Температура кипения металлов определение

Температура кипения и плавления металлов

В таблице представлена температура плавления металлов t_пл, их температура кипения t_к при атмосферном давлении, плотность металлов ρ при 25°С и теплопроводность λ при 27°С.

Температура плавления металлов, а также их плотность и теплопроводность приведены в таблице для следующих металлов: актиний Ac, серебро Ag, алюминий Al, золото Au, барий Ba, берилий Be, висмут Bi, кальций Ca, кадмий Cd, кобальт Co, хром Cr, цезий Cs, медь Cu, железо Fe, галлий Ga, гафний Hf, ртуть Hg, индий In, иридий Ir, калий K, литий Li, магний Mg, марганец Mn, молибден Mo, натрий Na, ниобий Nb, никель Ni, нептуний Np, осмий Os, протактиний Pa, свинец Pb, палладий Pd, полоний Po, платина Pt, плутоний Pu, радий Ra, рубидий Pb, рений Re, родий Rh, рутений Ru, сурьма Sb, олово Sn, стронций Sr, тантал Ta, технеций Tc, торий Th, титан Ti, таллий Tl, уран U, ванадий V, вольфрам W, цинк Zn, цирконий Zr.

По данным таблицы видно, что температура плавления металлов изменяется в широком диапазоне (от -38,83°С у ртути до 3422°С у вольфрама). Низкой положительной температурой плавления обладают такие металлы, как литий (18,05°С), цезий (28,44°С), рубидий (39,3°С) и другие щелочные металлы.

Наиболее тугоплавкими являются следующие металлы: гафний, иридий, молибден, ниобий, осмий, рений, рутений, тантал, технеций, вольфрам. Температура плавления этих металлов выше 2000°С.

Приведем примеры температуры плавления металлов, широко применяемых в промышленности и в быту:

• температура плавления алюминия 660,32 °С;
• температура плавления меди 1084,62 °С;
• температура плавления свинца 327,46 °С;
• температура плавления золота 1064,18 °С;
• температура плавления олова 231,93 °С;
• температура плавления серебра 961,78 °С;
• температура плавления ртути -38,83°С.

Максимальной температурой кипения из металлов, представленных в таблице, обладает рений Re — она составляет 5596°С. Также высокими температурами кипения обладают металлы, относящиеся к группе с высокой температурой плавления.

Плотность металлов в таблице находится в диапазоне от 0,534 до 22,59 г/см 3 , то есть самым легким металлом является литий, а самым тяжелым металлом осмий. Следует отметить, что осмий имеет плотность большую, чем плотность урана и даже плутония при комнатной температуре.

Теплопроводность металлов в таблице изменяется от 6,3 до 427 Вт/(м·град), таким образом хуже всего проводит тепло такой металл, как нептуний, а лучшим теплопроводящим металлом является серебро.

Температура плавления стали

Представлена таблица значений температуры плавления стали распространенных марок. Рассмотрены стали для отливок, конструкционные, жаропрочные, углеродистые и другие классы сталей.

Температура плавления стали находится в диапазоне от 1350 до 1535°С. Стали в таблице расположены в порядке возрастания их температуры плавления.

Температура плавления стали — таблица

Сталь	tпл, °С	Сталь	tпл, °С
Стали для отливок Х28Л и Х34Л	1350	Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9Т	1425
Сталь конструкционная 12Х18Н10Т	1400	Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н13	1440
Жаропрочная высоколегированная 20Х20Н14С2	1400	Жаропрочная высоколегированная 40Х10С2М	1480
Жаропрочная высоколегированная 20Х25Н20С2	1400	Сталь коррозионно-стойкая Х25С3Н (ЭИ261)	1480
Сталь конструкционная 12Х18Н10	1410	Жаропрочная высоколегированная 40Х9С2 (ЭСХ8)	1480
Коррозионно-стойкая жаропрочная 12Х18Н9	1410	Коррозионно-стойкие обыкновенные 95Х18…15Х28	1500
Сталь жаропрочная Х20Н35	1410	Коррозионно-стойкая жаропрочная 15Х25Т (ЭИ439)	1500
Жаропрочная высоколегированная 20Х23Н18 (ЭИ417)	1415	Углеродистые стали	1535

1. Волков А. И., Жарский И. М. Большой химический справочник. — М: Советская школа, 2005. — 608 с.
2. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
3. Физические величины. Справочник. А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Термическое испарение заключается в нагреве материала (используемого для нанесения на подложку) в высоком вакууме (при давлении не более Па) до температуры, при которой давление его собственных паров на несколько порядков превышает давление остаточных газов в рабочем пространстве вакуумной камеры. При этом атомы испаряющегося материала распространяются прямолинейно, так как длина их свободного пробега значительно превышает расстояние испаритель (источник испаряемого материала) — подложка. Далее следует конденсация частиц испарившегося потока на поверхности подложки (платы), имеющей температуру значительно ниже температуры испарителя.

Следовательно, при осаждения пленок методом термического испарения в вакууме (термовакуумного испарения или термовакуумного напыления) в процессе получения тонких пленок можно выделить три основные стадия:

образование атомарного (молекулярного) потока вещества из источника испаряемого материала (испарителя);

пролет атомов от испарителя к подложке;

конденсация вещества на подложке (этап осаждения материала в виде тонкой пленки).

Образование атомарного (молекулярного) потока при термическом испарении является результатом разрыва связей между поверхностными атомами испаряемого материала, если кинетическая энергия движения атомов превышает энергию связи между ними. Из табл.1 видно, что условная температура испарения большинства металлов выше температуры их плавления, т.е. испарение происходит по схеме: твердое вещество-жидкость-пар. Однако некоторые материалы, например хром, титан, довольно интенсивно испаряются из твердого состояния. Процесс перехода вещества из твердого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу, называется сублимацией (или возгонкой). В зависимости от агрегатного состояния вещества во время испарения следует выбирать конструкцию испарителя. Тип испарителя зависит также от природы испаряемого материала (его одно- или многокомпонентное, химической активности, температуры испарения и др.), исходной формы материала. (гранулы, порошок, проволока), требуемой скорости испарения, ее, постоянства во времени и ряда других факторов. В табл.2 приведены температуры и скорости испарения широко применяемых в тонкопленоч­ной технологии металлов в зависимости от их давления насыщенных паров.

Именно физические свойства металлов по большей части определяют области их применения людьми в технике и промышленности. Среди основных характеристик немаловажное значение имеет температура их плавления. Знание данного параметра позволяет успешно сочетать различные ингредиенты и создавать удобные, прочные и качественные сплавы, наиболее хорошо подходящие для использования в быту.

Температура плавления и кипения металлов

Для каждого представителя данный показатель свой. Однако предел нагревания есть у всех металлов. При определенной температуре они начинают плавиться, переходя из твердого в жидкое состояние. Если же довести показатель до критического значения, то металл перейдет в газообразное состояние, то есть начнется процесс кипения и испарения.

Поэтому существует целая классификация, отражающая способность металлов к плавлению. Все они делятся на следующие группы.

Легкоплавкие. В данную группу входят те, что плавятся при показателях ниже 600 о С. Пример: цинк, натрий, галлий, висмут, олово, цезий и прочие.

Среднеплавкие. Показатель в пределах 600-1600 о С. Например, температура плавления золота в чистом виде — 1063 о С, значит, оно относится к этой группе металлов.

Тугоплавкие. Свыше 1600 о С. Примеры: титан, вольфрам, хром и другие.

Следует заметить, что данная классификация справедлива только для чистых металлов. Когда речь заходит о сплавах, то цифры резко меняются, и значения могут сильно отличаться от исходных показателей.

Температура кипения металлов значительно выше, чем рассмотренный параметр. Так, если температура плавления золота — 1063 о С, то кипения — уже 2947 о С. Различие практически вдвое!

Золото: общая характеристика

Aurum, или золото, — это химический элемент под номером 79 в периодической системе. Атомная масса составляет 196,967 единиц. Располагается в I группе, побочной подгруппе. Относится к благородным металлам, наряду с:

• платиной;
• серебром;
• палладием.

С точки зрения химической активности является практически инертным, без особых условий в реакции не вступает. Имеет особые физические свойства, позволяющие применять его в ювелирном деле, технике, промышленности.

Физические свойства золота

Чем же так уникален этот металл, за которым много веков подряд гонятся люди и который стал символом финансового благополучия во всем мире?

1. Цвет. Для чистого золота характерен красивый насыщенный желтый цвет с ярко выраженным металлическим блеском. Жидкий металл имеет бледно-зеленую окраску. Пары его желто-зеленого цвета.
2. Твердость. По данному параметру золото уступает многим другим представителям, так как является мягким металлом. По шкале твердости веществ (шкала Мооса) данный показатель составляет 2,5-3.
3. Температура плавления золота — 1063 о С.
4. Электропроводность хорошая, составляет 75 % по отношению к меди как сверхпроводнику.
5. Теплопроводность и теплоемкость также отличная. Изделия из золота мгновенно нагреваются и также быстро раскаляются.

Особые свойства, придающие золоту высокую ценность, рассмотрим отдельно. Это:

Плотность металла

Сама характеристика плотности означает вес вещества в единице объема. Так вот золото обладает практически максимальным показателем по данному параметру. Так, например, полстакана чистого золотого песка будет иметь вес около 1000 грамм.

Плотность золота, очищенного от примесей, составляет 19,3 г/см 3 . Если же говорить о природных золотосодержащих породах, то в нем показатель несколько ниже — 18-18,2 г/см 3 . Этот показатель позволяет удобно извлекать рассматриваемый металл из пород. Он же делает золото таким дорогим за совсем небольшое количество по граммам.

Ковкость и пластичность

Температура плавления золота, а также его чрезвычайная ковкость и пластичность делают его удобным и послушным в руках опытных людей. Так, на слуху понятие "сусальное золото". Что это такое? Это прокатанные в тончайшие полупрозрачные листы золотые кусочки, которые при этом не теряют своего яркого и красивого блеска. Сусальным золотом можно покрывать поверхности изделий, стены, купола церквей и так далее.

Всего из 1 г этого удивительного металла можно изготовить очень тонкую проволоку, длина которой составит почти 3 тысячи метров! Золото легко подвергается следующим деформациям без потери свойств и целостности структуры:

• сдавливание;
• смятие;
• искривление;
• измельчение;
• прокатывание;
• растяжение;
• придание любой желаемой формы.

Естественно, что такой набор физических свойств не может оставаться незамеченным людьми, и поэтому золото находит применение в самых разных отраслях науки, техники и промышленности.

Нахождение в природе и использование человеком

В первозданном виде золото встречается в природе в форме слитков, песка или вкраплений в горные породы. Россыпи золота — это места их добычи человеком. В смеси с песком, глиной и другими частями оно извлекается, а затем отделяется в чистом виде.

Также золото содержится в:

• растениях;
• животных;
• человеческом организме;
• подземных водах;
• морях и океанах;
• литосфере.

Из всех этих мест люди научились извлекать металл для использования в своих нуждах. Для чего же он нужен?

1. Самая главная отрасль — это, конечно, ювелирное дело. Красивые украшения, выполненные из разных сплавов золота, являются главным признаком финансового достояния практически каждой женщины. Их дарят любимым, в них вкладывают деньги, ими восхищаются и их ценят.
2. Техника. Температура плавления золота и платины, а также палладия, никеля и некоторых других металлов делает их очень ценными для использования в технических целях. А свойство золота обладать высокой степенью ковкости и пластичности в сочетании с химической инертностью позволяет применять проволоку из этого металла в самых мелких деталях, чипах. Например, телефонах, телевизорах, калькуляторах и других электронных устройствах.
3. Золото — твердая валюта по всему миру, которая не обесценивается никогда. Ему не страшны инфляция и дефолт, поэтому многие хранят свои сбережения именно в слитках этого металла.
4. Награды за достижения в разных видах спорта, турнирах и играх исполняются из золота, серебра и бронзы, что еще раз подчеркивает их высокую ценность.

Сплавы золота

Перечисленные характеристики металла в чистом виде делают его не только уникальным и востребованным, но также сказываются на качестве изделий. Так, вследствие высокой мягкости, украшения из чистого золота легко деформировать, помять и испортить. Поэтому чаще всего используют сплавы металла с другими представителями периодической системы.

1. Золото 585 пробы. Этот сплав самый продаваемый и распространенный в нашей стране и за рубежом. Из чего же он состоит? 58,5 % — чистое золото, 34 % приходится на медь, 7,5 % — серебро. Температура плавления золота 585 пробы — приблизительно 840 о С, что значительно ниже показателя у чистой навески. Однако в целом свойства сплава гораздо лучше, так как примеси компенсируют недостатки простого металла. Медь служит для увеличения прочности и твердости изделия. Однако если ее будет слишком много, то изделие быстро подвергнется коррозии. Серебро влияет на цвет. Благодаря ему сплав более желтый, блестящий, без примеси зеленого оттенка. То, что температура плавления золота 585 пробы так низка по сравнению с чистым вариантом, говорит о том, что обращаться с изделиями следует крайне осторожно и бережно и не оставлять вблизи открытого огня.
2. Золото 999. Это сплав — на основе практически чистого металла с небольшой долей меди. Из-за этого температура плавления золота 999 возрастает по сравнению с предыдущим показателем. Она составляет 1063 о С, то есть то же значение, что и для простого вещества. Изделия из такого сплава более мягкие, способны к деформации, поэтому требуют тщательного обращения и особого ухода.

Золото 375

Температура плавления золота 585 является средним показателем. Ведь существует еще сплав, в котором на долю благородного металла приходится всего 37,5 % (375 проба). У такого варианта показатель плавления вообще близится к 770 о С, что является минимальным значением.

Если говорить о сплаве на основе золота и серебра, то такие варианты вообще не используются. Изделие получится слишком мягким. Поэтому медь присутствует обязательно. Температура плавления серебра и золота приблизительно одинакова, разброс небольшой. У белого металла она составляет 961,8 о С. Поэтому их совместный сплав не слишком понижает общий показатель в продукте.

От чего зависит цвет украшений из золота?

Каким цветом будет отливать украшение на свету, зависит от того, какие добавки в смеси и каково их процентное соотношение. Красный оттенок будет иметь изделие, в котором 50/50 золота и меди-серебра.

Белый — если в смесь ввести палладий, никель и больше серебра. Зеленый — серебро и медь, розовый — серебро, палладий и медь.