свинец. Это вызывает фонтан серебристых брызг, которые при попадании в глаза могут вызвать крайне нежелательные последствия.

Работать следует в хорошо проветриваемом помещении или на улице. Не стоит пренебрегать средствами индивидуальной защиты. Респиратор или даже ватно-марлевая повязка защитят дыхательные пути от свинцовой пыли. Малые дозы свинца в организме, возможно, сразу и не вызовут последствий. Однако этот материал имеет склонность накапливаться на протяжении жизни и вызывать отравление при превышении допустимых доз.

Какая температура плавления свинца? :: SYL.ru


Свинец
Атомный номер82
Внешний вид простого вещества
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)207,2 а. е. м. (/моль)
Радиус атома175
Энергия ионизации (первый электрон)715,2 (7,41) кДж/моль ()
Электронная конфигурация[Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2
Химические свойства
Ковалентный радиус147
Радиус иона(+4e) 84 (+2e) 120
Электроотрицательность (по Полингу)1,8
Электродный потенциалPb←Pb2+ -0,126 В Pb←Pb4+ 0,80 В
Степени окисления4, 2
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность11,3415 /³
Молярная теплоёмкость26,65[1]/(·моль)
Теплопроводность35,3 /(·)
Температура плавления600,65
Теплота плавления4,77 кДж/моль
Температура кипения2 013
Теплота испарения177,8 кДж/моль
Молярный объём18,3 ³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решёткикубическая гранецентрированая
Параметры решётки4,950
Отношение c/an/a
Температура Дебая88,00
Pb82
207,2
[Xe]4f145d106s26p2
Свинец

Свинец

— элемент главной подгруппы четвёртой группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 82. Обозначается символом Pb (лат. Plumbum). Простое вещество свинец (CAS-номер: 7439-92-1) — ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серого цвета.

Происхождение слова «свинец» неясно. В большинстве славянских языков (болгарском, сербско-хорватском, чешском, польском) свинец называется оловом. Слово с тем же значением, но похожее по произношению на «свинец», встречается только в языках балтийской группы: švinas (литовский), svins (латышский). Латинское же plumbum (тоже неясного происхождения) дало английское слово plumber — водопроводчик (когда-то трубы зачеканивали мягким свинцом), и название венецианской тюрьмы со свинцовой крышей — Пьомбе, из которой по некоторым данным ухитрился бежать Казанова. Известен с глубокой древности. Изделия из этого металла (монеты, медальоны) использовались в Древнем Египте, свинцовые водопроводные трубы — в Древнем Риме. Указание на свинец как на определённый металл имеется в Ветхом Завете. Выплавка свинца была первым из известных человеку металлургических процессов. До 1990 г. большое количество свинца использовалось (вместе с сурьмой и оловом) для отливки типографских шрифтов, а также в виде тетраэтилсвинца — для повышения октанового числа моторного топлива.

Химические свойства свинца

Электронная формула: KLMN5s25p65d106s26p2, в соответствии с чем он имеет степени окисления +2 и +4. Свинец не очень активен химически. На металлическом разрезе свинца виден металлический блеск, постепенно исчезающий из-за образования тонкой плёнки РbО.

С кислородом образует ряд соединений Рb2О, РbО, РbО2, Рb2О3, Рb3О4. Без кислорода вода при комнатной температуре не реагирует со свинцом, но при большой температуре получают оксида свинца и водород при взаимодействии свинца и горячего водяного пара.

Оксидам РbО и РbО2 соответствуют амфотерные гидрооксиды Рb(ОН)2 и Рb(ОН)4.

При реакции Mg2Pb и разбавленной HCl получается небольшое количество РbН4. Pbh5 — газозообразное вещество без запаха, которое очень легко разлагается на свинец и и водород. При большой температуре галогены образовывают со свинцом соединения вида РbХ2 (X — соответствующий галоген). Все эти соединения мало растворяются в воде. Могут быть получены галогениды и типа РbХ4. Свинец с азотом прямо не реагирует. Азид свинца Pb(N3)2 получают косвенным путём: взаимодействием растворов солей Рb (II) и соли NaN3. Сульфиды свинца можно получить при нагревании серы со свинцом, образуется сульфид PbS. Сульфид получают также пропусканием сероводорода в растворы солей Pb (II). В ряду напряжений Pb стоит левее водорода, но свинец не вытесняет водород из разбавленных HCl и h3SO4, из-за перенапряжения Н2 на Pb, а также на поверхности металла образуются плёнки трудно-растворимых хлорида РbCl2 и сульфата PbSO4, защищающие металл от дальнейшего действия кислот. Концентрированные кислоты типа h3SO4 и НCl при нагревании действуют на Pb и образуют с ним растворимые комплексные соединения состава Pb(HSO4)2 и Н2[РbCl4]. Азотная, а также некоторые органических кислоты (например, лимонная) растворяют свинец с получением солей Рb(II). По растворимости в воде соли свинца делятся на нерастворимые (напрммер, сульфат, карбонат, хромат, фосфат, молибдат и сульфид), малорастворимые (вроде, хлорид и фторид) и растворимые (к примеру,ацетат, нитрат и хлорат свинца). Соли Pb (IV) могут быть получены электролизом сильно подкисленных серной кислотой растворов солей Рb (II). Соли Pb (IV) присоединяют отрицательные ионы с образованием комплексных анионов, например, плюмбатов (РbО3)2- и (РbО4)4-, хлороплюмбатов (РbCl6)2-, гидроксоплюмбатов [Рb(ОН)6]2- и других. Концентрированные растворы едких щелочей при нагревании реагируют с Pb с выделением водорода и гидроксоплюмбитов типа Х2[Рb(ОН)4]. Еион (Ме=>Ме++e)=7,42 эВ.

Подготовка к плавлению свинца

Для начала нужно найти ёмкость. Будет отлично, если ручка сосуда будет сделана из какого-нибудь жароустойчивого материала. Для этой цели можно воспользоваться старым кофейником или чайником.

Материал можно плавить и в устаревшей посуде, сделанной из чугуна, пользуясь глубокой и длинной ложкой для заливки.

Если поблизости нет подходящей ёмкости, то можно применить и обыкновенную консервную «жестянку». Однако, здесь следует пользоваться пассатижами, которые будут использоваться для снятия раскалённой посуды с пламени и заливки материала в форму.

Не забывайте, что во время работы нужно быть предельно осторожным. Чтобы упростить процедуру, на одной стороне банки можно сделать небольшой желобок. В таком случае раскалённый металл будет выливаться тоненькой струйкой чётко в необходимое место.

Очищенный от примесей материал можно помельчить, чтобы он расплавился как можно скорее. Ёмкость нужно надёжным образом поставить над горелкой и как следует прогреть. Это нужно сделать для того чтобы избавить поверхность от лишних примесей и влаги.

Процедура плавки

Не нужно пытаться расплавить сразу весь подготовленный свинец, ведь взаимодействовать с раскалённой поверхностью ёмкости будет лишь самый нижний слой.

Сначала расплавьте два-три куска, чтобы сформировалась лужица, после чего постепенно накидывайте новый материал. Так у вас появится возможность сделать рабочую площадь более объёмной.

После плавления с поверхности металла нужно убрать слой мусора, примесей и шлака. Заливка должна осуществляться в нагретую форму. А также свинец характеризуется оперативным застыванием. Материал быстро утрачивает текучесть, становится более густым, в связи с чем не может полностью наполнить собой форму.

Основные соединения свинца

Оксиды свинца

Оксиды свинца имеют преимущественно основный или амфотерный характер. Многие из них окрашены в красные, жёлтые, чёрные, коричневые цвета. На фотографии в начале статьи, на поверхности свинцовой отливки, в её центре видны цвета побежалости — это тонкая плёнка оксидов свинца, образовавшаяся из-за окисления горячего металла на воздухе.

Галогениды свинца

Халькогениды свинца

Халькогениды свинца — сульфид свинца, селенид свинца и теллурид свинца — представляют собой кристаллы чёрного цвета, которые являются узкозонными полупроводниками.

Соли свинца

Сульфат свинца Нитрат свинца Ацетат свинца

— свинцовый сахар, относится к очень ядовитым веществам. Ацетат свинца, или свинцовый сахар, Pb(Ch4COO)2·3h3O существует в виде бесцветных кристаллов или белого порошка, медленно выветривающегося с потерей гидратной воды. Соединение хорошо растворимо в воде. Оно обладает вяжущим действием, но так как содержит ионы ядовитого свинца, то применяется как наружное в ветеринарии. Ацетат применяют также в аналитической химии, крашении, ситценабивном деле, как наполнитель шёлка и для получения других соединений свинца. Основной ацетат свинца Pb(Ch4COO)2·Pb(OH)2 — менее растворимый в воде белый порошок — используется для обесцвечивания органических растворов и очистки растворов сахара перед анализом.

Применение свинца

Свинец в народном хозяйстве

Нитрат свинца

применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Азид свинца применяется как наиболее широкоупотребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество). Перхлорат свинца используется для приготовления тяжелой жидкости (плотность 2,6 г/см³), используемой во флотационном обогащении руд, он иногда применяется в мощных смесевых взрывчатых веществах как окислитель. Фторид свинца самостоятельно, а так же совместно с фторидом висмута, меди, серебра применяется в качестве катодного материала в химических источниках тока. Висмутат свинца, сульфид свинца PbS, иодид свинца применяются в качестве катодного материала в литиевых аккумуляторных батареях. Хлорид свинца PbCl2 в качестве катодного материала в резервных источниках тока. Теллурид свинца PbTe широко применяется в качестве термоэлектрического материала (термо-э.д.с 350 мкВ/К), самый широкоприменяемый материал в производстве термоэлектрогенераторов и термоэлектрических холодильников. Двуокись свинца PbO2 широко применяется не только в свинцовом аккумуляторе, но так же на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и др.
Свинцовые белила
, основной карбонат Pb(OH)2•PbCO3, плотный белый порошок, — получается из свинца на воздухе под действием углекислого газа и уксусной кислоты. Использование свинцовых белил в качестве красящего пигмента теперь не так распространено, как ранее, из-за их разложения под действием сероводорода h3S. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлевки, в технологии цемента и свинцовокарбонатной бумаги. Арсенат и арсенит свинца применяют в технологии инсектицидов для уничтожения насекомых — вредителей сельского хозяйства (непарного шелкопряда и хлопкового долгоносика). Борат свинца Pb(BO2)2·h3O, нерастворимый белый порошок, используют для сушки картин и лаков, а вместе с другими металлами — в качестве покрытий стекла и фарфора. Хлорид свинца PbCl2, белый кристаллический порошок, растворим в горячей воде, растворах других хлоридов и особенно хлорида аммония Nh5Cl. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей. Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый желтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве желтых пигментов. Нитрат свинца Pb(NO3)2 — белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Это вяжущее ограниченного применения. В промышленности его используют в спичечном производстве, крашении и набивке текстиля, окраске рогов и гравировке. Сульфат свинца Pb(SO4)2, нерастворимый в воде белый порошок, применяют как пигмент в аккумуляторах, литографии, в технологии набивных тканей. Сульфид свинца PbS, чёрный нерастворимый в воде порошок, используют при обжиге глиняной посуды и для обнаружения ионов свинца. Поскольку свинец хорошо поглощает γ-излучение, он используется для радиационной защиты в рентгеновских установках и в ядерных реакторах. Кроме того, свинец рассматривается в качестве теплоносителя в проектах перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Значительное применение находят сплавы свинца. Пьютер (сплав олова со свинцом), содержащий 85-90 % Sn и 15-10 % Pb, формуется, недорог и используется в производстве домашней утвари. Припой, содержащий 67 % Pb и 33 % Sn, применяют в электротехнике. Сплавы свинца с сурьмой используют в производстве пуль и типографского шрифта, а сплавы свинца, сурьмы и олова — для фигурного литья и подшипников. Сплавы свинца с сурьмой обычно применяют для оболочек кабелей и пластин электрических аккумуляторов. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину в виде тетраэтилсвинца (C2H5)4Pb (умеренно летучая жидкость, пары к-рой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших-неприятный запах; Тпл = 130 °C, Ткип = 80°С/13 мм рт.ст.; плотн. 1,650 г/см³; nD2v = 1,5198; не раств. в воде, смешивается с орг. растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК = 0,005 мг/м³; ЛД50 = 12,7 мг/кг (крысы, перорально)) для повышения октанового числа.

Свинец в медицине

Экономические показатели

Цены на свинец в слитках (марка С1) в 2006 году составили в среднем 1,3—1,5 долл/кг.

Страны, крупнейшие потребители свинца в 2004 году, в тыс. тонн (по данным ILZSG):

Китай1770
ЕС1553
США1273
Корея286

Физические характеристики свинца

Свинец, или плюмбум, – это пластичное химическое вещество из группы легкоплавких цветных металлов, обладающее высокой вязкостью, что обеспечивает легкий процесс его обработки. В системе химических элементов это вещество имеет порядковый номер 82 и обозначается сочетанием символов «Pb».

Материал хрупкий и легко реагирует на механическое воздействие – на нем остается выемка даже при нажатии ногтем, его просто разрезать обычным кухонным ножом, однако разломать его на отдельные фрагменты довольно сложно. Этот металл имеет серебристо-белый цвет с синеватым оттенком. Он легко окисляется, находясь на открытом воздухе, поэтому свежесделанный срез материала моментально потускнеет.

Рассматриваемое вещество обладает нижеследующими физическими характеристиками:

  1. Плотность металла равна 11,3 г/см³;
  2. Температура плавления свинца составляет +327,46 °C. Процедура литья этого компонента возможна при его доведении до +420-450 °C;
  3. Температура кипения – 1749 °C выше ноля;
  4. Удельная теплоемкость металла при комнатной температуре (+18 °C) равняется 127,5 Дж/кг, однако при доведении его до кипения этот показатель возрастает;
  5. Относительная (удельная) теплота расплавления составляет 25 кДж/кг;
  6. Удельная электропроводность при нормальных условиях (+18 °C) равна 4,8∙10-4, а это лишь 7,8% от соответствующего показателя серебра, что делает свинец идеальной основой для припоя;
  7. Металл является токсичным.

Температура плавления свинца дает возможность подогревать компонент в ковше даже на открытом огне с последующим розливом в требуемые формы, например, при изготовлении пуль.


Плавление элемента Pb на открытом огне в чугунной емкости (кустарные условия)

Для информации. Плавка металлов совершается посредством нагревания. Значение перехода твердого вещества в текучее агрегатное состояние (жидкость) именуется температурой плавления. Эта величина зависит от параметров составных компонентов, которые формируют сплав. Например, температура плавления олова равна +232 °C. Составы для пайки, содержащие эти вещества (олово – 59 %, свинец – 40 %), расплавляются при +183,3-190 °C. Если увеличить в подобных припоях содержание олова, то переходная температура будет увеличиваться и стремиться к показателю, при котором плавится олово (+232 °C).

Внешний вид припоя на основе оловянной смеси с содержанием свинца под маркировкой ПОС-61

Свойства свинца и его соединений » Все о металлургии

06.05.2015


Свинец — серовато-белый, блестящий в свежем изломе металл, расположенный в IV группе системы Менделеева, с порядковым номером 82, Кларк свинца 1*10в-4%. Молекулярный вес свинца 207,21 Параметр решетки а0=4,9389 А.
Свинец мягок, чертится ногтем, непрочен, хорошо прокатывается и куется, но плохо вытягивается в проволоку. При давлении 5 т/см2 твердый металл переходит в текучее состояние.
Удельный вес твердого свинца 11,35; в пределах от 328 до 750° его удельный вес изменяется от 10,654 до 10,188.
Температура плавления 327,4°, температура кипения 1750° (по другим данным 1525—1540°). Заметная летучесть появляется при температуре около 900°.
Удельная теплоемкость свинца при 18° равна 0,029 кал, а расплавленного — 0,034 кал. Скрытая теплота плавления 5,6 кал, скрытая теплота испарения 230 кал.
Теплопроводность свинца при 18° равна 0,083 кал/см*сек, или 7,5% от теплопроводности серебра.
Удельное электрическое сопротивление свинца равно 20,68 мом/см3 при 18°, или 7,77% от электропроводности серебра.
Под влиянием влажного воздуха поверхность свинца окисляется с образованием пленки Pb(OH)2. Под влиянием SO3 или CO2 гидрат окиси свинца превращается в практически нерастворимые в воде сернокислое или углекислое соединения.
Газы O2, SO2, h3, N2, CO, CO2 не растворяются в свинце.
Свинец хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте; в серной и соляной кислотах при комнатной температуре он не растворяется, так как образующиеся хлорид и сульфат свинца покрывают его плотной нерастворимой пленкой. В этих кислотах свинец растворяется лишь при нагревании до 200—250°. Так же устойчив чистый свинец и к щелочам, аммиаку, хлору и содержащим хлор растворам, органическим кислотам и маслам.
Присутствие примесей, как правило, снижает коррозионную устойчивость свинца.
Свинец легко сплавляется со многими металлами, однако с железом он не сплавляется, что позволяет вести обработку свинца в железной аппаратуре.
Ниже приведены составы наиболее распространенных сплавов на свинцовой основе, %:

Свинец входит также в состав легкоплавких сплавов (переходящих в жидкое состояние при температуре ниже 100°), содержащих олово, кадмий, висмут и ртуть.
Из химических соединений свинца наибольшее значение в технологии его получения имеют сульфид (PbS), окись (PbO), сульфат (PbSO4) и карбонат (PbCO3).
Сернистый свинец PbS (природный минерал галенит) плавится при 1135° и при 950° интенсивно испаряется. Упругость его паров при 1000° достигает 17 мм рт. ст., при этом упругость диссоциации его равна 1,26*10в-1 мм рт. ст.
Температура воспламенения частиц сульфида размером 0,25 мм в присутствии кислорода воздуха 360—380°. Окисление протекает с образованием окиси и сульфата свинца Сернистый свинец растворим в металлическом свинце (рис. 2). При 1040° однородный сплав расслаивается, и нижний слой его содержит 19,4% PbS. В твердом состоянии Pb и PbS взаимно нерастворимы.
Окись свинца PbO плавится при 883°, интенсивно улетучивается при 950—1000° (при которых упругость паров равна 1,8—3,7 мм рт. ст.), кипит при 1472° и при нагревании диссоциирует на свинец и кислород При 1100° упругость диссоциации достигает 1,3*10в-13 мм рт. ст. В свинце PbO нерастворима.

Существует две разновидности окиси свинца, желтая аморфная окись свинца в виде порошка и кристаллический глет.
Окись свинца является амфотерным окислом с более резко выраженными основными, чем кислотными свойствами Глет образует ряд легкоплавких соединений с кремнеземом (силикаты), а также с окислами кальция, магния, алюминия и железа.
С окислами щелочных металлов окись и перекись свинца образуют ряд соединений. Соединения типа Me PbO2 называются плюмбитами, соединения типа MePbO3 — ппюмбатами. В свою очередь различают Me РbО3 — метаплюмбаты и Me2PbO4 — ортоплюмбаты. Плюмбаты — соединения непрочные.
Сульфат свинца PbSO4 (природный минерал англезит). Плотность колеблется от 5,92 до 6,39; разлагается между 900 и 1000°, температура плавления (по различным данным) изменяется от 1080 до 1170°, теплота образования 216200 кал. При нагревании PbSO4 разлагается с образованием основного сульфата. 6РbО*5SO3, при прокаливании в атмосфере h3 или CO образует смесь из Pb и PbS с выделением SO2. При нагревании с углем до 700—800° можно получить PbS, Pb и PbO.
Установлено образование трех основных солей: 3РbО*PbSO4, 2РbО*PbSO4 и PbO*PbSO4. По данным Шенка и Росбаха и Егера и Гермса, изучивших диаграмму плавкости системы PbSO4—PbO, пере численные соли образуют ряд эвтектик, плавящихся при температуре около 950°.
Карбонат свинца PbCO3 ( природный минерал церуссит) при нагревании диссоциирует с образованием PbO и CO2. Эта реакция начинается при температуре ниже 200° и при 285° упругость CO2 достигает 760 мм рт. ст.
Основной карбонат свинца, близкий по составу к 2РЬСO3*Pb(OH)2, применяется как краска.


  • Свинцовые руды и концентраты
  • Свинец
  • Кооперирование цинкового производства с химической промышленностью
  • Интенсификация производства цинка
  • Переработка цинкосодержащих полупродуктов
  • Электролиз цинка
  • Очистка раствора сульфата цинка от примесей
  • Выщелачивание цинка
  • Транспортирование и подготовка огарка цинка
  • Рафинирование цинка

СВИНЕЦ И СПЛАВЫ

Мягкий, тяжелый, голубовато-серый металл (символ Pb), свинец получают в основном из минерала галена.  Он легко окисляется на поверхности, но затем очень устойчив к коррозии. Он растворим в азотной кислоте, но не в серной или соляной, и является одним из самых стабильных металлов. Его кристаллическая структура-гранецентрированная кубическая. Он очень податлив, но становится твердым и хрупким при повторном плавлении из-за образования оксидов. Удельный вес литого металла составляет 11,34, а проката-11,37. Температура плавления составляет 327°C, а температура кипения-1750°C. Предел прочности при растяжении невелик, у проката он составляет около 25 МПа при относительном удлинении 52% при нормальных температурах, но при низких температурах прочность значительно возрастает. При температуре -40°С он составляет около 89 МПа, а относительное удлинение составляет 30%. Коэффициент расширения равен 0,0000183, а теплопроводность составляет 8,2% от теплопроводности серебра. Электропроводность меди составляет всего 7,8%. При использовании в аккумуляторных батареях металл через некоторое время в основном возвращается в виде лома, переплавляется и продается как вторичный свинец, а также из труб и кабельных покрытий.  Свинец высокотоксичен и, следовательно, представляет опасность для здоровья. Следует избегать вдыхания пыли и паров, а также использовать его в контакте с пищевыми продуктами или напитками.

Свинцовый металлопрокат не только является наиболее непроницаемым металлом для рентгеновского и гамма-излучения, но и устойчив ко многим агрессивным химическим веществам, большинству типов почв, морской и промышленной среде. Хотя свинец является одним из самых тяжелых металлов, только несколько применений основаны в основном на его высокой плотности. Основными причинами использования свинца часто являются низкая температура плавления, простота литья и формования, хорошее звукопоглощение и вибропоглощение, а также легкость извлечения из лома.

Благодаря своим высоким внутренним демпфирующим характеристикам свинец является одним из самых эффективных шумоглушителей для промышленного, коммерческого и жилого применения. Листовой свинец, свинцовые винилы, свинцовые композиты и свинецсодержащие ламинаты используются для снижения шума машин.  Свинцовый лист с асбестовыми или резиновыми сэндвич-прокладками обычно используется для контроля вибрации.

Естественная смазывающая способность и износостойкость свинца делают этот металл пригодным в сплавах для применения в тяжелых подшипниках, таких как цапфовые подшипники железнодорожных вагонов и кривошипно-шатунные подшипники поршневых двигателей. Свинец также широко используется в качестве компонента припоев. Наиболее распространенными припоями являются свинцово-оловянные сплавы; температура плавления может достигать 183°C.

Содержание

  1. Формы
  2. Лист и фольга
  3. Экструзии
  4. Отливки
  5. Покрытия
  6. Ламинирование
  7. Покрытие
  8. Порошок
  9. Выстрел
  10. Шерсть
  11. Сплавы

Лист и фольга

Благодаря своей пластичности свинец и его сплавы легко прокатываются до любой желаемой толщины вплоть до 0,01 мм. Листы легко изготавливаются путем обжига или пайки. Стандартная ширина листа составляет 2,4 м и более, а листы могут быть обрезаны до любого желаемого размера.  Заготовки для ударной экструзии, прокладки, шайбы или других целей могут быть штампованы. Свинец с оловянным покрытием может быть получен путем прокатки свинца и олова вместе.

Экструзии

Свинец легко экструдируется в виде трубы, стержня, проволоки или любого желаемого поперечного сечения, например оконных кам (Н-образных), круглых, полых звездочек, прямоугольных воздуховодов. Серийно выпускаемые экструзии варьируются в размерах от 612 мм трубы до припойной проволоки диаметром 0,25 мм. Свинец экструдируется на бумаге, резине или пластике при изготовлении электрического кабеля и вокруг стальных прутков. Обычный порошковый припой представляет собой свинцовую экструзию; трубки зубной пасты-ударные экструзии.

Отливки

Свинец, один из самых простых металлов для литья, используется в крошечных литых формах и массивных литых противовесах. Типовой металл, известный своей способностью воспроизводить мельчайшие детали, представляет собой свинцовый сплав. Свинцовые решетки для большинства батарей отлиты под давлением.  Температура литья (обычно около 316°C) умеренная. Мышьяк, сурьму или олово часто сплавляют для придания прочности или особых свойств. Небольшие отливки под давлением могут иметь толщину стенок всего 1,3 мм, а размеры “как отлитые” воспроизводимы до 0,03 мм.

Покрытия

Защита подстилающего железа и стали является основной задачей большинства свинцовых покрытий. В чисто защитном классе можно найти терн-пластину для кровли, огнеупорные рамы и двери, автомобильные детали и контейнеры для краски и масла. Смазочная способность, придаваемая покрытию корпусов волочильными и штамповочными операциями, создает отличную поверхность для пайки — следовательно, телевизионные шасси и автомобильные бензобаки изготавливаются из терна. Другие процессы горячего погружения, а также гальваническое и газопламенное напыление также используются для наружного оборудования автомобильных глушителей, подшипников, втулок, гаек, болтов, а также для технического обслуживания.

Ламинирование

Разработанное первоначально для защиты от рентгеновских лучей, большое семейство ламинированных свинцовых материалов в настоящее время существует.  В дополнение к своей оригинальной нише они находят все большее применение в звукоизоляции и шумоподавлении. Типичные примеры включают свинцовую фанеру, свинцово-гипсовую доску, свинцово-шлакоблочный блок, свинцово-пластиковые ламинаты, свинцово-пластиковые и стекловолоконные комбинации.

Покрытие

Металлический свинец толщиной от 3,2 до 305 мм и более может быть соединен с другими металлами. Так, например, свинец и сталь могут быть объединены для коррозионной стойкости и прочности или свинец и медь для гамма-экранирования и теплопередачи. Во многих случаях продукт, такой как резервуар или химический реактор, полностью или частично изготавливается из стали, а затем покрывается связанным свинцом как единое целое.

Порошок

Сферы, нерегулярные зерна и чешуйки свинца диаметром от 4 |im и выше находят применение в специальных смазках, в качестве компонента подшипников, тормозных и сцепных накладок, в наполнении пластмасс и резины, а также в красках и составах для свайных соединений.  Проволочный канат обычно обрабатывают таким порошком, чтобы смазать его и заполнить любые зазубрины в фильтре, обновляя таким образом его самосмазывающиеся поверхности.

Выстрел

Эта форма свинца производится в изобилии — около 30 360 х 103 кг ежегодно идет на боеприпасы к дробовикам. Размеры боеприпасов варьируются от 1 до 11,3 мм; мелкая дробь производится для других целей. Легко обрабатываемый, он является предпочтительной формой, когда требуется масса или экранирование внутри нерегулярного корпуса. Он также используется при изготовлении свободно обрабатываемых сталей.

Шерсть

Пропуская расплавленный свинец через мелкое сито и позволяя ему затвердеть на воздухе, получают свободный канат фильтров. Под давлением, обычно вбиваемым в щель калачом и молотком, волокна свариваются в однородную массу. Это позволяет формировать твердое металлическое уплотнение там, где температура или взрывоопасность запрещают процедуры соединения, требующие нагрева. Непрерывное свинцовое волокно также получают прядением на текстильных машинах.

Сплавы

В своей нелегированной форме, как минимум 99,85%, свинец мягкий и слабый; он требует поддержки для механических применений. Этот “химический свинец” используется в основном в агрессивных системах обработки химических веществ, таких как футеровка резервуаров.

“Твердый свинец” — свинец, легированный сурьмой от 1 до 13% — обладает достаточной прочностью на растяжение, усталостной стойкостью и твердостью для многих механических применений. Эти сплавы могут быть литыми, прокатанными или экструдированными и особенно подходят для отливок, требующих хорошей детализации и умеренной прочности. Прокатанные сурьмяные сплавы тверже и прочнее литых. Свинец на пластине батареи содержит от 7 до 12% сурьмы.

Кальций (0,03-0,12%) образует еще одну серию механически подходящих сплавов со свинцом. Эти сплавы естественным образом твердеют при комнатной температуре-обычно в течение 30-60 дней — после литья или обработки. Свойства деформируемых сплавов Pb-Ca несколько направленны, больше в продольном направлении.  Пользы включают обшивать и решетки кабеля в аккумуляторах.

Олово, добавляемое в сплавы Pb-Ca в количестве около 1,5%, повышает прочность на растяжение и устойчивость к растрескиванию, но увеличивает время старения до 180 дней. Олово также используется для снижения коэффициента трения для подшипников. Сплавы с высоким содержанием олова в основном используются в припоях, которые обычно содержат от 40 до 60% олова.

Свинцовые сплавы могут проявлять значительно улучшенные механические или химические свойства по сравнению с чистым свинцом. Основными легирующими добавками к свинцу являются сурьма и олово. Растворимость большинства других элементов в свинце невелика, но даже дробные весовые процентные добавления некоторых из этих элементов, особенно меди и мышьяка, могут существенно изменить свойства.

Температура плавления свинца в домашних условиях

Содержание

  1. Свинец: характеристика
  2. Технологические свойства: какая температура плавления свинца?
  3. Плавление в домашних условиях: подготовка
  4. Процесс плавления и заливка
  5. Техника безопасности
  6. Что для этого нужно?
  7. Домашние и промышленные способы
  8. Рыболовные лаки
  9. Избавиться от оксида
  10. Области применения свинца
  11. Температура плавления свинца
  12. Исторические сведения
  13. Происхождение названия
  14. Нахождение в природе
  15. Получение
  16. Технологические свойства и характеристики
  17. Плотность свинца и его масса
  18. Температура плавки свинца
  19. Механические свойства
  20. Сопротивление коррозии
  21. Области применения свинцовых сплавов
  22. Домашние и промышленные способы
  23. Оловянно-свинцовые припои
  24. Приготовление расплава и заливка
  25. Рыболовные лаки
  26. Методы избавления от оксида
  27. Техника безопасности
  28. Видео

Расплавить свинец нетрудно. Это можно сделать даже в домашних условиях, используя подходящую тонкостенную стальную или даже алюминиевую емкость. Температура плавления свинца невысокая. Чтобы ее достичь, достаточно пламени конфорки бытовой газовой или электрической плиты.

Свинец: характеристика

Распространение в общей массе земной коры – 0,0016 %. Это вроде бы и мало, но если сравнивать данный показатель с ближайшими соседями по таблице химических элементов – ртутью, золотом, висмутом, то свинец занимает гораздо более высокое место. Основной источник сырья для его получения – это полиметаллические сульфидные руды.

Материал имеет характерный грязно-серый цвет. На срезе свинец блестит с синеватым отливом, однако вскоре тускнеет. Это происходит окисление при воздействии воздуха. На поверхности среза образуется тонкий слой оксида. Металл тяжелый, его плотность – 11,34 г/см³. Это в полтора раза больше, чем у железа, и вчетверо в сравнении с алюминием.

Кроме того, что температура плавления свинца невысока, он еще является одним из самых мягких металлов. Его можно поцарапать ногтем, порезать ножом. Он достаточно гибкий, плющится молотком. Материал хорошо подходит для плавления и литья даже в домашних условиях.

Технологические свойства: какая температура плавления свинца?

Он плавится при 327,46 °C (600,61 K). Сохраняет высокие технологические литьевые свойства в диапазоне от 400 до 450 °С. Температура кипения свинца равна 1751 °С (2022 K). Пленка оксида, необходимая для защиты от коррозии, плавится только при 850 °С. Такая высокая температура, существенно превышающая режим плавления, усложняет процесс сваривания свинца в сплавах с другими металлами. К тому же при 700 °C летучесть свинца заметно возрастает.

В холодном виде материал хорошо поддается обработке. Его можно прокатать в тонкую фольгу. При давлении от 2 т/см² дробленый свинец спрессовывается с образованием монолитной массы. Проволоку из него получают не методом литья, а при продавливании твердого материала через фильеру. Малая разрывная прочность не дает возможности использовать для этих целей обычное волочение.

При какой температуре плавится свинец в составе с другими металлами? Это будет зависеть от состава сплава и соотношения металлов в нем. С одним материалом температура может повыситься, в то же время с другими – быть значительно ниже. К примеру, припой, в основе которого олово (64 %) и свинец (36 %), плавится при 180-200 °С.

Плавление в домашних условиях: подготовка

Необходимо подобрать подходящую емкость, желательно, чтобы ее ручка была из жаростойкого материала. Хорошо для этих целей подойдет старый чайник, кофейник или другая вышедшая из употребления кухонная утварь с удобной рукоятью. Можно расплавить материал и в старой чугунной посуде, а для заливки использовать глубокую ложку с длинной ручкой.

В крайнем случае подойдет и жестяная консервная банка. Но тут не обойтись без плоскогубцев. Ими можно снять с огня разогретую посуду и залить расплавленный свинец в подготовленную форму. Но это следует делать очень осторожно. Для удобства на ободке жестянки лучше сделать желобок. Тогда расплавленный металл выльется тонкой струйкой без подтеков и точно в нужное место. Место для захвата плоскогубцами также следует заранее оборудовать, чтобы не производить лишних манипуляций с посудой и разогретым металлом.

Подготовленный и максимально очищенный от посторонних примесей свинец по возможности измельчают на мелкие кусочки. Так он быстрее будет плавиться. Емкость надежно устанавливается над горелкой и прогревается. Это делается для выгорания с ее поверхности влаги и нежелательных посторонних примесей.

Процесс плавления и заливка

Не стоит загружать в посуду сразу весь объем подготовленного материала. Контактировать с разогретой поверхностью будет только нижний слой свинцового лома, а все, что сверху, будет только забирать на себя тепло и этим замедлять прогрев. Лучше сначала расплавить несколько кусочков, чтобы образовалась лужа, а затем в нее постепенно добавлять новые порции металла. В таком случае увеличивается площадь разогревающей поверхности.

После расплавления всего объема материала металлической лопаткой или ложкой с длинной ручкой с поверхности расплава необходимо снять слой шлака, примесей и мусора. Заливку следует производить в разогретую форму. Сравнительно низкая температура плавления свинца предполагает его быстрое застывание. Особенно заметно это в холодной форме. Материал теряет текучесть, заметно густеет, расплав не заполняет форму, качество отливки ухудшается.

Техника безопасности

Температура кипения свинца очень высока (1751 °C), и достичь ее в домашних условиях нереально. Тем не менее летучесть его уже при 700 °C становится довольно высокой. При существенном превышении температуры плавления находящиеся поблизости люди могут подвергаться негативному воздействию его испарений. Если нет существенной технологической необходимости перегревать расплав, не следует его доводить до красноватого оттенка. Именно это свидетельствует о том, что температура плавления свинца была превышена.

Расплавленный свинец при попадании на кожу может вызвать серьезные ожоги. Его капли прожигают одежду, при попадании на быстровоспламеняющиеся материалы могут вызвать возгорание и, как следствие, пожар, поэтому работать следует осторожно. Недопустимо попадание воды в расплавленный свинец. Это вызывает фонтан серебристых брызг, которые при попадании в глаза могут вызвать крайне нежелательные последствия.

Работать следует в хорошо проветриваемом помещении или на улице. Не стоит пренебрегать средствами индивидуальной защиты. Респиратор или даже ватно-марлевая повязка защитят дыхательные пути от свинцовой пыли. Малые дозы свинца в организме, возможно, сразу и не вызовут последствий. Однако этот материал имеет склонность накапливаться на протяжении жизни и вызывать отравление при превышении допустимых доз.

  • Как расплавить свинец
  • Сплавы металлов из алюминия и свинца
  • Как расплавить медь в домашних условиях
  • Керамический тигель, либо стальная посуда с жаростойкой ручкой. Стальные щипцы или лопатка.

Несмотря на то, что свинец легко плавится, форму он заполняет хуже, чем другие легкоплавкие металлы.

В холодную форму разливать свинец нельзя, так как он может при соприкосновении с холодной поверхностью дать брызги.

  • температура плавления свинца в 2018

Что для этого нужно?

Приготовьте также пачку бумажных салфеток, а для работы с кислотой – химическую посуду, перчатки и респиратор.

Домашние и промышленные способы

Есть в буквальном смысле домашний способ защитить свинцовую поверхность от коррозии. Подсолнечное масло в хозяйстве всегда найдется. Налейте его в миску и погрузите туда недавно выплавленную фигурку. Подержите минут пять, достаньте, положите на слой салфеток и дайте высохнуть.

На производстве для защиты свинцовых деталей от окисления применяется обычно словом, там, где продают промышленное масло. Можно заказать графитовую смазку и через интернет-магазин. Свинцовое изделие долго сохранит блеск.

Если изделие большое, его можно просто протереть ватным тампоном, смоченном в растительном масле.

Рыболовные лаки

Можно покрыть свинцовую статуэтку и лаком по металлу. В магазине, где продают товары для рыболовов, часто встречается специальный «рыболовный» лак, предназначенный именно для таких целей. Цвета встречаются самые разные, но если вы хотите сохранить металлический блеск, вам больше подойдет бесцветный. Промышленность выпускает и флуоресцентные «рыболовные» лаки.

Избавиться от оксида

Области применения свинца

Одним из наиболее распространенных вариантов применения свинца является изготовление пуль, дроби и других снарядов для огнестрельного оружия. А возможность для охотников мастерить самодельные пули создана благодаря дешевизне металла и низкой температуре его плавления.

Также из свинца изготавливают рыболовные грузила. Благодаря тому, что металл достаточно мягкий, его можно зафиксировать на леске без использования специальных приспособлений, простым обжатием.

Свинец обладает также антикоррозионным свойством, поэтому его применяют для нанесения защитного слоя на изделия из железа и изготовления защитных оболочек для кабелей. Также эта особенность свинца позволяет использовать его при производстве лакокрасочных изделий.

В качестве основного компонента корабельного, или железного, сурика, которым окрашивают подводную часть корабля, используется пигмент, в состав которого входит свинец.

Часто этот цветной металл применяется в виде сплавов. Листы с примесью свинца, например, способны защищать от рентгеновских лучей и радиоактивного излучения. При аварии на Чернобыльской атомной электростанции, сопровождавшейся интенсивным излучением, использовали мешки с болванками и дробью свинца, чтобы остановить опасные процессы в реакторе. Для защиты людей, которые находились на подающих этот груз вертолетах, применялись свинцовые листы. Уникальные особенности этого металла в таком случае оказались незаменимыми.

Температура плавления свинца

Температура плавления чистого свинца, в котором не имеется примесей, составляет 328оС. При плавлении улучшаются литейные качества и без того пластичного свинца. Это позволяет охотникам в домашних условиях отливать снаряды для оружия.

Свинец можно расплавить даже в домашних условиях или на костре.

Однако для заливки в формы необходимо довести металл до жидкотекучего состояния. До такой степени можно расплавить свинец при температуре примерно на 100-200оС выше температуры плавления. Температура кипения этого металла варьируется в пределах 1749оС.

В расплавленном виде он имеет заметную летучесть, которая повышается вместе с ростом температуры. Пары свинца, а также его пыль могут вызвать у человека острое отравление. Для тяжелой интоксикации достаточна концентрация в организме 0,3 г свинца или же его компонентов.

Свинец – серебристо-серое вещество с синим отливом. В периодической системе элементов Менделеева металл занимает 82 место. Обозначают свинец сокращённым знаком Pb (лат. Plumbum).

Исторические сведения

Химический элемент известен людям с древних времён. Одним из первых методов добычи металлов, освоенных человеком, была выплавка свинца. Первыми археологическими находками, подтверждающими это, были найденные свинцовые бусы времён Чатал-Хююк (современная территория Турции). Изделия датируются 6400 годом до нашей эры.

Самая древняя свинцовая фигурка девушки в длинной одежде была выкопана в Египте. Её относят к временам первой династии фараонов (3000 лет до н.э.).

Трубы из свинца составляли древнеримский водопровод. В Древнеримской империи ежегодно выплавляли до 80 тысяч тонн этого металла. На Руси с древних времён свинец использовали как кровельное покрытие соборов и церквей.

Невысокая температура плавления свинца с незапамятных времён сделала доступным получение металла и изготовление из него изделий любой формы.

Обратите внимание! Индустриальная революция с 1840 года в течение 20 лет подняла объём ежегодной выплавки свинца в мире со 100 до 250 тысяч тонн в год.

Происхождение названия

Латинское название металла Plumbum произошло от английского выражения plumber (водопроводчик), что показывает связь со свинцовым водопроводом Древнего Рима. Среди славянских народов бытуют такие названия, как оливо, олёво и волава. В Прибалтийских странах наименование металла более похоже на русское название – свинс и свинас.

Нахождение в природе

В чистом виде плюмбум обычно не обнаруживается. Его находят в более чем 100 разных минералах в виде интерметаллических агломератов. Свинец присутствует в урановых и ториевых жилах. Большие скопления свинцово-цинковых руд обнаружены и разрабатываются в Забайкалье, Приморском районе. В разных залежах свинец добывают на Урале, в Норильске.

Самое крупное месторождение с большим содержанием свинца находится в урановых рудах Кохистанской Ладахской дуги (северный Пакистан).

Получение

Сырьём для извлечения свинца служат породы, включающие геленит. Процесс выплавки тяжёлого металла состоит из нескольких фаз. Из первоначального сырья способом флотации выделяют концентрат с содержанием от 40 до 70 процентов плюмбума. Далее производители идут разными путями.

Одним из способов превращения продукта в веркблей (черновой свинец) является плавка методом регенерации. Другой способ заключается в том, что восстановление металла из оксида происходит плавкой сырья в ватержакетном калорифере.

Полученный веркблей с содержанием 90% свинца очищают от меди. Затем щелочным рафинированием убирают мышьяк и сурьму. Потом выделяют серебро и цинк. Воздействием магния и кальция исключают висмут. В итоге получают свинец чистотой 99,8%.

Производство мирового объёма свинца по итогам исследования международных организаций за 2005 год

Страна производительОбъём, килотонн
Страны Европы2220
КНР1430
Российская федерация1120
Ю. Корея650
Казахстан570
Украина410

Технологические свойства и характеристики

Характеристики металла можно представить перечнем:

  • Плотность свинца и его масса;
  • Температура плавки свинца;
  • Механические свойства;
  • Сопротивление коррозии.

Плотность свинца и его масса

Плотность металла составляет 11342 кг/м3. Это значит, что метрический куб свинца весит 11,342 тн. Большой удельный вес позволяет его использовать в виде полезных грузов в различных устройствах.

Температура плавки свинца

Расплавленный металл в чистом виде имеет температуру около 400 градусов. В этом состоянии свинец обладает свойствами текучести жидкости. Литейные качества позволяют заливать свинец в жидком состоянии в формы сложной конфигурации.

Металл закипает при нагреве до 1750 градусов. Во время кипения возникают летучие испарения в виде свинцовой пыли, паров оксидов, которые могут нанести тяжёлое отравление человеческому организму.

Механические свойства

Химический элемент обладает мягкостью и пластичностью, что позволяет холодной прокаткой достичь состояния тонкой фольги. Холодная деформация не влияет на изменение механических свойств.

Сопротивление коррозии

Химическая инертность элемента приближена к показателю благородных металлов. В воздушной среде плюмбум практически не подвергается коррозии. Быстро образующаяся оксидная плёнка на поверхности свинца ставит непреодолимый барьер на пути коррозионных процессов.

Агрессивной средой для свинца являются сероводород, ангидрит угля и серная кислота. Под их воздействием металл активно разрушается.

Области применения свинцовых сплавов

Свинцовые соединения разделяют на высоколегированные и низколегированные сплавы. Первые формируются за счёт добавления большого количества химических элементов, обеспечивающих высокую прочность, стойкость к истиранию и низкую усадку при более низкой температуре плавления.

Низколегированные соединения свинца получаются в результате небольших включений из таких веществ, как олово, сурьма, медь и кадмий. Этим добиваются повышенной стойкости сплава к коррозионным процессам в условиях загрязнённой атмосферы, неорганической кислотной среды.

Сплавы применяют в кислотных и щелочных аккумуляторах, в качестве оболочек как мощных, так и кабелей низкого напряжения. Соединения сурьмы или меди со свинцом используют для производства трубопроводов, листовой облицовки различных устройств и защитных матов от радиационного поражения.

Домашние и промышленные способы

Без оловянно-свинцовых припоев (ПОС) невозможно существование такой отрасли, как радиотехника. Многие промышленные изделия имеют в своём составе покрытия из ПОС.

Оловянно-свинцовые припои

Промышленность поставляет на рынок припойный продукт:

  • литые чушки;
  • проволока;
  • фольгированная лента;
  • припойные трубочки с флюсом;
  • порошок или паста.

Сплавы с содержанием 90% олова и 10% свинца применяют для пайки изделий, которые потом подвергаются гальваническому покрытию из золота или серебра. Температура плавления чистого олова – 2310 С. Поэтому припой расплавится при нагреве 2200 С.

Оловянно-свинцовый ПОС с преобладанием в своём составе олова (61%) имеет более низкую температуру плавления – 191%. ПОС 61 используют для покрытия контактных групп в различных приборах, также им обрабатывают тонкую проволоку для обмоток якорей электродвигателей и катушек трансформаторов.

Важно! Учитывая, при какой температуре плавится олово, регулируют % содержание свинца в сплаве. Этим добиваются комфортного температурного режима, при котором оловянно-свинцовый припой быстро переходит в жидкое состояние.

ПОС 30 плавится при 256 градусах. Соединения обладают меньшей прочностью, чем средства с более высоким содержанием олова.

10 процентный припой далёк от температурного порога, при котором происходит плавление олова. Поэтому ПОС 10 применяют как прочный материал для лужения больших металлических поверхностей.

Приготовление расплава и заливка

В промышленных условиях расплав готовят в специальных тиглях, которые помещают в электропечи (оборудование, оснащённое электронной измерительной аппаратурой, поддерживающее нужный режим плавки).

В радиотехническом производстве используют специальные нагревательные ванны, в которых готовят припой для печатных плат радиосхем.

В мастерских и дома припой плавят жалом паяльника. Для приготовления большого объёма расплавленного металла его помещают в медный сосуд на электроплите. Сплав в виде лома загружают в плавильную ванну постепенно, по мере расплавления очередного слоя металла.

Рыболовные лаки

Заядлые рыбаки дома отливают рыболовные грузила и блесны, вливая в глиняные формы расплавленное олово. Блесны затем покрывают водостойкими лаками.

Интересно. Рыболовный лак используют для защиты от появления оксидов на различных статуэтках и других изделиях.

Методы избавления от оксида

Во время нахождения на воздухе свинцовые изделия покрываются оксидной плёнкой. Это результат ионного взаимодействия атомов кислорода и свинца. Оксид становится не только защитой от агрессивной среды, но и барьером на пути электрического тока.

Важно! Механическая чистка не принесёт желаемого результата. Плёнка восстановится довольно быстро. Избавиться от оксидов могут помочь подсолнечное масло, графитовая смазка или лак.

В домашних условиях изделие помещают в сосуд с подсолнечным маслом минут на пять. После чего его извлекают из сосуда и дают просохнуть.

В промышленных условиях пользуются графитовой смазкой. Обработанная средством свинцовая поверхность долгое время сохраняет блестящий вид.

Техника безопасности

При работе с расплавленным металлом надо соблюдать особую осторожность. Помимо того, что жидкий свинец может нанести ожоги на кожу, он прожжёт также одежду и напольное покрытие, а также вызовет пожар.

Если вода попадёт в кипящий сплав, брызги металла разлетятся во все стороны. Поэтому работник должен быть экипирован защитной одеждой, маской, перчатками, специальными очками и головным убором. Обязательно рядом должны находиться аптечка и огнетушитель.

Видео

Температура кипения газов, жидкостей и твердых тел | Ящик для инструментов

Что такое температура кипения?

Температура кипения вещества – это температура, при которой давление паров жидкости становится равным окружающему атмосферному давлению, что облегчает переход вещества между газообразной и жидкой фазами. Все приведенные ниже температуры кипения являются нормальными/атмосферными точками кипения: они дают температуру, при которой давление паров жидкости равно атмосферному давлению на уровне моря, 1 атм.

Температуры кипения обычных материалов

Температура кипения воды : 100 °C / 212 °F Температура кипения воды (в Кельвинах): 373,2 К Температура кипения этанола : 78,37 °C / 173,1 °F Температура кипения метанола : 64,7 °C / 148,5 °F. Температура кипения ацетона : 56 °C / 132,8 °F Температура кипения спирта : 78,37 °C / 173,1 °F Температура кипения азота : -195,8 °C / -320,4 °F Температура кипения жидкий гелий : -269 °C / -452 °F

Дополнительные примечания: Температура кипения соленой воды зависит от количества добавленной соли. Для 1,0-молярного раствора соли (содержащего 58,44 г соли на кг воды) температура кипения повышается на 1,0 градуса Цельсия.

Температуры кипения обычных материалов Загрузить справочный лист:


PDFExcel
Pure Elements
057
Element БП (С) БП (Ф)
Actinium 3198 °C 5788 °F
Aluminum 2441 °C 4426 °F
Americium 2607 °C 4725 °F
Сурьма 1440 °C 2625 °F
Аргон −185,848 °C −302,526 °F
614 ° C (Subl.) 1137 ° F
Astatin Berkelium 2627 °C 4761 °F
Beryllium 2475 °C 4487 °F
Bismuth 1564 °C 2847 °F
Boron 3927 °С 7101 °F
Bromine 58. 8 °C 142 °F
Cadmium 767 °C 1413 °F
Calcium 1484 °C 2703 °F
Cerium 3443 °C 6229 °F
Cesium 670.8 °C 1240 °F
Chlorine −34.04 °C −29.27 °F
Хром 2670 °C 4838 °F
Cobalt 2925 °C 5297 °F
Copper 2575 °C 4667 °F
Curium 3110 °C 5630  °F
Dysprosium 2567 °C 4653 °F
Einsteinium 860 °C 1580 °F
Erbium 2868 °C 5194 °F
Europium 1529 °C 2784 °F
Fermium 1527 °C 1800. 15 °F
Fluorine −188.11 °C −306.60 °F
Francium 677(?) °C 1250.6 °F
Gadolinium 3000 °C 5432  °F
Gallium 2400 °C 4352  °F
Germanium 2833 °C 5131 °F
Gold 2800 °C 5072 °F
Hafnium 4603 °C 8317 °F
Helium -269 °C -452 °F
Holmium 2600 °C 4712 °F
Hydrogen -253 °C -423 °F
Indium 2072 °С 3762 °F
Iodine 184.3 °C 363.8 °F
Iridium 4130 °C 7466 °F
Iron 2870 °C 5198 °F
Krypton −153. 415 °C −244.147 °F
Lanthanum 3464 °C 6267 °F
Lead 1750 °C 3182 °F
Lithium 1330 °C 2426  °F
Lutetium 3402 °C 6156 °F
Magnesium 1090 °C 1994 °F
Manganese 2060 °C 3740 °F
Mercury 357 °C 675 °F
Molybdenum 4651 °C 8403 °F
Neodymium 3074 °C 5565 °F
Neon −246.046 °C −410.883 °F
Neptunium 4000  °C 7232 °F
Nickel 2800 °C 5072 °F
Niobium 4740 °C 8564 °F
Nitrogen -196 °C -320 °F
Osmium 5012 °C 9054 °F
Кислород -183 ° C -297 ° F
Палладий 2963 ° C 5365 ° F
6656 5365 ° F
6656 5365 ° F
666). (subl.) °F
Phosphorus (white) 277 °C 531 °F
Platinum 3825 °C 4098 °F
Plutonium 3230 °C 5846 °F
Polonium 962 °C 1764 °F
Potassium 760 °C 1400 °F
Praseodymium 3130 °C 5666 °F
Promethium 3000 °C 5432 °F
Protactinium 4027(?) °C 7280.6(?) °F
Radium 1737 °C 3159 °F
Radon −61.7 °C −79.1 °F
Rhenium 5596  °C 10105  °F
Rhodium 3700 °C 6692 °F
Rubidium 688  ° C 1270  °F
Ruthenium 4150  °C 7502  °F
Samarium 1900  °C 3452 °F
Scandium 2836  °C 5136  ° Ф
Selenium 700 °C 1292 °F
Silicon 3280 °C 5936 °F
Silver 2212 °C 4013 °F
Sodium 884 °C 1623 °F
Strontium 1382  °C 2511  °F
Sulfur 444. 6 °C 823 °F
Tantalum 5365 °C 9689 °F
Technetium 4265  °C 7709  °F
Tellurium 988  °C 1810  °F
Terbium 3123  °C 5653  °F
Thallium 1473  °C 2683  °F
Thorium 4800 °C 8672 °F
Thulium 1950  °C 3542  °F
Tin 2600 °C 4712 °F
Titanium 3290 °C 5954 °F
Tungsten 5550 °C 10022 °F
Uranium 4140 °C 7484 °F
Vanadium 3407  °C 6165  °F
Xenon −108.099 °C −162.578 °F
Ytterbium 1430  °C 2606  °F
Yttrium 2930  °C 5306  °F
Zinc 910 °C 1670 °F
Zirconium 4377  °C 7911 °F
Общие химикаты и вещества
. C
Вещество БП (С) БП (Ф)
Acetaldehyde 20. 8 °C 69 °F
Acetic Acid Anhydride 139 °C 282 °F
Acetone 50.5 °C 133 °F
Acetylene -84 °C -119 °F
Alcohol — allyl 97.2 °C 207 °F
Alcohol — butyl-n 117 °C 243 °F
Alcohol — ethyl (grain, ethanol) 79 °C 172.4 °F
Alcohol — methyl (wood, methanol) 64.7 °C 151 °F
Alcohol — propyl 97.5 °C 207 °F
Ammonia -35.5 °C -28.1 °F
Aniline 184.4 °C 363 °F
Бензол (бензол) 80.4 °C 176 °F
Butane-n -0.5 °C 31.1 °F
Butyric acid n 162. 5 °C 316 °F
Carbolic Acid (phenol) 182.2 °C 360 °F
Carbon Dioxide -78.5 °C -109.3 °F
Carbon Disulfide 46.2 °C 115 °F
Четырёххлористый углерод 76.7 °C 170 °F
Chloroform 62.2 °C 142 °F
Decane-n 173 °C 343 °F
Diethyl Ether 34.7 °C 94.4 °F
Ethane -88 °C -127 °F
Ether 35 °C 95 °F
Ethyl Acetate 77.2 ° C 171 °F
Ethyl Alcohol 77.85 °C 172.13 °F
Ethyl Bromide 38.4 °C 101 °F
Ethylene Bromide 131. 7 °C 269 °F
Ethylene Glycol 197 °C 386 °F
Freon refrigerant R-11 23.8 °C 74.9 °F
Freon refrigerant R-12 -29.8 °C -21.6 °F
Freon refrigerant R-22 -41.2 °C -42.1 °F
Furfurol 161.7 °C 323 °F
Glycerin 290 °C 554 °F
Glycerine 290 °C 554 °F
Heptane-n 98.4 °C 209.2 °F
Hexane-n 68.7 ° C 155,7 °F
Jet Fuel 163 °C 325 °F
Linseed Oil 287 °C 548 °F
Methyl Acetate 57.2 °C 135 °F
Methyl Iodide 42. 6 °C 108 °F
Milk 100.167 °C 212.3 °F
Naphthalene 218 °C 424 °F
Nitrobenzene 210.9 °C 412 °F
Nonane-n 150.7 °C 302 °F
Octane-n 125.6 °C 258 °F
Olive Oil 300 °C 570 °F
Pentane-n 36 °C 96.9 °F
Petrol 95 °C 203 °F
Petroleum 210 °С 410 °F
Phenol 182 °C 359 °F
Propane -43 °C -45 °F
Propionic Acid 141 °C 286 °F
Propylene -47.7 °C -53.9 °F
Propylene Glycol 187 °C 368 °F
Tar 300 °C 572 °F
Толуол 110,6 ° C 231 ° F
Скурпитон 160 ° C 320 ° F
(свежий) ° C
(свежий) ° C
(свежий) ° C
(свежий) ° C
(свежий)
(свежий). 142,7 °C 287 °F

Переход от неметалла к металлу в элементах группы 4

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    3690
    • Джим Кларк
    • Школа Труро в Корнуолле

    На этой странице исследуется тенденция перехода от неметаллического к металлическому поведению элементов группы 4 (углерод (C), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn) и свинец (Pb)). В нем описывается, как эта тенденция проявляется в структурах и физических свойствах элементов, и предпринимаются попытки объяснить эту тенденцию.

    Структуры элементов

    Тенденция перехода от неметалла к металлу вниз по группе очевидна в структуре самих элементов. Углерод, находящийся на вершине группы, образует большие сетчатые ковалентные структуры в своих двух наиболее известных аллотропах: алмазе и графите. Алмаз имеет трехмерную структуру атомов углерода, каждый из которых ковалентно связан с 4 другими атомами. На этой диаграмме показана репрезентативная часть этой структуры:

    Эта структура также встречается в кремнии и германии и в одном из аллотропов олова, «сером олове» или «альфа-олове». Более распространенный аллотроп олова («белое олово» или «бета-олово») является металлическим, его атомы удерживаются вместе металлическими связями. Структура представляет собой искаженное плотно упакованное устройство. В плотноупакованной структуре каждый атом окружен 12 соседними атомами.

    В свинце и более тяжелых элементах атомы расположены в 12-координированной металлической структуре.

    Из этой информации становится ясно, что существует тенденция перехода от типичной ковалентности неметаллов к металлической связи в металлах с очевидной точкой перегиба между двумя распространенными аллотропами олова.

    Физические свойства элементов

    Температуры плавления и температуры кипения

    Если рассмотреть тенденцию изменения температур плавления и кипения в группе 4, трудно прокомментировать переход от ковалентной к металлической связи. Тенденции отражают растущую слабость ковалентных или металлических связей по мере того, как атомы становятся больше, а связи становятся длиннее. Эта тенденция показана ниже:

    Низкое значение температуры плавления олова по сравнению с температурой плавления свинца предположительно связано с искажением 12-координатной структуры олова. Значения олова в таблице относятся к металлическому белому олову.

    Хрупкость

    Гораздо более четкое различие между неметаллами и металлами проявляется при рассмотрении хрупкости элементов.

    • Углерод в алмазной аллотропной форме очень твердый, что отражает прочность ковалентных связей. Однако если по алмазу ударить молотком, он расколется.
    • Кремний, германий и серое олово (все имеют ту же структуру, что и алмаз) также являются хрупкими твердыми телами.
    • Однако белое олово и свинец имеют металлическую структуру. Атомы могут перемещаться без постоянного нарушения металлических связей; это приводит к типичным металлическим свойствам, таким как ковкость и пластичность. В частности, свинец довольно мягкий.

    Электропроводность

    • Алмаз не проводит электричество. В алмазе все электроны тесно связаны и не могут свободно двигаться.
    • Кремний, германий и серое олово являются полупроводниками.
    • Белое олово и свинец — металлические проводники.

    Эта информация показывает четкую тенденцию между типично неметаллическим поведением проводимости алмаза и типично металлическим поведением белого олова и свинца.

    Объяснение тенденций

    Одной из важных характеристик металлов является то, что они образуют положительные ионы. В этом разделе рассматриваются факторы, повышающие вероятность образования положительных ионов ниже группы 4.

    Электроотрицательность

    Электроотрицательность измеряет склонность атома притягивать связывающую пару электронов. Его обычно измеряют по шкале Полинга, в которой наиболее электроотрицательному элементу (фтору) присваивается электроотрицательность 4. Чем ниже электроотрицательность атома, тем менее сильно атом притягивает связывающую пару электронов. Это означает, что этот атом будет стремиться потерять пару электронов по направлению к чему-то еще, к чему он присоединен. Таким образом, интересующий нас атом будет стремиться нести либо частичный положительный заряд, либо образовывать положительный ион.

    Металлическое поведение обычно связано с низкой электроотрицательностью. Тенденцию электроотрицательности в группе 4 и ее влияние на поведение металлов можно изучить с помощью рисунка ниже:

    Электроотрицательность явно уменьшается между углеродом и кремнием, но за пределами кремния определенной тенденции нет. Поэтому, по-видимому, нет никакой связи между тенденцией перехода от неметалла к металлу и значениями электроотрицательности.

    Энергии ионизации

    При рассмотрении образования положительных ионов хорошо начать с описания того, как энергии ионизации изменяются вниз по группе 4. Энергия ионизации определяется как энергия, необходимая для осуществления каждого из следующих изменений (указывается в кДж моль 9-\]

    и так далее для последующих ионизаций.

    Ни один из элементов группы 4 не образует ионов 1+, поэтому рассмотрение только первой энергии ионизации бесполезно. Однако некоторые элементы образуют ионы 2+ и (в некоторой степени) 4+. На первой диаграмме показано, как общая энергия ионизации, необходимая для образования ионов 2+, варьируется в зависимости от группы. Все значения приведены в кДж моль -1 .

    Энергии ионизации уменьшаются вниз по группе, хотя у свинца наблюдается небольшое увеличение. Тенденция существует, потому что:

    • Атомы становятся больше из-за дополнительных слоев электронов. Чем дальше внешние электроны от ядра, тем меньше они притягиваются; поэтому их легче удалить.
    • Внешние электроны экранируются от полного действия ядра возрастающим числом внутренних электронов.
    • Эти два эффекта перевешивают эффект увеличения заряда ядра.

    При изучении энергии ионизации, необходимой для образования ионов 4+, картина похожа, но не так проста, как показано ниже (значения снова указаны в кДж моль -1 ):

    Для образования ионов 2+ требуется большое количество энергии ионизации, а для образования ионов 4+ требуется еще больше энергии. Однако в каждом случае происходит уменьшение энергии ионизации вниз по группе; это означает, что олово и свинец могут образовывать положительные ионы. Тем не менее, эти цифры не указывают на то, что это вероятно.

    Энергии ионизации углерода настолько велики, что он практически не может образовывать простые положительные ионы.

    Авторы и авторство

    Джим Кларк (Chemguide.co.uk)


    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или Страница
        Автор
        Джим Кларк
        Показать страницу Оглавление
        нет на странице
      2. Теги
        1. точки кипения
        2. Хрупкость
        3. Электропроводность
        4. электроотрицательность
        5. Первая энергия ионизации
        6. группа 4
        7. энергии ионизации
        8. Точки плавления
        9. металл
        10. неметалл
        11. Весы Полинга
        12. Вторая энергия ионизации

      Свинец.

      Термические свойства. Температура плавления. Теплопроводность. Свинец мягкий и пластичный, имеет относительно низкую температуру плавления. Свинец широко используется в качестве защиты от гамма-излучения. Основное преимущество свинцового щита заключается в его компактности за счет большей плотности. Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных элементов и завершает три основные цепи распада более тяжелых элементов.

      Тепловые свойства свинца

      Свинец – температура плавления и кипения

      Температура плавления свинца  327,5°C .

      Температура кипения свинца 1740°C .

      Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением.

      Свинец – Теплопроводность

      Теплопроводность Свинца составляет 35 Вт/(м·К).

      Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводность , k (или λ), измеренная в Вт/м. K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

      Коэффициент теплового расширения свинца

      Коэффициент линейного теплового расширения Свинца 28,9 мкм/(м·K)

      Тепловое расширение  обычно это склонность материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры. Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры.

      См. также: Механические свойства свинца

      Температура плавления элементов

      Теплопроводность элементов

      Тепловое расширение элементов

      О температуре кипения0032 Температура кипения

      В общем, кипение  является фазовым переходом  вещества из жидкой фазы в газовую. точка кипения  вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение (кипение или испарение). Температура, при которой начинает происходить испарение  (кипение) при заданном давлении, также известна как  температура насыщения , и при этих условиях смесь пара и жидкости может существовать вместе. Можно сказать, что жидкость насыщена тепловой энергией. Любое добавление тепловой энергии приводит к фазовому переходу. температура кипения  две фазы вещества, жидкая и паровая, имеют одинаковую свободную энергию и, следовательно, с одинаковой вероятностью существуют. Ниже точки кипения жидкость является более стабильным состоянием из двух, тогда как выше предпочтительна газообразная форма. Давление, при котором начинается испарение (кипение) при данной температуре, называется давлением насыщения . Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из пара в жидкость, ее называют точкой конденсации.

      Как видно, температура кипения  жидкости варьируется в зависимости от давления окружающей среды. Жидкость в частичном вакууме имеет более низкую температуру кипения, чем когда эта жидкость находится при атмосферном давлении. Жидкость при высоком давлении имеет более высокую температуру кипения, чем при атмосферном давлении. Например, вода кипит при 100°C (212°F) на уровне моря, но при 93,4°C (200,1°F) на высоте 1900 метров (6233 фута). С другой стороны, вода кипит при 350°C (662°F) при 16,5 МПа (типичное давление PWR).

      В Периодической таблице элементов элемент с самой низкой температурой кипения — гелий. Обе точки кипения рения и вольфрама превышают 5000 К при стандартном давлении. Поскольку трудно точно и беспристрастно измерить экстремальные температуры, в литературе упоминаются оба вещества с более высокой температурой кипения.

      Температура плавления

      В общем, плавление  является фазовым переходом  вещества из твердого состояния в жидкое. Температура плавления  вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Добавление тепла превратит твердое тело в жидкость без изменения температуры. В точке плавления две фазы вещества, жидкая и паровая, имеют одинаковую свободную энергию и поэтому с равной вероятностью существуют. Ниже точки плавления твердое состояние является более стабильным из двух, тогда как при температуре выше точки плавления предпочтительна жидкая форма. Температура плавления вещества зависит от давления и обычно указывается при стандартном давлении. Когда ее рассматривают как температуру обратного перехода из жидкого состояния в твердое, ее называют точкой замерзания или точкой кристаллизации.

      См. также: Понижение точки плавления

      Первая теория, объясняющая механизм плавления в объеме, была предложена Линдеманном, который использовал колебания атомов в кристалле для объяснения плавления. Твердые тела похожи на жидкости тем, что оба находятся в конденсированном состоянии, а частицы находятся гораздо ближе друг к другу, чем частицы газа. Атомы в твердом теле тесно связаны друг с другом либо в правильной геометрической решетке (кристаллические твердые тела, которые включают металлы и обычный лед), либо в неправильной (аморфное твердое тело, такое как обычное оконное стекло), и обычно имеют низкую энергию. движение отдельных атомов , ионов или молекул в твердом теле ограничено колебательным движением вокруг фиксированной точки. Когда твердое тело нагревается, его частицы колеблются быстрее , поскольку твердое тело поглощает кинетическую энергию. В какой-то момент амплитуда колебаний становится настолько большой, что атомы начинают вторгаться в пространство своих ближайших соседей и возмущать их, и начинается процесс плавления. Точка плавления  – это температура, при которой разрушительные колебания частиц твердого тела преодолевают силы притяжения, действующие внутри твердого тела.

      Как и в случае с точками кипения, точка плавления твердого тела зависит от силы этих сил притяжения. Например, хлорид натрия (NaCl) представляет собой ионное соединение, состоящее из множества сильных ионных связей. Хлорид натрия плавится при 801°С. С другой стороны, лед (твердый H 2 O) представляет собой молекулярное соединение, молекулы которого удерживаются вместе водородными связями, что является эффективным примером взаимодействия между двумя постоянными диполями. Хотя водородные связи являются самыми сильными из межмолекулярных сил, прочность водородных связей намного меньше, чем у ионных связей. Температура плавления льда 0°С.

      Ковалентные связи часто приводят к образованию небольших наборов лучше связанных атомов, называемых молекулами, которые в твердых телах и жидкостях связаны с другими молекулами силами, которые часто намного слабее, чем ковалентные связи, удерживающие молекулы вместе внутри. Такие слабые межмолекулярные связи придают органическим молекулярным веществам, таким как воски и масла, их мягкий объемный характер и низкие температуры плавления (в жидкостях молекулы должны прекратить наиболее структурированный или ориентированный контакт друг с другом).

       

      О теплопроводности

      Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

      Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

      Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

      Теплопроводность металлов

      Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть обусловлен двумя эффектами:

      • миграцией свободных электронов
      • решеточные колебательные волны (фононы)

      Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:0006  являются твердыми телами и поэтому обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные позиции в кристаллической решетке. Металлы обычно имеют высокую электропроводность , высокую теплопроводность и высокую плотность. Соответственно перенос тепловой энергии может быть обусловлен двумя эффектами:

      • миграцией свободных электронов
      • решетчатых колебательных волн (фононов).

      Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, коэффициент теплопроводности может быть выражен как: структура связана с наличием носителей заряда, в частности, электронов . Электрическая и теплопроводность металлов обусловлена ​​ тем фактом, что их внешних электронов делокализованы . Их вклад в теплопроводность обозначается как электронная теплопроводность , k e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, обусловленный потоком фононов. Напротив, для сплавов вклад k ph в k больше не является незначительным.

      Теплопроводность неметаллов

      Для неметаллические твердые вещества , k  определяется, прежде всего, k ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k ph , с кристаллическими (упорядоченными) материалами, такими как кварц , имеющими более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло. При достаточно высоких температурах k ph ∝ 1/T.

      квантов колебательного поля кристалла называются « фононов ». Фонон — это коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости. Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированного вещества, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k ph  может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий. В частности, алмаз обладает самой высокой твердостью и теплопроводностью (k = 1000 Вт/м·К) среди всех объемных материалов.

      Теплопроводность жидкостей и газов

      В физике жидкость — это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости  являются подмножеством фаз материи и включают жидкости , газы , плазму и, в некоторой степени, пластичные твердые тела. Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше, а движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого состояния, транспорт тепловой энергии менее эффективен. Таким образом, теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией. В газах теплопроводность обусловлена ​​диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.

      Теплопроводность газов

      Влияние температуры, давления и химических веществ на теплопроводность газа можно объяснить с точки зрения кинетической теории газов . Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами при отсутствии конвекции. Таким образом, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают широкомасштабную конвекцию . Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

      Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней скорости молекул и особенно средней длине свободного пробега молекулы. Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, причем более крупные молекулы с большей вероятностью столкнутся, чем мелкие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, пройденное энергоносителем (молекулой) до столкновения. Легкие газы, такие как водород и гелий  обычно имеют высокую теплопроводность . Плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, обладают низкой теплопроводностью.

      Как правило, теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.

      Теплопроводность жидкостей

      Как уже писалось, в жидкостях теплопроводность обусловлена ​​атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы объяснения теплопроводности жидкостей изучены недостаточно. Жидкости, как правило, обладают лучшей теплопроводностью, чем газы, а способность течь делает жидкость подходящей для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отводить, пропуская жидкость через теплообменник. Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.

      Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.

      О тепловом расширении

      Тепловое расширение  обычно это тенденция материи изменять свои размеры в ответ на изменение температуры. Обычно его выражают в виде доли изменения длины или объема на единицу изменения температуры. Тепловое расширение характерно для твердых тел, жидкостей и газов. В отличие от газов или жидкостей, твердые материалы, как правило, сохраняют свою форму при тепловом расширении. А коэффициент линейного расширения  обычно используется для описания расширения твердого тела, в то время как коэффициент объемного расширения более полезен для жидкости или газа.

      Коэффициент линейного теплового расширения  определяется как:

      , где L  – это конкретная длина, а dL/dT  – скорость изменения этого линейного размера на единицу изменения температуры.

      Коэффициент объемного теплового расширения является основным коэффициентом теплового расширения и наиболее важным для жидкостей. Как правило, вещества расширяются или сжимаются при изменении их температуры, причем расширение или сжатие происходит во всех направлениях.

      Коэффициент объемного теплового расширения определяется как:

      , где л  – объем материала, а dV/dT  – скорость изменения этого объема на единицу изменения температуры.

      В твердом теле или жидкости существует динамическое равновесие между силами сцепления, удерживающими атомы или молекулы вместе, и условиями, создаваемыми температурой. Поэтому более высокие температуры подразумевают большее расстояние между атомами. Разные материалы имеют разную силу сцепления и, следовательно, разные коэффициенты расширения. Если кристаллическое твердое тело изометрично (имеет во всем одинаковую структурную конфигурацию), расширение будет равномерным во всех измерениях кристалла. Для этих материалов коэффициент площади и объемного теплового расширения соответственно примерно в два и три раза больше линейного коэффициента теплового расширения ( α V  = 3α L ). Если он не изометричен, могут быть разные коэффициенты расширения для разных кристаллографических направлений, и кристалл будет менять форму при изменении температуры.

      Сводка

      Элемент Свинец
      Точка плавления 327,5 °C
      Точка кипения 1740 °C
      Теплопроводность 35 Вт/мК
      Коэффициент теплового расширения 28,9 мкм/мК
      Плотность 11,34 г/см3

      Источник: www. luciteria.com

       

      Свойства других элементов

      Другие свойства свинца

       

      3 тенденции, влияющие на температуру кипения — освойте органическую химию

      Уже доступно — загрузите этот потрясающий (бесплатный) 3-страничный раздаточный материал о том, как решать распространенные проблемы с температурой кипения. С 10 примерами решенных задач! (Также содержит все ключевые моменты, обсуждаемые в этом посте)

      MOC_Boiling_Point_Handout (PDF)


      Выяснение порядка точек кипения — это все о понимании тенденций . Ключевым моментом здесь является то, что точки кипения отражают силу сил между молекулами. Чем больше они слипаются, тем больше энергии потребуется, чтобы выбросить их в атмосферу в виде газов.

      Необходимо учитывать 3 важные тенденции.

      1. Относительная сила четырех межмолекулярных сил: ионные > водородные связи > диполь-диполь > дисперсионные силы Ван-дер-Ваальса. Влияние каждой из этих сил притяжения будет зависеть от присутствующих функциональных групп.
      2. Температуры кипения увеличиваются по мере увеличения количества атомов углерода.
      3. Разветвление снижает температуру кипения.

      Давайте посмотрим поближе:.

      Содержание

      1. Тенденция №1: Относительная сила четырех межмолекулярных сил
      2. Тенденция №2 – Для молекул с данной функциональной группой температура кипения увеличивается с увеличением молекулярной массы
      3. Роль симметрии (или ее отсутствия) при плавлении И точки кипения

      1. Тенденция № 1: Относительная сила четырех межмолекулярных сил.

      Сравните различные производные бутанового спирта, показанные ниже. Молекулы диэтилового эфира C4h20O удерживаются вместе за счет диполь-дипольных взаимодействий, возникающих за счет поляризованных связей С-О. Сравните его температуру кипения (35°С) с температурой его изомера бутанола (117°С). Значительно повышенная температура кипения обусловлена ​​тем, что бутанол содержит гидроксильную группу, способную образовывать водородные связи. Тем не менее силы притяжения бутанола бледнеют по сравнению с силой притяжения соли бутилата натрия, которая плавит при чрезвычайно высокой температуре (намного выше 260 ° C) и фактически разлагается, прежде чем превратиться в жидкость.

      Тогда подумайте о бутане C4h20, который не содержит полярных функциональных групп. Единственными силами притяжения между отдельными молекулами бутана являются относительно слабые дисперсионные силы Ван-дер-Ваальса. В результате бутан кипит при температуре замерзания воды (0°С), что намного ниже даже температуры диэтилового эфира.

      Мораль истории : среди молекул с примерно одинаковыми молекулярными массами точки кипения будут определяться присутствующими функциональными группами.

      Вы могли бы рассказать аналогичную историю для подобных изомеров амина и карбоновой кислоты, показанных ниже.

      Предыдущее обсуждение четырех межмолекулярных сил см. здесь. Ссылку в учебнике Ройша см. здесь.

      2. Тенденция №2 – Для молекул с данной функциональной группой температура кипения увеличивается с увеличением молекулярной массы.

      Посмотрите на резкий рост температуры кипения по мере увеличения молекулярной массы во всех этих рядах:

      Вот вопрос: Как, , межмолекулярные силы увеличиваются по мере увеличения молекулярной массы?

      Ключевая сила, действующая здесь, — это дисперсионные силы Ван-дер-Ваальса, которые пропорциональны площади поверхности . Поэтому, увеличивая длину цепи, вы также увеличиваете площадь поверхности, а это означает, что вы увеличиваете способность отдельных молекул притягиваться друг к другу.

      На интуитивном уровне эти длинные молекулы можно сравнить с нитями спагетти: чем длиннее макароны, тем больше усилий требуется, чтобы их разорвать. По мере увеличения длины цепи будут области, в которых они могут очень хорошо выстраиваться рядом друг с другом.

      По отдельности каждое взаимодействие может не иметь большого значения, но когда вы суммируете их все по длине цепи, дисперсионные силы Ван-дер-Ваальса могут оказывать огромное влияние.

      3. Роль симметрии (или ее отсутствия) в температурах плавления и кипения

      Это еще один побочный продукт зависимости дисперсионных сил Ван-дер-Ваальса от площади поверхности: чем более стержнеподобны молекулы, тем лучше они будут способны выстраиваться и связываться. Возьмем еще один интуитивный пример с макаронами. Что лучше слипается: спагетти или макароны? Чем более сфероподобна молекула, тем меньше будет площадь ее поверхности и тем меньше будет действовать межмолекулярных ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Сравните температуры кипения пентана (36°С) и 2,2-диметилпропана (9°С).

      Это также может относиться к молекулам с водородными связями, таким как спирты — сравните, например, точки кипения 1-пентанола с 2-пентанол и 3-пентанол. Гидроксильная группа 1-пентанола более «открыта», чем в 3-пентаноле (который окружен двумя объемистыми алкильными группами), поэтому она будет лучше способна образовывать водородные связи со своими собратьями.

      Таким образом, есть три основных фактора, о которых вам следует подумать, когда вы сталкиваетесь с вопросом о точках кипения. 1) какие межмолекулярные силы будут присутствовать в молекулах? 2) как соотносятся молекулярные массы? 3) как соотносятся симметрии?

      Последний короткий вопрос на дороге (см. ответ в комментариях).

      П.С. Новинка! Ознакомьтесь с этим бесплатным 3-страничным раздаточным материалом по решению распространенных задач на экзаменах по температуре кипения!

      MOC_Boiling_Point_Handout (PDF)

       

      Дополнительные темы


      Межмолекулярные силы

      Межмолекулярные силы

      Молекула — это наименьшая наблюдаемая группа однозначно связанных атомов, которые представляют собой состав, конфигурацию и характеристики чистого соединения. До сих пор наша главная цель заключалась в том, чтобы открыть и описать способы, которыми атомы соединяются друг с другом, образуя молекулы. Поскольку все наблюдаемые образцы соединений и смесей содержат очень большое количество молекул ( ок. !0 20 ), мы должны также заниматься взаимодействиями между молекулами, а также их отдельными структурами. Действительно, многие физические характеристики соединений, которые используются для их идентификации (например, точки кипения, температуры плавления и растворимости), обусловлены межмолекулярными взаимодействиями.
      Все атомы и молекулы имеют слабое притяжение друг к другу, известное как притяжение Ван-дер-Ваальса . Эта сила притяжения берет свое начало в электростатическом притяжении электронов одной молекулы или атома к ядрам другой. Если бы не было сил Ван-дер-Ваальса, вся материя существовала бы в газообразном состоянии, и жизнь, какой мы ее знаем, была бы невозможна. Следует отметить, что существуют и меньшие силы отталкивания между молекулами, которые быстро возрастают на очень малых межмолекулярных расстояниях.


      Температура кипения и плавления

      Температура кипения

      Для общих целей полезно рассматривать температуру как меру кинетической энергии всех атомов и молекул в данной системе. С повышением температуры соответственно возрастает сила поступательных и вращательных движений всех молекул, а также колебаний атомов и групп атомов внутри молекул. Опыт показывает, что многие соединения обычно существуют в виде жидкостей и твердых веществ; и что даже газы с низкой плотностью, такие как водород и гелий, могут быть сжижены при достаточно низкой температуре и высоком давлении. Из этого следует четкий вывод, что силы межмолекулярного притяжения значительно различаются и что точка кипения соединения является мерой силы этих сил. Таким образом, чтобы разрушить межмолекулярные притяжения, удерживающие молекулы соединения в конденсированном жидком состоянии, необходимо увеличить их кинетическую энергию за счет повышения температуры образца до характерной температуры кипения соединения.

      В следующей таблице показаны некоторые факторы, влияющие на силу межмолекулярного притяжения. За формулой каждой записи следует ее формульный вес в скобках и температура кипения в градусах Цельсия. Во-первых, это молекулярный размер. Большие молекулы имеют больше электронов и ядер, которые создают силы притяжения Ван-дер-Ваальса, поэтому их соединения обычно имеют более высокие точки кипения, чем подобных соединений , состоящих из более мелких молекул. Очень важно применять это правило только к однородным соединениям. Примеры, приведенные в первых двух строках, схожи тем, что молекулы или атомы имеют сферическую форму и не имеют постоянных диполей. Молекулярная форма также важна, как показывает вторая группа соединений. Верхний ряд состоит из молекул примерно сферической формы, тогда как изомеры в нижнем ряду имеют молекулы цилиндрической или линейной формы. Силы притяжения между последней группой обычно больше. Наконец, постоянные молекулярные диполи, образованные полярными ковалентными связями, приводят к еще большим силам притяжения между молекулами, при условии, что они обладают подвижностью для выстраивания в соответствующие ориентации. Последние записи в таблице сравнивают неполярные углеводороды с соединениями одинакового размера, имеющими полярные связи с кислородом и азотом. Галогены также образуют полярные связи с углеродом, но они также увеличивают молекулярную массу, что затрудняет различение этих факторов.

      Точки кипения (ºC) выбранных элементов и соединений

      .

      Xe (131) -109
      Молекулярный CH 4 (16) -161 (CH 3 ) 4 C (72) 9,5 (CH 3 ) 4 27 Si (89)0057 CCl 4 (154) 77

      Molecular Shape

      Spherical: (CH 3 ) 4 C (72) 9.5 (CH 3 ) 2 CCL 2 (113) 69 (CH 3 ) 3 CC (Ch 3 ) 3 (114) 10671) 3 (114) 10671 ) 3 (114) 10671) 3 (114) 10671) 3 (CH 3 ) 3 (CH 3 ) 3 (CH 3 ) 3 . (CH 2 ) 3 CH 3 (72) 36 Cl(CH 2 ) 3 Cl (113) 121 CH 3 (CH 2 ) 6 CH 3 (114) 126

      Molecular Polarity

      Non-polar: H 2 C=CH 2 (28) -104 F 2 (38) -188 CH 3 C ≡CCH 3 (54) -32 CF 4 (88) -130
      Polar: H 2 C = O (30) -21 CH 3 CH = O (44) 20 (Ch 3 ) 3 N. (CH 3 ) 3 N. (CH 3 ) 2 C = O (58) 56
      HC≡N (27) 26 CH 3 CNNN (41) (CH 2 ) ) ) (CH 2 ) (Ch 2 ) (Ch 2 ) (Ch 2 ) (Ch 2 ). O (58) 50 CH 3 NO 2 (61) 101

      Температуры плавления кристаллических твердых тел нельзя классифицировать так же просто, как точки кипения. Расстояние между молекулами в кристаллической решетке небольшое и регулярное, а межмолекулярные силы ограничивают движение молекул сильнее, чем в жидком состоянии. Молекулярный размер важен, но форма также имеет решающее значение, поскольку отдельные молекулы должны совместно подходить друг к другу, чтобы силы притяжения в решетке были большими. Молекулы сферической формы обычно имеют относительно высокие температуры плавления, которые в некоторых случаях приближаются к температуре кипения. Это отражает тот факт, что сферы могут собираться вместе более плотно, чем другие формы. Эта чувствительность к структуре или форме является одной из причин того, что точки плавления широко используются для идентификации конкретных соединений. Данные в следующей таблице служат для иллюстрации этих моментов.

      Compound Formula Boiling Point Melting Point
      pentane CH 3 (CH 2 ) 3 CH 3 36ºC –130ºC
      hexane CH 3 (CH 2 ) 4 CH 3 69ºC –95ºC
      heptane CH 3 (CH 2 ) 5 CH 3 98ºC –91ºC
      octane CH 3 (CH 2 ) 6 CH 3 126ºC –57ºC
      nonane CH 3 (CH 2 ) 7 CH 3 151ºC –54ºC
      decane CH 3 (CH 2 ) 8 CH 3 174ºC –30ºC
      tetramethylbutane (CH 3 ) 3 C-C(CH 3 ) 3 106ºC +100ºC

      Обратите внимание, что температуры кипения неразветвленных алканов (от пентана до декана) довольно плавно увеличиваются с увеличением молекулярной массы, но температуры плавления четных углеродных цепей увеличиваются больше, чем температуры плавления нечетных углеродных цепей. Цепи с четными звеньями упаковываются однородно более компактно, чем цепи с нечетными звеньями. Последнее соединение, изомер октана, имеет почти сферическую форму и исключительно высокую температуру плавления (всего на 6º ниже точки кипения).


      Водородное соединение

      Водородное соединение

      Наиболее мощной межмолекулярной силой, влияющей на нейтральные (незаряженные) молекулы, является водородная связь . Если мы сравним температуры кипения метана (CH 4 ) -161ºC, аммиака (NH 3 ) -33ºC, воды (H 2 O) 100ºC и фтороводорода (HF) 19ºC, мы увидим больший разброс для эти молекулы аналогичного размера, чем ожидалось из данных, представленных выше для полярных соединений. Это показано графически на следующей диаграмме. Большинство простых гидридов элементов групп IV, V, VI и VII демонстрируют ожидаемое повышение температуры кипения с увеличением молекулярной массы, но гидриды наиболее электроотрицательных элементов (азота, кислорода и фтора) имеют аномально высокие температуры кипения для своей массы.

      Исключительно сильное диполь-дипольное притяжение, вызывающее такое поведение, называется водородной связью . Водород образует полярные ковалентные связи с более электроотрицательными атомами, такими как кислород, и, поскольку атом водорода довольно мал, положительный конец диполя связи (водород) может приближаться к соседним нуклеофильным или основным центрам ближе, чем другие полярные связи. Кулоновские силы обратно пропорциональны шестой степени расстояния между диполями, что делает эти взаимодействия относительно сильными, хотя и слабыми (9).2086 ок. от 4 до 5 ккал на моль) по сравнению с большинством ковалентных связей. Уникальные свойства воды во многом обусловлены прочными водородными связями, возникающими между ее молекулами. На следующей диаграмме водородные связи изображены пурпурными пунктирными линиями.

      Молекула, обеспечивающая полярный водород для водородной связи, называется донором . Молекула, которая образует богатый электронами участок, к которому притягивается водород, называется акцептор . Вода и спирты могут служить как донорами, так и акцепторами, тогда как простые эфиры, альдегиды, кетоны и сложные эфиры могут действовать только как акцепторы. Точно так же первичные и вторичные амины являются как донорами, так и акцепторами, а третичные амины функционируют только как акцепторы. Как только вы научитесь распознавать соединения, которые могут образовывать межмолекулярные водородные связи, станет понятным их относительно высокая температура кипения. Данные в следующей таблице иллюстрируют этот момент.

      1 3 CO 21 3 CO 2 H 3 CO 2
      Соединение Формула Мол. Вес. Boiling Point Melting Point
      dimethyl ether CH 3 OCH 3 46 –24ºC –138ºC
      ethanol CH 3 CH 2 OH 46 78ºC –130ºC
      пропанол CH 3 (CH 2 ) 2 OH 60 98ºC –127ºC
      diethyl ether (CH 3 CH 2 ) 2 O 74 34ºC –116ºC
      propyl amine CH 3 (CH 2 ) 2 NH 2 59 48ºC –83ºC
      methylaminoethane CH 3 CH 2 NHCH 3 59 37ºC  
      trimethylamine (CH 3 ) 3 N 59 3ºC –117ºC
      ethylene glycol HOCH 2 CH 2 OH 62 197ºC –13ºC
      Уксусная кислота CH 3 CO 2 H 3 CO 2 H H H 3 CO 2 H . 0057
      ethylene diamine H 2 NCH 2 CH 2 NH 2 60 118ºC 8.5ºC

      Спирты кипят значительно выше, чем сравнимые по размеру простые эфиры (первые две записи), а изомерные 1º, 2º и 3º-амины, соответственно, демонстрируют пониженные температуры кипения, при этом два изомера с водородными связями имеют значительно более высокую температуру кипения, чем 3º-амин (записи 5). до 7). Кроме того, водородные связи O-H—O явно прочнее, чем водородные связи N-H—N, как мы видим, сравнивая пропанол с аминами. Как и ожидалось, наличие двух функций водородной связи в соединении еще больше повышает температуру кипения. Уксусная кислота (девятая запись) — интересный случай. Димерные частицы, показанные справа, удерживаемые вместе двумя водородными связями, являются основным компонентом жидкого состояния. Если это точное представление состава этого соединения, то можно ожидать, что его температура кипения будет эквивалентна температуре кипения C 4 H 8 O 4 соединение (формульная масса = 120). Подходящим приближением такого соединения является тетраметоксиметан (CH 3 O) 4 C, который на самом деле немного больше (формульная масса = 136) и имеет температуру кипения 114ºC. Таким образом, димерная структура с водородными связями, по-видимому, является хорошим представлением уксусной кислоты в конденсированном состоянии.

      В этом месте стоит отметить родственный принцип. Хотя водородная связь относительно слабая ( ок. от 4 до 5 ккал на моль), когда существует несколько таких связей, результирующая структура может быть достаточно прочной. Водородные связи между волокнами целлюлозы придают большую прочность древесине и связанным с ней материалам.

      Для получения дополнительной информации по этому вопросу нажмите здесь.


      Свойства кристаллических твердых тел

      Точки плавления

      Большинство органических соединений имеют температуру плавления ниже 200 ºC. Некоторые разлагаются перед плавлением, некоторые возгоняются, но большинство подвергается многократному плавлению и кристаллизации без изменения молекулярной структуры. При нагревании чистого кристаллического соединения или охлаждении жидкости изменение температуры образца во времени примерно однородно. Однако, если твердое тело плавится или жидкость замерзает, возникает разрыв, и температура образца остается постоянной до тех пор, пока не завершится фазовый переход. Это поведение показано на диаграмме справа, где зеленый сегмент представляет твердую фазу, светло-синий — жидкость, а красный — температурно-инвариантное равновесие жидкость/твердое тело. Для данного соединения эта температура представляет его точку плавления (или точку замерзания) и является воспроизводимой константой до тех пор, пока внешнее давление не меняется. Длина горизонтальной части зависит от размера образца, поскольку количество тепла, пропорциональное теплоте плавления, должно быть добавлено (или удалено) до завершения фазового перехода.

      Теперь хорошо известно, что точка замерзания растворителя понижается растворенным веществом, т.е. рассола по сравнению с водой. Если два кристаллических соединения (А и В) тщательно смешать, температура плавления этой смеси обычно снижается и расширяется по сравнению с характерной резкой точкой плавления каждого чистого компонента. Это обеспечивает полезные средства для установления идентичности или неидентичности двух или более соединений, поскольку точки плавления многих твердых органических соединений задокументированы и обычно используются в качестве критерия чистоты.
      Фазовая диаграмма справа показывает поведение температуры плавления смесей в диапазоне от чистого A слева до чистого B справа. Небольшое количество соединения B в образце соединения A снижает (и расширяет) его температуру плавления; и то же верно для образца В, содержащего немного А. Самая низкая температура плавления смеси, е, называется эвтектической точкой . Например, если А представляет собой коричную кислоту, т. пл. 137 ºC, B – бензойная кислота, т.пл. 122 ºC, точка эвтектики 82 ºC.
      Ниже температуры изотермической линии ced смесь является полностью твердой, состоящей из конгломерата твердого тела А и твердого вещества В. Выше этой температуры смесь представляет собой либо жидкость, либо жидкую твердую смесь, состав которой варьируется. В некоторых редких случаях из неполярных соединений сходного размера и кристаллической структуры образуется не конгломерат, а настоящий твердый раствор одного в другом. Плавление или замерзание происходит в широком диапазоне температур, и истинной точки эвтектики не существует.


      Интересная, но менее распространенная смешанная система включает молекулярные компоненты, образующие плотный комплекс или молекулярное соединение , способное существовать в виде дискретных частиц в равновесии с жидкостью того же состава. Такой вид обычно имеет резко конгруэнтную температуру плавления и дает фазовую диаграмму, имеющую вид двух соседних эвтектических диаграмм. Пример такой системы показан справа, молекулярное соединение представлено как 9.1569 А:В или С . Одна такая смесь состоит из α-нафтола, т.пл. 94 ºC, и п-толуидин, т.пл. 43 ºС. Комплекс A:B имеет температуру плавления 54 ºC, а на фазовой диаграмме показаны две точки эвтектики, первая при 50 ºC, вторая при 30 ºC. Как показано, молекулярные комплексы такого типа обычно имеют стехиометрию 50:50, но известны и другие интегральные соотношения.
      В дополнение к потенциальным осложнениям, отмеченным выше, на простой процесс определения точки плавления также могут влиять изменения в кристаллической структуре до или после первоначального плавления. Существование более чем одной кристаллической формы для данного соединения называется полиморфизмом.

      Полиморфизм

      Полиморфы соединения представляют собой различные кристаллические формы, в которых расположение молекул в решетке неодинаково. Эти различные твердые вещества обычно имеют разные температуры плавления, растворимости, плотности и оптические свойства. Многие полиморфные соединения имеют гибкие молекулы, которые могут принимать различные конформации, и рентгенологическое исследование этих твердых тел показывает, что их кристаллические решетки налагают определенные конформационные ограничения. В расплавленном состоянии или в растворе различные полиморфные кристаллы такого типа образуют одну и ту же быстро уравновешивающуюся смесь молекулярных частиц. Полиморфизм похож на гидратированные или сольватированные кристаллические формы, но отличается от них. Было подсчитано, что более 50% известных органических соединений способны к полиморфизму.

      Тетраацетат рибофуранозы, показанный в верхнем левом углу ниже, был источником ранней загадки, связанной с полиморфизмом. Соединение было впервые получено в Англии в 1946 году и имело температуру плавления 58 ºC. Несколько лет спустя тот же материал, имеющий ту же температуру плавления, был получен независимо друг от друга в Германии и США. Затем американские химики обнаружили, что температура плавления их первых препаратов повысилась до 85 ºC. В конце концов, стало очевидно, что любая лаборатория, в которой была введена форма с более высокой температурой плавления, больше не могла производить форму с более низкой температурой плавления. Микроскопические зародыши стабильного полиморфа в окружающей среде неизбежно направляют кристаллизацию в эту сторону. Данные рентгеновской дифракции показали, что низкоплавкий полиморф является моноклинным, пространственная группа P2. Форма с более высокой температурой плавления была орторомбической, пространственная группа P2 1 2 1 2 1 .
      Полиморфизм оказался решающим фактором в производстве фармацевтических препаратов, твердых пигментов и полимеров. Некоторые примеры описаны ниже.

      Ацетаминофен — распространенный анальгетик (например, тайленол). Обычно его получают в виде моноклинных призм (верхний рисунок) при кристаллизации из воды. Под первым показан менее стабильный орторомбический полиморф, обладающий лучшими физическими свойствами для прессования в таблетки.

      Хинакридон — важный пигмент, используемый в красках и чернилах. Он имеет жесткую плоскую молекулярную структуру, а в разбавленном растворе имеет светло-желтый цвет. Были идентифицированы три полиморфа. Межмолекулярные водородные связи являются важной особенностью всего этого. Цвета кристаллов варьируются от ярко-красного до фиолетового.

      Противоязвенный препарат ранитидин (Зантак) был впервые запатентован компанией Glaxo-Wellcome в 1978 году. Семь лет спустя той же компанией был запатентован второй полиморф ранитидина. Это продлило срок действия лицензии до 2002 г., а усилия по маркетингу генерической формы были сорваны, поскольку было невозможно приготовить первый полиморф, не загрязненный вторым.


      Относительно простой арилтиофен, получивший обозначение EL1, был получен и изучен химиками компании Eli Lilly. Он показал шесть полиморфных кристаллических форм, изображения которых показаны слева.

      Полиморфы EL1
      Пример Цвет/Форма Кристаллическая форма. 1672 /n[14] 110 ºC
      II reddish plates monoclinic
      P2 1 /n[14]
      113 ºC
      III orange needles monoclinic
      P2 1 /c[14]
      115 ºC
      IV yellow needles triclinic
      P1[2]
      rearranges
      to VI
      V orange plates orthorhombic
      Pbca[61]
      rearranges
      to I
      VI red prisms triclinic
      P1[2]
      106 ºC

      Типичным примером изменения полиморфизма является шоколад, подвергшийся нагреванию и/или длительному хранению. Со временем или когда он сбрасывается после размягчения, на нем могут появиться белые пятна, он больше не тает во рту и не имеет такого хорошего вкуса, как должен. Это связано с тем, что шоколад имеет более шести полиморфов, и только один из них идеален в качестве кондитерского изделия. Он создается в тщательно контролируемых заводских условиях. Неправильные условия хранения или транспортировки приводят к превращению шоколада в другие полиморфы.
      Шоколад, по сути, представляет собой какао-массу и частицы сахара, взвешенные в матрице какао-масла. Какао-масло представляет собой смесь триглицеридов, в которой преобладают стеароильные, олеоильные и пальмитоильные группы. Именно полиморфы этой матрицы влияют на качество шоколада. Полиморфы с низкой температурой плавления кажутся слишком липкими или густыми во рту. Форма V, полиморф какао-масла с лучшим вкусом, имеет температуру плавления от 34 до 36 ºC, что немного ниже, чем у внутренней части человеческого тела, что является одной из причин, по которой оно тает во рту. К сожалению, форма VI с более высокой температурой плавления более стабильна и образуется с течением времени.

      Полиморфы шоколада
      Полиморф Температура плавления Комментарии
      I   17,4 ºC Производится путем быстрого охлаждения расплава.
      II 23,4 ºC Получают охлаждением расплава со скоростью 2 ºC/мин.
      III   26 ºC Получают превращением формы II при 5-10 ºC.
      IV   27 ºC Получают превращением формы III при хранении при 16-21 ºС.
      В   34 ºC Производится путем закалки (охлаждение, затем небольшой подогрев при перемешивании).
      VI   36-37 ºC Производится из V после выдержки 4 месяцев при комнатной температуре.

      Растворимость в воде

      Растворимость в воде

      Воду называют «универсальным растворителем», и ее широкое распространение на этой планете и важная роль в жизни делают ее эталоном для дискуссий о растворимости. Вода растворяет многие ионные соли благодаря своей высокой диэлектрической проницаемости и способности сольватировать ионы. Первый уменьшает притяжение между противоположно заряженными ионами, а второй стабилизирует ионы, связываясь с ними и делокализуя плотность заряда. Многие органические соединения, особенно алканы и другие углеводороды, практически нерастворимы в воде. Органические соединения, растворимые в воде, такие как большинство перечисленных в таблице выше, обычно имеют акцепторные и донорные группы водородной связи. Наименее растворимым из перечисленных соединений является диэтиловый эфир, который может служить только акцептором водородной связи и на 75% состоит из углеводородов. Тем не менее, диэтиловый эфир примерно в двести раз более растворим в воде, чем пентан.

      Главной характеристикой воды, которая влияет на эту растворимость, является обширная ассоциация ее молекул друг с другом посредством водородных связей. Эта сеть с водородными связями стабилизируется суммой всех энергий водородных связей, и если бы неполярные молекулы, такие как гексан, были вставлены в сеть, они разрушили бы локальную структуру, не внося никаких собственных водородных связей. Конечно, молекулы гексана испытывают значительное ван-дер-ваальсово притяжение к соседним молекулам, но эти силы притяжения гораздо слабее, чем водородная связь. Следовательно, когда гексан или другие неполярные соединения смешиваются с водой, сильные ассоциативные силы водной сети исключают неполярные молекулы, которые должны существовать в отдельной фазе. Это показано на следующем рисунке, и, поскольку гексан менее плотный, чем вода, гексановая фаза плавает на водной фазе.

      Важно помнить об этой тенденции воды исключать неполярные молекулы и группы, поскольку она является фактором структуры и поведения многих сложных молекулярных систем. Обычная номенклатура, используемая для описания молекул и областей внутри молекул, представляет собой гидрофильных для полярных групп с водородными связями и гидрофобных для неполярных частиц.

      Для получения дополнительной информации по этому вопросу нажмите здесь.


      Практические задачи

      Выберите задачу Точки кипения Водородная связь Растворимость воды

      Эта страница является собственностью Уильяма Ройша. Комментарии, вопросы и ошибки должны отправить по адресу [email protected].
      Эти страницы предоставлены IOCD для оказания помощи в наращивании потенциала в области химического образования. 05.05.2013

      Вернуться к содержанию

      Конец этой дополнительной темы


      Подробнее о межмолекулярных силах

      Межмолекулярные силы и физические свойства

      Силы притяжения, существующие между молекулами, ответственны за многие объемные физические свойства, проявляемые веществами. Одни соединения представляют собой газы, другие – жидкости, третьи – твердые вещества. Температуры плавления и кипения чистых веществ отражают эти межмолекулярные силы и обычно используются для идентификации. Из этих двух точка кипения считается наиболее репрезентативной мерой общего межмолекулярного притяжения. Таким образом, точка плавления отражает тепловую энергию, необходимую для преобразования высокоупорядоченного набора молекул в кристаллической решетке в хаотичность жидкости. Расстояние между молекулами в кристаллической решетке небольшое и регулярное, а межмолекулярные силы ограничивают движение молекул сильнее, чем в жидком состоянии. Молекулярный размер важен, но форма также имеет решающее значение, поскольку отдельные молекулы должны совместно подходить друг к другу, чтобы силы притяжения в решетке были большими. Молекулы сферической формы обычно имеют относительно высокие температуры плавления, которые в некоторых случаях приближаются к температуре кипения, что отражает тот факт, что сферы могут упаковываться друг в друга более плотно, чем другие формы. Эта чувствительность к структуре или форме является одной из причин того, что точки плавления широко используются для идентификации конкретных соединений.
      С другой стороны, точки кипения, по существу, отражают кинетическую энергию, необходимую для высвобождения молекулы из-под кооперативного притяжения жидкого состояния, чтобы она стала свободной и относительно независимой частицей в газообразном состоянии. Все атомы и молекулы имеют слабое притяжение друг к другу, известное как притяжение Ван-дер-Ваальса . Эта сила притяжения берет свое начало в электростатическом притяжении электронов одной молекулы или атома к ядрам другой и получила название 9.1569 г. Лондон, рассеивающая сила .
      Следующая анимация иллюстрирует, как близкое сближение двух атомов неона может нарушить распределение их электронов таким образом, что это вызовет дипольное притяжение. Индуцированные диполи являются временными, но их достаточно для сжижения неона при низкой температуре и высоком давлении.

      В общем, более крупные молекулы имеют более высокие точки кипения, чем более мелкие молекулы того же типа, что указывает на то, что дисперсионные силы увеличиваются с увеличением массы, числа электронов, числа атомов или некоторой их комбинации. В следующей таблице перечислены температуры кипения ряда элементов и ковалентных соединений, состоящих из молекул, лишенных постоянного диполя. Количество электронов в каждом виде указано в первом столбце, а масса каждого дана в виде надстрочного числа перед формулой.

      # Электроны Молекулы и температуры кипения ºC
      10 20 Ne  –246   ; 16 CH 4  –162
      18 40 Ar –186  ; 32 SiH 4  –112 ; 30 С 2 Н 6  –89 ; 38 Ф 2  –187
      34-44 84 Кр –152  ; 58 С 4 Н 10  –0,5 ; 72 (CH 3 ) 4 C  10 ; 71 Cl 2  –35   ; 88 CF 4 –130
      66-76 114 [(CH 3 ) 3 C] 2 ) 3 C] 2 ; 3 C] 2 ; 126 (CH 2 ) 9  174 ; 160 Бр 2  59   ; 154 CCl 4  77   ; 138 С 2 Ж 6  –78

      Две десятиэлектронные молекулы показаны в первом ряду. Неон тяжелее метана, но кипит на 84º ниже. Метан состоит из пяти атомов, и дополнительные ядра могут предоставить больше возможностей для индуцированного образования диполей по мере приближения других молекул. Легкость, с которой электроны молекулы, атома или иона вытесняются соседним зарядом, называется поляризуемостью , поэтому мы можем заключить, что метан поляризуется лучше, чем неон. Во второй строке перечислены четыре восемнадцатиэлектронные молекулы. Большинство их температур кипения выше, чем у десятиэлектронных соединений неона и метана, но фтор является исключением, его температура кипения на 25° ниже, чем у метана. Остальные примеры в таблице соответствуют корреляции температуры кипения с общим количеством электронов и числом ядер, но фторсодержащие молекулы остаются исключением.
      Аномальное поведение фтора можно объяснить его очень высокой электроотрицательностью. Ядро фтора так сильно притягивает свои электроны, что они гораздо менее поляризуемы, чем электроны большинства других атомов.

      Конечно, отношения точек кипения могут определяться еще более сильными силами притяжения, такими как электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами и между частичным разделением зарядов молекулярных диполей. Следовательно, молекулы, имеющие постоянный дипольный момент, должны иметь более высокие точки кипения, чем эквивалентные неполярные соединения, как показано в следующей таблице.

      # электроны Молекулы и точки кипения ºC
      14-18 30 C 2 H 6 9172–89; 28 H 2 C=CH 2  –104 ; 26 HC≡CH  -84  ; 30 H 2 C=O  –21  ; 27 HC≡N  26  ; 34 CH 3 -F  –78
      22-26 42 CH 3 CH=CH 2  –48  ; 40 CH 3 C≡CH  –23  ; 44 CH 3 CH=O  21  ; 41 CH 3 C≡N 81 ; 46 (СН 3 ) 2 О -24 ; 50,5 CH 3 -Cl –24 ; 52 CH 2 F 2 –52
      32-44 58 (CH 3 ) 3 CH –12; 56 (CH 3 ) 2 C=CH 2  –7 ; 58 (CH 3 ) 2 C=O  56  ; 59 (CH 3 ) 3 N 3  ; 95 CH 3 -Br  45  ; 85 CH 2 Cl 2  40  ; 70 CHF 3  –84

      В первом ряду соединений этан, этен и этин не имеют молекулярного диполя и служат полезными эталонами для производных с одинарной, двойной и тройной связью, которые имеют его. Формальдегид и цианистый водород ясно показывают усиленное межмолекулярное притяжение в результате постоянного диполя. Метилфторид является аномальным, как и большинство фторорганических соединений. Во втором и третьем рядах все соединения имеют постоянные диполи, но диполи, связанные с углеводородами (первые два соединения в каждом случае), очень малы. Большие молекулярные диполи возникают главным образом из-за связей с высокоэлектроотрицательными атомами (по отношению к углероду и водороду), особенно если они представляют собой двойные или тройные связи. Таким образом, альдегиды, кетоны и нитрилы, как правило, имеют более высокую температуру кипения, чем эквивалентные по размеру углеводороды и алкилгалогениды. Нетипичное поведение соединений фтора является неожиданным ввиду большой разницы электроотрицательностей между углеродом и фтором.


      Водородная связь

      Большинство простых гидридов групп IV, V, VI и VII элементы отображают ожидаемое повышение точки кипения с количеством электроны и молекулярная масса, но гидриды наиболее электроотрицательные элементы (азот, кислород и фтор) имеют аномально высокие температуры кипения, изображенные ранее как график, а также перечислены справа.

      Группа Молекулы и температуры кипения ºC
      VII HF 19 ; HCl –85; HBr –67; HI  –36
      VI H 2 O  100  ; H 2 S  -60  ; H 2 Se  –41  ; H 2 Te –2
      V NH 3 –33 ; PH 3  –88 ; AsH 3  –62  ; СбХ 3  –18
      Исключительно сильное диполь-дипольное притяжение, ответственное за такое поведение, называется водородных связей . Когда атом водорода является частью полярной ковалентной связи с более электроотрицательным атомом, таким как кислород, его малый размер позволяет положительному концу диполя связи (водороду) приближаться к соседним нуклеофильным или основным центрам ближе, чем компоненты других полярных атомов. облигации. Кулоновские силы обратно пропорциональны шестой степени расстояния между диполями. взаимодействия относительно сильные, хотя и слабые (ок. 4 до 5 ккал на моль) по сравнению с большинством ковалентных связей. Таблица данных справа дает убедительные доказательства существования водородных связей. В каждой строке первое указанное соединение имеет наименьшее общее количество электронов и наименьшую массу, но его температура кипения является самой высокой из-за к водородной связи. Другие соединения в каждом ряду имеют молекулярные диполей, взаимодействие которых можно было бы назвать водородным связь, но привлекательность явно намного слабее. Первые два гидриды элементов IV группы, метана и силана, перечислены в первой таблице выше, и не обнаруживают каких-либо значительных водородных связей.
      Органические соединения, содержащие связи O-H и NH, также проявляют усиленное межмолекулярное притяжение за счет водородных связей. Немного примеры приведены ниже.
      Класс Молекулы и температуры кипения ºC
      Кислород
      Соединения
      C 2 H 8 OH 91; (CH 3 ) 2 O –24 ; (CH 2 ) 2 O  11
       этанол                                                                                                              0057
      (CH 2 ) 3 CHOH  124   &   (CH 2 ) 4 O  66
        cyclobutanol             tetrahydrofuran
      Nitrogen
      Compounds
      C 3 H 7 NH 2  50 ; C 2 H 5 NH(CH 3 ) 37 ; (CH 3 ) 3 N 3
      пропиламин этилметиламин триметиламин
      (CH 2 ) 4 CHNH 2  107   &   (CH 2 ) 4 NCH 3  80
        cyclopentyl amine           N-methylpyrrolidine
      Complex
      Functions
      C 2 H 5 CO 2 H  141 &   CH 3 CO 2 CH 3  57
       propanoic acid           methyl acetate  
      C 3 H 7 CONH 2  218   &   CH 3 CON(CH 3 ) 2  165
       бутирамид               N,N-диметилацетамид

      Растворимость в воде

      Вода — самая распространенная и важная жидкость на этой планете. При выделении и очистке соединений необходимо учитывать смешиваемость других жидкостей с водой и растворимость твердых веществ в воде. С этой целью в следующей таблице указана смешиваемость с водой (или растворимость) ряда низкомолекулярных органических соединений. Сразу бросается в глаза влияние важных атомов водородной связи, кислорода и азота. В первой строке перечислены несколько углеводородных и хлорсодержащих растворителей. Все они без исключения не смешиваются с водой, хотя интересно отметить, что π-электроны бензола и несвязывающие валентные электроны хлора слегка увеличивают их растворимость по сравнению с насыщенными углеводородами. По сравнению с углеводородами соединения кислорода и азота, перечисленные во втором, третьем и четвертом рядах, более чем в сто раз более растворимы в воде, а многие полностью смешиваются с водой.


      Растворимость в воде характерных соединений

      Тип соединения Особые соединения Грамм/100 мл Моль/литр Особые соединения Грамм/100 мл Моль/литр
      Углеводороды и
      Алкилгалогениды
      бутан
      гексан
      циклогексан
      0,007
      0,0009
      0,006
      0,0012
      0,0001
      0,0007
      бензол
      метиленхлорид
      хлороформ
      0,07
      1,50
      0,8
      0,009
      0,180
      0,07
      Соединения
      Имеющие
      Один кислород
      1-бутанол
      трет -бутанол
      циклогексанол
      фенол
      9,0
      в сборе
      3,6
      8,7
      1,2
      в сборе
      0,36
      0,90
      этиловый эфир
      ТГФ
      фуран
      анизол
      6,0
      в сборе
      1,0
      1,0
      0,80
      в сборе
      0,15
      0,09
      Соединения
      Имеющие
      Два кислорода
      1,3-пропандиол
      2-бутоксиэтанол
      бутановая кислота
      бензойная кислота
      в сборе
      в сборе
      в сборе
      в сборе
      в сборе
      в сборе
      в сборе
      в сборе
      1,2-диметоксиэтан
      1,4-диоксан
      этилацетат
      γ-бутиролактон
      полный
      полный
      8,0
      полный
      полный
      полный
      0,91
      полный
      Азот
      Содержащие
      Соединения
      1-Аминобутан
      Циклогексиламин
      Анилин
      Пирролидин
      Пиррол
      в сборе
      в сборе
      3,4
      в сборе
      6,0
      в сборе
      в сборе
      0,37
      в сборе
      0,9
      Триэтиламин
      Пиридин
      Пропионитрил
      1-нитропропан
      DMF
      5,5
      Полный
      10,3
      1,5
      Полный
      0,54
      Завершите
      2,0
      0,17
      33333333. Полный

      Из приведенных выше данных следует отметить некоторые общие тенденции. Во-первых, спирты (вторая строка, левая колонка) обычно более растворимы, чем простые эфиры того же размера (вторая строка, правая колонка). Это отражает тот факт, что гидроксильная группа может действовать как донор и акцептор водородной связи; тогда как эфирный кислород может служить только акцептором. Повышенная растворимость фенола по сравнению с циклогексанолом может быть связана с его большей кислотностью, а также с пи-электронным эффектом, отмеченным в первой строке.
      Циклический эфир ТГФ (тетрагидрофуран) более растворим, чем его аналог с открытой цепью, возможно, потому, что атом кислорода более доступен для водородных связей с молекулами воды. Из-за пониженной основности кислорода в фуране ароматического соединения он гораздо менее растворим. Атом кислорода в анизоле также дезактивируется сопряжением с бензольным кольцом (заметим, что он активирует кольцо в реакциях электрофильного замещения). Второй атом кислорода резко увеличивает растворимость в воде, что демонстрируют соединения, перечисленные в третьем ряду. Снова гидроксильные соединения перечислены слева.
      Азот оказывает солюбилизирующее действие, аналогичное кислороду, как показано соединениями в четвертом ряду. Первичные и вторичные амины, перечисленные в левой колонке, могут действовать как доноры и акцепторы водородных связей. Ароматичность снижает основность пиррола, но увеличивает его кислотность. Соединения в правом столбце способны выполнять только роль акцептора. Низкая растворимость нитросоединения удивительна.

      Эта страница является собственностью Уильяма Ройша. Комментарии, вопросы и ошибки должны отправить по адресу [email protected].
      Эти страницы предоставлены IOCD для оказания помощи в наращивании потенциала в области химического образования. 05.05.2013


      Конец этой дополнительной темы

      10099-74-8 CAS MSDS (нитрат свинца(II)) Точка плавления Точка кипения Плотность Химические свойства CAS

      10099-74-8

      CAS No. 10099-74-8
      Chemical Name: Lead(II) nitrate
      CBNumber: CB46
      Molecular Formula: N2O6Pb
      Вес формулы: 331.21
      Файл MOL: Файл Mol
      Нитрат свинца(II) Синонимы:

      Стандарт свинца для ААС
      Раствор обогащенного изотопа 207Pb
      Стандартный раствор свинца для ААС, 1 мг/мл Pb в 2–5% HNO3
      СВИНЦА(II) НИТРАТ ДЛЯ АНАЛИЗА EMSURE
      Свинцовая (II) соль бисазотной кислоты
      Свинцовая (II) соль диазотной кислоты
      10099-74-8(нитрат свинца(II)) Связанный поиск:
      Свинцовый стандарт для ААС Раствор обогащенного изотопа 207Pb Стандартный раствор свинца для ААС, 1 мг/мл Pb в 2–5% HNO3 СВИНЦА(II) НИТРАТ ДЛЯ АНАЛИЗА EMSURE ВЕДУЩИЙ СТАНДАРТ ICP СВИНЦУ(+2)НИТРАТ Свинцовая (II) соль бисазотной кислоты Свинцовая (II) соль диазотной кислоты Нитрат свинца, реагент АЦС Стандартный раствор свинца, 1 мг/мл Pb в 2% HNO3, для ААС Стандартный раствор свинца для ААС, 1 мг/мл Pb в 2% HNO3 Нитрат свинца(II), Puratronic (на металлической основе) Нитрат свинца(II) ч. ч., АХС Нитрат свинца(II), раствор 0,05 моль/л Нитрат свинца, ГР АСУ Нитрат свинца(II), 99,999%, (следовая металлическая основа) Нитрат свинца, реагент АЦС 500гр Нитрат свинца, реагент АЦС 5ГР Стандартный раствор свинца, 1 мг/мл Pb в 2% HNO3, для ААС 100 мл Нитрат свинца(II), 99,999% 10ГР кеад(ii) нитрат Стандартный раствор свинцово-ионной хроматографии Fluka Стандартный раствор ионов свинца Fluka Стандартный концентрат свинца 10,00 г Pb Нитрат свинца(II) (99,999% Pb) ПУРАТРЕМ нитрат свинцаметаллооснова Нитрат свинцаwhitextl СВИНЦА(II) НИТРАТ 99+% A.C.S. РЕАГЕНТ СВИНЦА(II) НИТРАТ R.G., REAG. АКС, РАГ. РН. ЕВРО. АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ СВИНЦА СТАНД. СОЛ. ФЛУКА СВИНЦА(II) НИТРАТ, 99,99+% МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ОСНОВА СВИНЦА(II) НИТРАТ, АЦС СВИНЦА(II) НИТРАТ ЭКСТРАЧИСТЫЙ СТАНДАРТНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ АТОМНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ СВИНЦА. 10.00 Г ПБ, АМПУЛА СТАНДАРТ СЕРТИФИКАТА НИТРАТА СВИНЦА(II) И СТАНДАРТНЫЙ ЗОЛ ДЛЯ СВИНЦОВОЙ ИОННОЙ ХРОМАТОГРАФИИ.

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

      Guava WordPress Theme, Copyright 2017 2025 © Все права защищены.