Перейти к содержанию

Что тяжелее сталь или железо

Что тяжелее сталь или железо

Все металлы обладают определенными физико-механическими свойствами, которые, собственно говоря, и определяют их удельный вес. Чтобы определить, насколько тот или иной сплав черной или нержавеющий стали подходит для производства рассчитывается удельный вес металлопроката. Все металлические изделия, имеющие одинаковый объем, но произведенные из различных металлов, к примеру, из железа, латуни или алюминия, имеют различную массу, которая находится в прямой зависимости от его объема. Иными словами, отношение объема сплава к его массе – удельная плотность (кг/м3), является постоянной величиной, которая будет характерной для данного вещества. Плотность сплава рассчитывается по специальной формуле и имеет прямое отношение к расчету удельного веса металла.

Удельным весом металла называется отношение веса однородного тела из этого вещества к объему металла, т.е. это плотность, в справочниках измеряется в кг/м3 или г/см3. Отсюда можно вычислить формулу как узнать вес металла. Чтобы это найти нужно умножить справочное значение плотности на объем.

В таблице даны плотности металлов цветных и черного железа. Таблица разделена на группы металлов и сплавов, где под каждым наименованием обозначена марка по ГОСТ и соответствующая ей плотность в г/см3 в зависимости от температуры плавления. Для определения физического значения удельной плотности в кг/м3 нужно табличную величину в г/см3 умножить на 1000. Например, так можно узнать какова плотность железа – 7850 кг/м3.

Наиболее типичным черным металлом является железо. Значение плотности – 7,85 г/см3 можно считать удельным весом черного металла на основе железа. К черным металлам в таблице относятся железо, марганец, титан, никель, хром, ваннадий, вольфрам, молибден, и черные сплавы на их основе, например, нержавеющие стали (плотность 7,7-8,0 г/см3), черные стали (плотность 7,85 г/см3) в основном используют производители металлоконструкций в Украине , чугун (плотность 7,0-7,3 г/см3). Остальные металлы считаются цветными, а также сплавы на их основе. К цветным металлам в таблице относятся следующие виды:

− легкие – магний, алюминий;

− благородные металлы (драгоценные) – платина, золото, серебро и полублагородная медь;

− легкоплавкие металлы – цинк, олово, свинец.

Удельный вес цветных металлов

Таблица. Удельный вес металлов, свойства, обозначения металлов, температура плавления

Наименование металла, обозначениеАтомный весТемпература плавления, °CУдельный вес, г/куб.смЦинк Zn (Zinc)65,37419,57,13Алюминий Al (Aluminium)26,98156592,69808Свинец Pb (Lead)207,19327,411,337Олово Sn (Tin)118,69231,97,29Медь Cu (Сopper)63,5410838,96Титан Ti (Titanium)47,9016684,505Никель Ni (Nickel)58,7114558,91Магний Mg (Magnesium)246501,74Ванадий V (Vanadium)619006,11Вольфрам W (Wolframium)184342219,3Хром Cr (Chromium)51,99617657,19Молибден Mo (Molybdaenum)92262210,22Серебро Ag (Argentum)107,9100010,5Тантал Ta (Tantal)180326916,65Железо Fe (Iron)55,8515357,85Золото Au (Aurum)197109519,32Платина Pt (Platina)194,8176021,45

При прокате заготовок из цветных металлов необходимо еще точно знать их химический состав, поскольку от него зависят их физические свойства.
Например, если в алюминии присутствуют примеси (хотя бы и в пределах 1%) кремния или железа, то пластические характеристики у такого металла будут гораздо хуже.
Другое требование к горячему прокату цветных металлов – это предельно точная выдержка температуры металла. К примеру, цинк требует при прокатке температуры строго 180 градусов — если она будет чуть выше или чуть ниже, капризный металл резко утратит пластичность.
Медь более «лояльна» к температуре (ее можно прокатывать при 850 – 900 градусах), но зато требует, чтобы в плавильной печи непременно была окислительная (с повышенным содержанием кислорода) атмосфера — иначе она становится хрупкой.

Таблица удельного веса сплавов металлов

Удельный вес металлов определяют чаще всего в лабораторных условиях, но в чистом виде они весьма редко применяются в строительстве. Значительно чаще находится применение сплавам цветных металлов и сплавам черных металлов, которые по удельному весу подразделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы активно используются современной промышленностью, из-за их высокой прочности и хороших высокотемпературных механических свойств. Основными металлами подобных сплавов выступают титан, алюминий, магний и бериллий. Но сплавы, созданные на основе магния и алюминия, не могут использоваться в агрессивных средах и в условиях высокой температуры.

В основе тяжелых сплавов лежит медь, олово, цинк, свинец. Среди тяжелых сплавов во многих сферах промышленности применяют бронзу (сплав меди с алюминием, сплав меди с оловом, марганцем или железом) и латунь (сплав цинка и меди). Из этих марок сплавов производятся архитектурные детали и санитарно-техническая арматура.

Ниже в справочной таблице приведены основные качественные характеристики и удельный вес наиболее распространенных сплавов металлов. В перечне представлены данные по плотности основных сплавов металлов при температуре среды 20°C.

Список сплавов металлов

Плотность сплавов
(кг/м 3 )

Адмиралтейская латунь – Admiralty Brass (30% цинка, и 1% олова)

Алюминиевая бронза – Aluminum Bronze (3-10% алюминия)

Железо и сталь — важнейшие металлы. Сталь получают из железа. Из нее делают множество предметов — от нефтяных вышек до канцелярских скрепок. Наряду с 80 чистыми металлами людям известно немало сплавов — смесей металлов, качества которых отличаются от качеств чистых металлов. Башенные краны, мосты, другие сооружения делают из стали, содержащей до 0,2% углерода. Углерод делает сталь прочнее, причем она сохраняет ковкость. Сталь покрывают краской для защиты от коррозии.

Железо и сталь

Железо — это элемент. Его добывают из руды — соединения железа с кислородом. Большая часть добытого железа идет на производство стали, сплава железа с углеродом. Наиболее распространенные железные руды: магнетит(вверху) и гематит(внизу). Железо добывается из руды в доменных печах. Этот процесс называется плавкой. В печи через слой железной руды, известняка и кокса продувают очень горячий воздух. Кокс представляет собой почти чистый углерод, его получают нагреванием угля. Углерод кокса соединяется с кислородом, образуя моноксид углерода, который затем «вытягивает» кислород из руды, оставляя чистое железо, и образует диоксид углеро­да. Это пример реакций восстановления. Руда, кокс и известняк поступают в печь. Известняк реагирует с имеющимися в руде примесями, образуя шлак. Внутри печи раскаленный воздух реагирует с углеродом. Образуется моноксид углерода. При этом температура в печи повышается до 2000°С. Затем оксид углерода реагирует с кислородом руды, восстанавливая ее до железа. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог. В конце расплавленное железо выводится наружу. Доменная печь непрерывно функционирует 10 лет, пока её стенки не начнут разрушаться. Высота доменной печи 30 метров, толщина её стен 3 метра.

Железо, получаемое из руды, содержит углерод (около 4%) и другие примеси, в частности серу. Примеси делают желе­зо хрупким, поэтому большую его часть перерабатывают в сталь. При этом из железа удаляют­ся примеси. В стальных скрепках около 0,08% углерода. Инструменты делают из стали, содержащей хром, ванадий и до 1% углерода. Сталь получают при воздействии на расплавленное железо кислорода. Часто в железо добавляют небольшое количество стального лома. Кислород реагирует с углеродом, содержащимся в железе, при этом образуется моноксид углерода, используемый как топливо. После очистки в стали остается не более 0.04% углерода; его количество зависит от марки стали. Сталь получают также путем переплавки стального лома в дуговой электропечи. Для получения стали расплавленное железо и стальной лом заливают в печь, называемую конвертером. В конвертер под высоким давлением закачивается почти чистый кислород. При его реакции с углеродом получается моноксид углерода (см. так же статью «Химические реакции«). Другой способ получения стали — переплавка стального лома в дуговой электропечи. Мощный электрический ток (см. статью «Электричество«) расплавляет лом. Расплавленный шлак вытекает из нижней части печи. Его используют в строительстве дорог.

Сплавы

Сплавом называется смесь двух или бо­лее металлов или металла и иного вещества. Так, латунь — это сплав меди и цинка. Латунь прочнее меди, ее легко обрабатывать, и она не подвержена коррозии. В чистых металлах атомы «упакованы» в тесные ряды (рис. слева). Ряды могут скользить относительно друг друга, что делает металл мягким. При резких сдвигах рядов металл ломается. В сплаве другие атомы укрепляют металл (см. рис. справа), т.к. сдвиг рядов уже невозможен. Поэтому сплавы прочнее чистых металлов.

Многие металлы сами по себе чересчур мягкие, чтобы их можно было использовать, зато их сплавы могут выдерживать большое давление и высокие температу­ры (см. статью «Тепло и температура«). Сталь — это сплав железа и углерода, неметалла. Добавляя небольшие количества других металлов, можно получить разновидности стали. Ножи и вилки делают из нержавеющей стали — сплава стали, хрома и никеля. Сплавы стали с марганцем чрезвычайно прочны и используются в промышленности для изготовления режущих инструментов. Алюминиево-магниевые сплавы лег­ки, прочны и не подвержены коррозии. Из них делают велосипеды и самолеты (см. статью «Полет«).

Важнейшие металлы и сплавы

Алюминий. Очень легкий серебристо-белый металл, не подверженный коррозии. Его получают из бокситов путем электролиза. Из алюминия делают электропровода, самолеты, корабли (см. статью «Плавучесть«), автомобили, банки для напитков, фольгу для приготовления пищи. Алюминиевые банки для напитков очень легкие и прочные.

Латунь. Ковкий сплав меди и цинка. Из латуни делают украшения, орнаменты, музыкальные инструменты, винты, кнопки для одежды.

Бронза. Известный с древнейших времен ковкий, не подверженный коррозии сплав меди и олова.

Кальций. Мягкий серебристо-белый металл. Входит в состав известняка и мела, а также костей и зубов животных. Кальций в человеческом организме содержится в костях и зубах. Он использует­ся в производстве цемента и высоко качественной стали.

Хром. Твердый серый металл. Ис­пользуется в производстве нержавеющей стали. Хромом покрывают металлические изделия в защитных целях и для придания им зеркального блеска.

Медь. Ковкий красноватый металл. Из меди делают электропровода, резервуары для горячей воды. Медь входит в со­став латуни, бронзы, мельхиора.

Мельхиор. Сплав меди и никеля. Из него делают почти все «серебряные» монеты.

Золото. Мягкий неактивный ярко-желтый металл. Используется в электронике и в ювелирном деле.

Железо. Ковкий серебристо-белый ферромагнетик. Добывается в основном из руды в доменных печах. Используется в инженерных конструкциях, а также в производстве стали и сплавов. В нашей крови тоже есть железо.

Свинец. Тяжелый ковкий ядовитый синевато-белый металл. Добывается из минерала гале­нита. Из свинца делают электрические батареи, крыши и экраны, защищающие от рентгеновских лучей.

Магний. Легкий серебри­сто-белый металл. Горит ярко-белым пламенем. Используется для сигнальных огней и фейерверков. Входит в состав легких сплавов. В праздничных ракетах есть магнии и другие металлы.

Ртуть. Тяжелый серебристо-белый ядовитый жидкий металл. Используется в термометрах, входит в состав зубной амальгамы и взрывчатых веществ.

Платина. Ковкий се­ребристо-белый неактивный металл. Ис­пользуется в качестве катализатора, а так­же в электронике и в производстве ювелирных изделий. Платина не вступает в реакции. Из нее делают украшения.

Плутоний. Радиоактивный металл. Образуется в ядерных реакторах при бомбардировке урана и используется в производстве ядерного оружия (см. статью «Ядерная энергия и радиоактивность«).

Калий. Легкий серебристый металл. Очень химически активен. Калиевые соединения входят в состав удобрений.

Серебро. Ковкий серовато-белый металл. Хорошо проводит тепло и электричество. Из него дела­ют украшения и столовые приборы. Входит в состав фотоэмульсии (см. статью «Фотография и фотоаппараты«).

Припой. Сплав олова и свинца. Плавится при сравнительно низкой температуре. Используется для спайки проводов в электронике.

Натрий. Мягкий серебристо-белый хими­чески активный металл. Входит в состав поваренной соли. Используется в производстве натриевых ламп и в химической промышленности.

Сталь. Сплав железа с углеродом. Широко применяется в промышленности. Нержа­веющая сталь — сплав стали с хромом — не подвержена коррозии и используется в авиакосмической индустрии (см. статью «Ракеты и космические аппараты«).

Олово. Мягкий ковкий серебристо-белый металл. Слоем олова сталь защищают от коррозии. Входит в состав таких сплавов, как бронза и припой.

Титан. Прочный белый ковкий металл, не подверженный коррозии. Из титановых сплавов делают космические аппараты, са­молеты, велосипеды.

Вольфрам. Твердый серовато-белый металл. Из него изготавливают нити ламп накаливания и детали электронных приборов. Из стали с Нить вольфрамом делают накаливания режущие инструменты.

Уран. Серебристо-белый радиоактивный металл, источник ядерной энергии. При­меняется при создании ядерного оружия.

Ванадий. Твердый ядовитый белый металл. Придает прочность стальным сплавам. Используется как катализатор при производстве серной кислоты.

Цинк. Синевато-белый металл. Добывает­ся из цинковой обманки. Используется для гальванизации железа, производства электробатареек. Входит в состав латуни.

Переработка металлов

Переработка — это повторное использование сырья, способ сохранить природные ресурсы. Металлы легко поддаются переработке, т.к. их можно переплавить и получить металл такого же качества, как и тот, что получается непосредственно из руды. Переплавлять сталь и алюминий несложно и выгодно. Медь, олово, свинец также подвергают­ся переплавке. Железные и стальные предметы можно извлечь из кучи отходов при помощи сильного магнита. Большую часть стали для переработки добывают из старых автомобилей и станков, но часть ее получают из фабричных металлических опилок и даже бытовых отходов. Стальной лом смешивают с расплавленным железом и получают новую сталь.

Алюминий — не ферромагнетик, но алюминиевые отходы можно отделить от железного лома при помощи электромагнита. Больше половины банок для напитков делают из алюминия, полученного пу­тем переработки. Чтобы узнать, сделана банка из стали или алюминия, возьми магнит. К стальной банке он прилипнет, а к алюминиевой — нет. Переработка металлолома требует значительно меньше энергии, чем получение металла из руды, и отходов при переработке меньше. Теоретически металл можно перерабатывать сколько угодно раз. Для переработки алюминиевых банок необходимо в 20 раз меньше энергии, чем для производства нового алюминия.

Металлы человечество начало активно использовать еще в 3000-4000 годах до нашей эры. Тогда люди познакомились с самыми распространенными из них, это золото, серебро, медь. Эти металлы было очень легко найти на поверхности земли. Чуть позже они познали химию и начали выделять из них такие виды как олово, свинец и железо. В Средневековье набирали популярность очень ядовитые виды металлов. В обиходе был мышьяк, которым было отравлено больше половины королевского двора во Франции. Так же и ртуть, которая помогала вылечить разные болезни тех времен, начиная от ангины и до чумы. Уже до двадцатого столетия было известно более 60 металлов, а вначале XXI века – 90. Прогресс не стоит на месте и ведет человечество вперед. Но встает вопрос, какой металл является тяжелым и превосходит по весу все остальные? И вообще, какие они, эти самые тяжелые металлы в мире?

Многие ошибочно думают, что золото и свинец являются самыми тяжелыми металлами. Почему именно так сложилось? Многие из нас выросли на старых фильмах и видели, как главный герой использует свинцовую пластину для зашиты от злобных пуль. В добавок, и сегодня используют свинцовые пластины в некоторых видах бронежилетов. А при слове золото у многих всплывает картинка с тяжелыми слитками этого металла. Но думать, что они самые тяжелые – ошибочно!

Для определения самого тяжелого металла надо брать во внимание его плотность, ведь чем больше плотность вещества, тем оно тяжелее.

ТОП-10 самых тяжелых металлов в мире

  1. Осмий (22,62 г/см 3 ),
  2. Иридий (22,53 г/см 3 ),
  3. Платина (21,44 г/см 3 ),
  4. Рений (21,01 г/см 3 ),
  5. Нептуний (20,48 г/см 3 ),
  6. Плутоний (19,85 г/см 3 ),
  7. Золото (19,85 г/см 3)
  8. Вольфрам (19,21 г/см 3 ),
  9. Уран (18,92 г/см 3 ),
  10. Тантал (16,64 г/см 3 ).

И где же свинец? А он располагается намного ниже в данном списке, в середине второго десятка.

Осмий и иридий — самые тяжелые металлы в мире

Рассмотрим основных тяжеловесов, которые делят 1 и 2 места. Начнем с иридия и заодно произнесём слова благодарности в адрес английского ученого Смитсона Теннат, который в 1803 году получил этот химический элемент из платины, где присутствовал вместе с осмием в виде примеси. Иридий с древнегреческого можно перевести, как «радуга». Металл имеет белый цвет с серебряным оттенком и его можно назвать ни только тяжеловесным, но и самым прочным. На нашей планете его очень мало и за год его добывают всего до 10000 кг. Известно, что большинство месторождений иридия можно обнаружить на местах падения метеоритов. Некоторые ученые приходят к мысли, что данный металл ранее был широко распространён на нашей планете, однако из-за своего веса, он постоянно выдавливал себя ближе к центру Земли. Иридий сейчас широко востребован в промышленности и используется для получения электрической энергии. Так же его любят использовать палеонтологи, и с помощью иридия определяют возраст многих находок. Вдобавок, данный металл могут использовать для покрытия некоторых поверхностей. Но сделать это сложно.

Что тяжелее сталь или железоОсмий

Как не крути, самые тяжелые металлы являются большой редкостью и поэтому они дорого стоят. И надо запомнить на будущее, что ни золото, ни свинец – не самые тяжелые металлы в мире! Иридий и осмий – вот победители в весе!

Далеко летит: миграция и аккумуляция свинца

Захар Иванович Слуковский («Природа» №5, 2019)

Захар Иванович Слуковский — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории геохимии, четвертичной геологии и геоэкологии Института геологии Карельского научного центра РАН. Область научных интересов — экологическая геохимия, геоэкология, биогеохимия, биоиндикация.

Химические элементы мигрируют. Мигрируют в воде и по воздуху, мигрируют в твердой геологической среде. Дальний атмосферный перенос элементов и их соединений — один из интереснейших процессов, занимающий геохимиков и экологов всего мира [1, 2]. Расстояния, на которые способны перемещаться химические элементы по воздуху, измеряются десятками тысяч километров. Один из таких агентов глобального распространения по всему миру — свинец [3, 4]. Этот элемент принадлежит 14-й группе шестого периода Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Свинец — металл, известный своими ядовитыми свойствами [5]. Присутствие его в больших концентрациях в среде обитания живых организмов чревато сокращением их количества и даже полной гибелью. Именно поэтому в отечественной экологической геохимии свинец относят к группе тяжелых металлов 1-го класса опасности [6, 7].

Подсласти и умри

Людвиг ван Бетховен («Природа» №5, 2019)

Портрет Бетховена. Художник К. Штилер. 1820 г.

Попадая в живой организм, свинец способен накапливаться в больших количествах. Учитывая, что история его использования человечеством насчитывает многие тысячелетия, отравления этим металлом (сатурнизм), повлекшие смерть, — не редкость. Самой знаменитой его жертвой ряд исследователей называет Людвига ван Бетховена, в образцах волос которого после смерти обнаружили свинец. Однако ученые-медики ставят под сомнение эту гипотезу, указывая на другие недуги великого композитора, от которых он мог скончаться [8, 9]. Но сам контакт Бетховена со свинцом никто не отрицает, учитывая массовое его использование в медицине и при изготовлении продуктов питания в те времена. Да-да, свинец долгое время применялся в пищевой промышленности! Его ацетат Pb(CH3COO)2, известный как «свинцовый сахар», широко использовался в древнеримской кулинарии в качестве подсластителя [9]. В том числе и для вина.

Свинец также активно применяли при строительстве водопровода в Древнем Риме. Свинцовые трубы становились источником загрязнения воды, которую массово использовали люди. Считается, что жители Древнего Рима, скорее всего, страдали от хронического отравления тяжелыми металлами, в частности свинцом, который мог попасть в их организм хоть с вином, хоть с водой.

Расплавленный свинец («Природа» №5, 2019) Что тяжелее сталь или железо

Сатурнизм стал причиной трагедии, произошедшей зимой 1872/1873 г. с 17 норвежскими охотниками на о. Шпицберген * . Долгое время считалось, что ее участники умерли от цинги из-за плохой подготовки экспедиции, однако в 2008 г. исследовательская группа установила совсем другое. В останках тел несчастных охотников, сохранившихся в вечной мерзлоте, обнаружили огромное количество свинца, который попал в их организмы с консервированной пищей. Выяснилось, что в пайке банок, хранивших продукты экспедиции, использовался свинец. Так он и проник в пищу, а затем в организмы норвежцев. По свидетельствам ученых, все страдальцы погибли практически одновременно, а на их телах не было выявлено ни одного признака заболевания цингой.

И еще, в организмах молодых людей моего возраста, чье бесконтрольное детство прошло в 90-е годы, тоже должно быть много свинца. Я имею в виду тех, кто, будучи мальчишками, находил пластины от старых свинцово-кислотных аккумуляторов и плавил их в консервных банках. По крайней мере я со своими друзьями занимался этим очень активно. Эх, знал бы я тогда то, что знаю о свинце сейчас.

Запрет — преграда для миграции?

Однако вернемся к миграции химических элементов, в частности свинца. Бурное развитие промышленности в 19-м столетии в Европе и Северной Америке привело к массовому использованию полезных ископаемых, в том числе металлов. И свинец тут в первых рядах. Следовательно, вредные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу не заставили себя долго ждать. Кроме того в унисон с ростом производственных мощностей увеличился и рост городов, что также добавило поступление вредных свинцовых выбросов в атмосферу. Дело в том, что с 1930-х годов почти до самого начала XXI в. в моторное топливо добавлялся тетраэтилсвинец Pb(CH3CH2)4, способствующий повышению октанового числа бензина. Даже после отказа от этой практики (в России этилированный бензин был запрещен 15 ноября 2002 г.) высокие содержания свинца в почвах и донных отложениях водных объектов городов по всему миру хранят память об этом опасном эксперименте. То же самое происходит и с промышленными выбросами, которые распространяются далеко за пределы мест расселения человека.

Анализ ледниковых кернов из Гренландии продемонстрировал рост концентраций свинца (а также кадмия и таллия) в верхних слоях изученных столбиков льда [10]. Определение возраста показало, что начало изменений концентраций металлов во льду относится к середине XIX в. (рис. 1). Аналогичные природные «записи» можно обнаружить и в донных отложениях озер [11]. А их благодаря сошедшему ледниковому покрову в северных широтах по всему миру видимо-невидимо. Есть они и в Карелии, территория которой славится своим благополучным экологическим состоянием.

Рис. 1. Изменение концентраций Tl, Cd и Pb в керне льда из центральной части Гренландии с 1772 до 2003 г. («Природа» №5, 2019) Что тяжелее сталь или железо

Рис. 1. Изменение концентраций Tl, Cd и Pb в керне льда из центральной части Гренландии с 1772 до 2003 г. Ежегодные средние поступления элементов показаны красным, ежемесячные — черным [10]

Чисто не будет

В геохимии существует такое понятие, как фоновая территория (фон), под которой подразумевается район, не затронутый антропогенным воздействием. Концентрации химических элементов в различных средах в этих местах имеют природные (фоновые) значения. Считается, что эти концентрации иллюстрируют чистоту доиндустриальной эпохи развития человечества. Но так обстоит дело далеко не со всеми элементами. Дальний атмосферный перенос свинца, ставшего героем нашей публикации, практически перечеркивает такое понятие, как природный фон, особенно когда речь идет о верхних слоях донных отложений. Даже в лесной глуши, вдали от городского шума и устремленных ввысь заводских труб, в колонках озерных осадков распределение концентраций свинца схоже с их распределением в отложениях городских водоемов (рис. 2). Однако в озерах вблизи прямых техногенных источников, в районах крупных городов, свинцовое загрязнение проявляется все-таки по-особенному (см. рис. 2, крайний левый график). И это определяется не только большой скоростью осадконакопления в озерах крупных городов. В отличие от других водоемов, пик концентрации свинца в колонке донных отложений оз. Ламба (г. Петрозаводск) приходится на центральную часть разреза ** . Необходимо учитывать, что на крупных урбанизированных территориях (а в Республике Карелия только один крупный город — Петрозаводск) на водоемы воздействует сразу несколько факторов, формирующих химический состав воды и донных отложений. Можно ли разделить эти факторы? Исследования геохимических особенностей озерной седиментации с параллельным определением возраста донных отложений на территории Японии показали, что сделать это практически невозможно, так как многие техногенные события в XIX и XX вв. происходили почти синхронно [12]. Речь в первую очередь идет о воздействии промышленности и автомобильного транспорта.

Рис. 2. Вертикальное распределение концентраций свинца в донных отложениях малых озер Карелии («Природа» №5, 2019) Что тяжелее сталь или железо

Рис. 2. Вертикальное распределение концентраций свинца в донных отложениях малых озер Карелии. Оранжевые столбцы — в озерах городских территорий, зеленые — в условно фоновых районах

Однако если взглянуть на график соотношения свинца и кадмия (последний также ассоциируется с глобальными промышленными выбросами) в разных отложениях озер Карелии, то идеальную картину расположения кружочков нарушает лишь группа из семи проб (рис. 3). Это пробы из центральной части колонки донных отложений оз. Ламба, расположенного в черте города. Экстремально высокие концентрации свинца сопровождаются средними для изученных озер содержаниями кадмия. Скорее всего, данный факт объясняется двойственной природой аномалий свинца в городской среде, где выбросы от промышленных предприятий «усиливаются» выбросами от автомобильного транспорта, датируемыми еще серединой 20-го столетия.

Рис. 3. Соотношения концентраций свинца и кадмия в поверхностных слоях донных отложений различных озер Республики Карелия («Природа» №5, 2019)

Рис. 3. Соотношения концентраций свинца и кадмия в поверхностных слоях донных отложений различных озер Республики Карелия

Рыбакам на заметку

Города, «повинные» в поступлении повышенных концентраций многих химических элементов в различные среды, распространяют свое влияние далеко за пределы своих административных границ. Так, в небольшом озерке Денном, расположенном в 3 км от Петрозаводска, концентрации свинца близки аналогичным значениям для водоемов в черте города (рис. 4).

Рис. 4. Средние концентрации свинца в донных отложениях озер Ламба и Четырехверстного и в оз. Денном («Природа» №5, 2019) Что тяжелее сталь или железо

Рис. 4. Средние концентрации свинца в донных отложениях озер Ламба и Четырехверстного (оба в черте Петрозаводска) и в оз. Денном (3 км от города). В скобках указана мощность (см) слоев отложений, для которых рассчитывались средние значения концентраций

В связи с этим необходимо обратиться к любителям зимней ловли: не рыбачьте на озерах в пределах городов и в районах, прилегающих к таким территориям. Даже относительное удаление от прямых выбросов техногенных источников не спасет ваш потенциальный улов от повышенных концентраций свинца и других опасных элементов. Обратите внимание, что рыбы — неотъемлемая часть экосистемы любого водного объекта, и их контакт с донными отложениями подчас неизбежен (особенно когда речь идет о рыбах, питающихся донными организмами, которые живут в толще ила). Хотя зачем я себя обманываю? Даже личное общение с рыбаками во время отбора проб никогда не приводило к пониманию с их стороны, а что говорить об обращении через научный журнал. Однако необходимо закончить повествование.

Логично предположить, что чем больше город, тем его влияние на природную среду проявляется сильнее. Санкт-Петербург, второй по величине город в России, недавно занял 17-е место в списке самых грязных городов Европы *** . А если взять только северную часть Европы, то наш Питер — абсолютный лидер. Соседний Хельсинки стал в этом рейтинге самым чистым городом.

Озеро Уконлампи («Природа» №5, 2019)

Озеро Уконлампи — типичный вид лесного водоема в южной части Республики Карелия. Фото автора

Так, изучение колонки донных отложений малого озера Уконлампи Лахденпохского р-на на юге Карелии выявило повышенные концентрации свинца (а также кадмия!) в верхних слоях осадков (см. рис. 2, второй график справа). Поскольку ближайший крупный источник атмосферных выбросов, которые могут содержать большое количество данных элементов, это как раз Санкт-Петербург, налицо дополнительный факт значительной загрязненности нашей Северной столицы. Заметим также, что среднее содержание свинца в Уконлампи выше его среднего содержания в отложениях городских водоемов Петрозаводска (см. рис. 2, два крайних графика).

Рис. 5. Вертикальное распределение концентраций свинца и суммы редкоземельных элементов («Природа» №5, 2019) Что тяжелее сталь или железо

Рис. 5. Вертикальное распределение концентраций свинца и суммы редкоземельных элементов (REE) в колонке донных отложений оз. Уконлампи

Дополнительное подтверждение тому, что свинец и кадмий попали в это озеро в результате атмосферного переноса, — факт отсутствия какой-либо корреляционной связи их концентраций с концентрациями элементов природного происхождения, например редкоземельных (рис. 5). Последние обычно попадают в донные отложения в результате эрозионных процессов. Это означает, что свинец в фоновом (а теперь лучше говорить «условно фоновом») озере не связан с какими-либо минеральными образованиями (аленитом PbS, церусситом PbCO3 или англезитом PbSO4), мигрирующими в водную среду вследствие разрушения берегов водоемов. Как и предполагалось, он связан с дальним атмосферным переносом загрязнителей. Подобную картину поведения свинца и вместе с ним кадмия можно наблюдать в отложениях малых озер Финляндии, расположенной по соседству с Карелией [13]. Причем, учитывая, что изучались озера как южной, так и северной (в том числе арктической) части Суоми, можно предположить аналогичную ситуацию и по другую, нашу сторону государственной границы. Металлы перемещаются без виз.

Таким образом, можно смело заключить, что фоновых районов в Карелии попросту не существует. Свинец может добраться куда угодно и предательски залечь на дно.

Исследования частично проведены в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации (№ МК-462.2019.5).

Что тяжелее — золото или серебро и как проба влияет на вес + сравнительная таблица с другими тяжелыми металлами

Для быстрого ответа на вопрос: «Что тяжелее — золото или серебро?» — достаточно базовых школьных знаний химии. Тяжелее тот элемент, который находится в таблице Менделеева ниже.

Золото заметно ниже и тяжелее . Au: атомный №79 (атомная масса 196,96654). Ag: атомный №47 (атомная масса 107,8682). И судя по атомному весу, желтый металл тяжелее почти в 2 раза.

Характеристики и влияние пробы на вес

Золото и серебро — благородные металлы, ковкие, пластичные, относимые к драгоценным, желтого и серебристо-белого цвета соответственно. Они хорошо подвергаются механической обработке. Au невосприимчив к химическим окислителям, даже самым сильным. Его способна растворить только «царская водка» (смесь кислот).

Установлены и используются отдельные пробы для золота и серебра. Насколько чистый элемент, легко определить по пробе:

  1. Так, для Au применяются пробы 375, 500, 585, 750, 958 (999 — чистое). Чем выше проба, тем плотнее сплав, соответственно, больше вес. Чем меньше благородного металла в сплаве, тем он легче.
  2. У серебра считается наиболее низкосортной проба 720, наивысшей — 960. Сплавы разной пробы отличаются визуально. Чем хуже проба, тем меньше узнаваемого блеска, больше не характерной для чистого Ag желтизны.

Сравнение с другими металлами

Золото и серебро интересны своими драгоценными свойствами. Однако они в первую очередь металлы и обладают качествами, сравнимыми с их «собратьями».

Что тяжелее сталь или железо

Сравнительная таблица золота и серебра с другими Ме, сплавами

Ме/сплавХарактеристики
Ат. вес, а.е.м.T плавл., ºСПлотность, г/см3Твердость по шкале Мооса
Золото197109519,322,5-3
Серебро107,996210,52,5-3
Платина194,8176821,454-4,5
Свинец207,19327,411,3371,5
Чугун1150—12007,17,5
Ртуть200,59-38,8313,51,5 (твердая)
Медь63,5410838,963
Железо55,8515357,874
Сталь600-16007,854-4,5

Ближе всех по совокупности характеристик к золоту и серебру оказывается платина. Тоже относится к благородным металлам, по плотности и атомной массе близка к Au, но более тугоплавка. С Ag платину несколько «роднит» серебристо-белый цвет.

Кроме сплавов — чугуна и стали — представленные металлы относятся к группе переходных. Исключение составляет свинец — он из группы легких Ме. Лишь два металла из перечня встречаются в живых организмах — это железо (кровь) и медь (печень).

Практически всегда для получения чистого вещества его необходимо выделять из окислов или солей, заниматься переработкой руд. И только Au способен «явить себя» в чистом виде, встречаясь в форме самородков или песка. Самый тяжелый из сравниваемых металлов — золото.

Также далее смотрите интересный видеоролик о том, как можно отличить золото и серебро от других металлов.

Заключение

На сколько Au тяжелее Ag, можно увидеть наглядно, если сравнить килограммовые слитки этих металлов. Они будут занимать очевидно разный объем. Желтый элемент настолько «жестче» по показателям плотности, что его слиток будет по размерам заметно меньше. 1 кг золота — это примерно 50 см3, в то время как серебру потребуется где-то 95 см3.

И наоборот — при одинаковом объеме Au весит гораздо больше. И даже несколько граммов драгоценных металлов в сравнении разительно отличаются по объему. Для этого достаточно сравнить драгоценные ювелирные изделия одного веса.

Уникальные потребительские и промышленные свойства золота и серебра обязаны именно химико-физическим свойствам металлов. Вкупе с эстетическими качествами драгоценные элементы являются самым популярными и желанными приобретениями и вложениями.

Источник https://kenwood-bt.ru/info/chto-tjazhelee-stal-ili-zhelezo/

Источник https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/435251/Daleko_letit_migratsiya_i_akkumulyatsiya_svintsa

Источник https://zhazhdazolota.ru/interesnoe/chto-tyazhelee-au-ili-ag

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.