Предел прочности свинца на растяжение
Свинец – металл, который тоже можно отнести к одним из известных с самых древних времен. Полагают, что выплавка его стала первым металлургическим процессом в истории человечества. За прошедшие тысячелетия свинец то мало использовался, то вновь «входил в моду», но никогда не забывался.
Причиной тому его интересные качества. И сегодня нами будут изучены физико-химические, механические и магнитные свойства, технические характеристики свинца, его сплавов и окиси, рассмотрены фото элемента и даны полезные советы по его использованию.
Физические и химические свойства свинца
Свинец – типичный металл, тяжелый, плотный, имеет голубовато-серый цвет. Блеск на воздухе быстро исчезает, так как металл покрывается защитной оксидной пленкой. Свинец довольно распространен и легко добывается, чем и объясняется его столь давняя известность.
При большой плотности, металл остается мягким: при температуре 20 С он легко царапается ногтем. Свинец ковкий, но из-за не слишком презентабельного вида и быстрой потери блеска, очень редко используется для изготовления декоративных предметов. В древности из него делали и украшения, и посуду.
Данное видео посвящено изучению свойств и характеристик свинца в химии и физике:
Плотность и масса
Молекулярная масса элемента равна 82, что уже указывает на приличную тяжесть вещества. Кристаллическая решетка – кубическая гранецентрированная: в углу куба расположен атом металла и в центре каждой грани.
Относится вещество к категории тяжелых металлов. Плотность по мере повышения температуры падает:
- три температуре в 20 С плотность составляет 11,34 г/куб см;
- при 327,6 С м10, 686 г/куб. см;
- при 650 С – 10, 302 г/куб .см;
- при 850 С – 10,078 г/куб. см.
Массу свинца вычисляют исходя из плотности, размеров образца и учитывая температуру. Последнее важно при выплавке металлов.
Далее поговорим про литейные свойства свинца.
Температуры плавления, литья и кипения
Несмотря на плотность свинец к тугоплавким веществам не относится, и его добавка к сплавам такое свойство не обеспечивает. Металл мягок и пластичен, легко прокатывается в очень тонкую фольгу.
- Температура плавления – 327,46 С.
- Температуры кипения – 1749 С.
- Температура литья – 400–450 С.
- При температуре ниже 7,26 К свинец становится сверхпроводником.
Расплавляясь, металл становится жидкотекучим, в диапазоне литья его вязкость поднимается от 1,89 до 1,23 МПа*С-2. Поверхностное натяжение в том же диапазоне изменяется от 4,4 до 4,0 кН/м.
Механические характеристики
При высокой пластичности металл не обладает стоящими прочностными характеристиками:
- сопротивление разрыву составляет 12–13 МПа;
- предел прочности при сжатии – 50 МПа;
- твердость по Бринеллю – 3,2– ,8 НВ;
- удлинение составляет 50–70%.
Наклеп или нагартовка – деформационное уплотнение, механическую прочность металла не увеличивает: дело в низкой температуре рекристаллизации.
Теплопроводность
Этот показатель у металла невелик: примерно в 2 раза меньше железа и в 11 раз меньше чем у меди:
- теплопроводность – 33,5 вт/(м·К);
- теплоемкость при нормальной температуре – 0,128 кДж/(кг·К).
Данное видео продолжит рассказ о свойствах свинца:
Электропроводность
Тепло- и электропроводность металлов довольно хорошо коррелируют друг с другом. Свинец не слишком хорошо проводит тепло и к лучшим проводникам электричества тоже не относится: удельное сопротивление составляет 0,22 Ом-кв. мм/м при сопротивлении той же меди 0,017.
Коррозионная стойкость
Свинец – металл неблагородный, однако по уровню химической инертности к таковым приближается. Низкая активность и способность покрываться оксидной пленкой и обуславливает достойную коррозионную стойкость.
Во влажной сухой атмосфере металл практически не корродирует. Причем в последнем случае сероводород, угольный ангидрид и серная кислота – обычные «виновники» коррозии, на него не влияют.
Показатели коррозии в разной атмосфере такие:
- в городской (смог) – 0,00043–0,00068 мм/год,
- в морской (соли) – 0,00041–0,00056 мм/год;
- сельской – 0,00023– ,00048 мм/год.
Воздействие пресной или дистиллированной воды нулевое.
- Металл устойчив к действию хромовой, плавиковой, концентрированной уксусной, сернистой и фосфорной кислоте.
- А вот в разбавленной уксусной или азотной с концентрацией менее 70% быстро разрушается.
- Так же действует и концентрированная – более 90%, серная кислота.
Газы – хлор, сернистый газ, сероводород на металл не действуют. Однако под влиянием фтористого водорода свинец корродирует.
На коррозионные качества его влияют другие металлы. Так, контакт с железом и медью никак не сказывается на коррозионной стойкости, а добавка висмута или цинка снижает стойкость вещества к кислоте.
Токсичность
И свинец, и все его органические соединения относятся к химически опасным веществам 1 класса. Металл очень токсичен, а отравление им возможно при многих технологических процессах: выплавка, изготовление свинцовых красок, добыча руды и так далее. Совсем не так давно, менее 100 лет назад, не менее распространены были и бытовые отравления, поскольку свинец добавляли даже в белила для лица.
Наибольшую опасность представляют собой пары металла и его пыль, поскольку в таком состоянии они легче всего проникает в организм. Основной путь – дыхательный тракт. Часть может усвоиться и через кишечно-желудочный тракт и даже кожу при непосредственном контакте – те же свинцовые белила и краски.
- Попадая в легкие, свинец всасывается кровью, разносится по всему телу и скапливается в основном в костях. Главное его отравляющее действие связано с нарушениями в синтезе гемоглобина. Типичные признаки свинцового отравления сходны с анемией – усталость, головные боли, расстройства сна и пищеварения, но сопровождаются постоянными ноющими болями в мышцах и костях.
- Длительное отравление может вызвать «свинцовый паралич». Острое отравление провоцирует повышение давления, склерозирование сосудов и так далее.
Лечение специфическое и длительное, поскольку вывести тяжелый металл из организма непросто.
О том, какими экологическими свойствами обладает свинец, расскажем ниже.
Экологические характеристики
Загрязнение свинцом окружающей среды считается одним из самых опасных. Все изделия, где используется свинец, нуждаются в специальной утилизации, которая проводится только лицензированными службами.
К сожалению, загрязнение свинцом обеспечивается не только деятельностью предприятий, где это хоть худо-бедно, да регулируется. В городском воздухе наличие свинцовых паров обеспечивает сгорание топлива в автомобилях. На этом фоне наличие свинцовых стабилизаторов в таких, например, привычных конструкциях, как металлопластиковое окно уже не кажется стоящим внимания.
Свинец – металл, имеющий промышленное значение. Несмотря на токсичность, в народном хозяйстве он используется слишком широко, чтобы можно было металл чем-то заменить.
О свойствах солей свинца поведает данное видео:
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями в социальных сетях:
Вконтакте
Одноклассники
Google+
И подписывайтесь на обновления сайта в Контакте,
Одноклассниках,
Facebook,
Google Plus или
Twitter.
Источник
Свинец — редкий минерал, самородный металл класса самородных элементов. Ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серебристо-белого цвета с синеватым отливом. Известен с глубокой древности. Очень пластичный, мягкий (режется ножом, царапается ногтем). При ядерных реакциях образуются многочисленные радиоактивные изотопы свинца.
СТРУКТУРА
Свинец кристаллизуется в гранецентрированной кубической решетке (а = 4,9389Å), аллотропических модификаций не имеет. Атомный радиус 1,75Å, ионные радиусы: Рb2+ 1,26Å, Рb4+ 0,76Å. Двойниковые кристаллы по {111}. Встречается в мелких округлых зёрнах, чешуйках, шариках, пластинках и нитевидных образованиях.
СВОЙСТВА
Свинец имеет довольно низкую теплопроводность, она составляет 35,1 Вт/(м•К), при температуре 0 °C. Металл мягкий, режется ножом, легко царапается ногтем. На поверхности он обычно покрыт более или менее толстой плёнкой оксидов, при разрезании открывается блестящая поверхность, которая на воздухе со временем тускнеет. Температура плавления — 600,61 K (327,46 °C), кипит при 2022 K (1749 °C). Относится к группе тяжёлых металлов; его плотность — 11,3415 г/см3 (+20 °С). С повышением температуры плотность свинца падает. Предел прочности на растяжение — 12—13 МПа (МН/м2). При температуре 7,26 К становится сверхпроводником.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
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 этих образованиях он часто образует интерметаллические соединения (например, звягинцевит (Pd,Pt)3(Pb,Sn) и др.) и сплавы с другими элементами (например, (Pb + Sn + Sb)). Он входит в состав 80 различных минералов. Важнейшие из них: галенит PbS, церуссит PbCO3, англезит PbSO4 (сульфат свинца); из более сложных — тиллит PbSnS2 и бетехтинит Pb2(Cu,Fe)21S15, а также сульфосоли свинца — джемсонит FePb4Sn6S14, буланжерит Pb5Sb4S11. Всегда содержится в рудах урана и тория, имея часто радиогенную природу.
Для получения свинца в основном используют руды, содержащие галенит. Сначала методом флотации получают концентрат, содержащий 40—70 процентов свинца. Затем возможно несколько способов переработки концентрата в веркблей (черновой свинец): прежде широко распространённый метод шахтной восстановительной плавки, разработанные в СССР метод кислородно-взвешенной циклонной электротермической плавки свинцово-цинковых продуктов (КИВЦЭТ-ЦС), метод плавки Ванюкова (плавка в жидкой ванне). Для плавки в шахтной (ватержакетной) печи предварительно производят агломерационный обжиг концентрата, а затем его загружают в шахтную печь, где происходит восстановление свинца из оксида.
Веркблей, содержащий более 90 процентов свинца, подвергается дальнейшему очищению. Сначала для удаления меди применяют зейгерование и последующую обработку серой. Затем щелочным рафинированием удаляют мышьяк и сурьму. Далее выделяют серебро и золото с помощью цинковой пены и отгоняют цинк. Обработкой кальцием и магнием удаляют висмут. В результате содержание примесей падает до менее чем 0,2 %[
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Образует вкрапленность в изверженных, главным образом кислых, горных породах, в м-ниях Fe и Мn ассоциирует с магнетитом и гаусманитом. Встречается в россыпях с самородными Au, Pt, Os, Ir.
В природных условиях часто образует крупные залежи свинцово-цинковых или полиметаллических руд стратиформного типа (Холоднинское, Забайкалье), а также скарнового (Дальнегорское (бывшее Тетюхинское), Приморье; Брокен-Хилл в Австралии) типа; галенит часто встречается и в месторождениях других металлов: колчеданно-полиметаллических (Южный и Средний Урал), медно-никелевых (Норильск), урановых (Казахстан), золоторудных и др. Сульфосоли обычно встречаются в низкотемпературных гидротермальных месторождениях с сурьмой, мышьяком, а также в золоторудных месторождениях (Дарасун, Забайкалье). Минералы свинца сульфидного типа имеют гидротермальный генезис, минералы окисного типа часты в корах выветривания (зонах окисления) свинцово-цинковых месторождений. В кларковых концентрациях свинец входит практически во все породы. Единственное место на земле, где в породах больше свинца по сравнению с ураном — Кохистанско-Ладакхская дуга на севере Пакистана.
ПРИМЕНЕНИЕ
Нитрат свинца применяется для производства мощных смесевых взрывчатых веществ. Азид свинца применяется как наиболее широко употребляемый детонатор (инициирующее взрывчатое вещество). Перхлорат свинца используется для приготовления тяжёлой 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 также 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 и также на её основе производятся многие резервные химические источники тока, например — свинцово-хлорный элемент, свинцово-плавиковый элемент и другие.
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 H2S. Свинцовые белила применяют также для производства шпатлёвки, 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•H2O, 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 NH4Cl. Его применяют для приготовления мазей при обработке опухолей.
Хромат свинца PbCrO4 известен как хромовый жёлтый краситель, является важным пигментом для приготовления красок, для окраски фарфора и тканей. В промышленности хромат применяют в основном в производстве жёлтых 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.
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. Было время, когда на оболочки кабелей шла значительная часть производимого в мире свинца, благодаря хорошим влагозащитным свойствам таких изделий. Однако впоследствии свинец в существенной мере вытеснили из этой области алюминий и полимеры. Так, в странах Запада использование свинца на оболочки кабелей упало с 342 тысяч тонн в 1976 году до 51 тысяч тонн в 2002 году. Соединения свинца используются в производстве красителей, красок, инсектицидов, стеклянных изделий и как добавки к бензину в виде тетраэтилсвинца (C2H5)4Pb (умеренно летучая жидкость, пары которой в малых концентрациях имеют сладковатый фруктовый запах, в больших — неприятный запах; Тпл = 130 °C, Ткип = +80 °С/13 мм рт. ст.; плотность 1,650 г/см³; nD2v = 1,5198; не растворяется в воде, смешивается с органическими растворителями; высокотоксичен, легко проникает через кожу; ПДК = 0,005 мг/м³; ЛД50 = 12,7 мг/кг (крысы, перорально)) для повышения октанового числа.
Используется для защиты пациентов от излучения рентгеновских аппаратов.
Свинец (англ. Lead) — Pb
| Молекулярный вес | 207.20 г/моль |
| Происхождение названия | от латинского plumbum |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
КЛАССИФИКАЦИЯ
| Strunz (8-ое издание) | 1/A.05-20 |
| Nickel-Strunz (10-ое издание) | 1.AA.05 |
| Dana (7-ое издание) | 1.1.21.1 |
| Dana (8-ое издание) | 1.1.1.4 | Hey’s CIM Ref | 1.30 |
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Цвет минерала | серый, обычно покрыт белым налётом гидроцеруссита |
| Цвет черты | серый |
| Прозрачность | непрозрачный |
| Блеск | металлический |
| Спайность | нет |
| Твердость (шкала Мооса) | 1,5 |
| Прочность | ковкий, тягучий, режется ножом |
| Излом | зазубренный, крючковатый |
| Плотность (измеренная) | 11.37 г/см3 |
| Радиоактивность (GRapi) | |
| Магнетизм | диамагнетик |
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Тип | изотропный |
| Цвет в отраженном свете | серо-белый с коричневатым оттенком и коричневато красным внутренним отражением |
| Плеохроизм | не плеохроирует |
| Люминесценция в ультрафиолетовом излучении | не флюоресцентный |
КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
| Точечная группа | m3m (4/m 3 2/m) — гексаоктаэдральный |
| Пространственная группа | Fm3m |
| Сингония | кубическая |
| Параметры ячейки | a = 4.9506Å |
| Двойникование | по (111) |
mineralpro.ru
06.09.2016
Источник
Сотрудники сайта lompb.ru в данной статье расскажут об основных свойствах и показателях металла — свинец, его основные сплавы и их состав. Данные были собраны из разных источников и ни в коем случае не могут являться данными для различных вычислений и применений на практике. Атомный объем восемнадцать и три десятых, удельный вес или проще говоря плотность свинца равна одиннадцать и тридцать четыре сотых г/см3, тип кристаллической решетки куб с центрированными гранями, ребра элементарной ячейки 4,94, ковалентный радиус 1,47.
Температура плавления свинца равна триста двадцать семь и четыре десятых градуса Цельсия, температура кипения свинца около тысяча пятьсот двадцати шести градусов, при температуре семьсот градусов свинец становится заметно летуч, а свинцовые пары вредны для здоровья.
Атомный вес свинца равен двести семь и две десятых, теплота плавления свинца пять и девять десятых кал/г, теплоемкость тринадцать сотых кДж/(кг·°С), в таблице элементов располагается на восемьдесят втором месте, теплоемкость при комнатной температуре 0,030 кал/г, теплота плавления 5,9 кал/г. Сжатие при кристаллизации три и четыре десятых процента, коэффициент линейного расширения 29,09, удельное электро сопротивление свинца равно 20,4 ом-мм2/м, удельная электропроводность четыре и девять десятых, твердость свинца по Бринелю четыре.
Предел прочности в кг/мм2 равен один и восемь десятых, относительное удлинение сорок пять процентов, относительное сужение свинца равно 90 процентов, модуль упругости 780 кг/мм3, В природе Pb состоит из пяти стабильных изотопов 202, 204, 206, 207, 208. На воздухе при взаимодействии с кислородом покрывается тонюсенькой пленкой густо серого цвета, это образовался оксид свинца
Это были основные свойства свинца, далее химические свойства свинца и влияние примесей. Предел прочности свинца при сжатии около 50 мн/м2, предел прочности при растяжении 12 мн/м2, при разрыве относительное удленнение свинца составляет пределы от 50 до 70 процентов.
Под влиянием примесей свинец сильно видоизменяет свои механические и химические свойства. Понижение кислотной устойчивости свинца связано с присутствием цинка и висмута. Повышение прочности и твердости свинца осуществляется добавлением кальция, магния и натрия, правда в свою очередь эти элементы снижают химическую стойкость свинца. Против воздействия на свинец серной кислоты, в него добавляют медь которая увеличивает устойчивость. Кислотную устойчивость к серной кислоте кроме меди повышает добавление сурьмы. Для повышения твердости в свинец добавляют литий и барий. Повышает твердость и сопротивление усталости свинца также такие элементы как олово, кадмий и теллур.
Марки свинец с2, свинецс3 и другие марки и химический состав свинца по ГОСТ 3778 — 74
| Марка | Pb | Ag | Cu | Zn | Bi | As | Sn | Sb | Fe | Mg, Ca, Na |
| С0 | 99,9 | 0.0003 | 0,0005 | 0,001 | 0,004 | 0,0005 | 0,0005 | 0,0005 | 0,0001 | 0,001 |
| С1с | 99,9 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,006 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,00 | 0,002 |
| С1 | 99,9 | 0,0015 | 0,001 | 0,001 | 0,006 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,001 | 0,003 |
| С2с | 99,9 | 0,0015 | 0,001 | 0,001 | 0,006 | 0,002 | 0,002 | 0,005 | 0,002 | 0,01 |
| С2 | 99,9 | 0,0015 | 0,001 | 0,001 | 0,003 | 0,002 | 0,002 | 0,005 | 0,007 | 0,015 |
| С3 | 99,9 | 0,0015 | 0,002 | 0,005 | 0,006 | 0,005 | 0,002 | 0,005 | 0,005 | 0,04 |
| УС | ост | —- | 0,06 | 0,001 | 0,03 | 0,08 — 0.2 | 0,01 | 5 — 6 | 0,005 | — |
| УС 1 | ост | — | 0,05 | — | — | 0,1 — 0,14 | 0,16 | 1,8 — 2,3 | — | — |
| ССуМ | ост | — | 0,02 — 0,05 | 0,005 | 0,05 | 0,005 | 0,005 | 0,4 — 0.6 | 0,005 | — |
Источник