По каким свойствам можно отличить медь от алюминия
Чем отличается алюминий от меди? Проще сказать, что у них общего. А общего только то, что оба эти химических элемента являются металлами (со всеми присущими металлам свойствами) и хорошими проводниками. По другим параметрам – плотности, стоимости, распространению в природе и «стажу» использования человеком – у них больше различий.
История открытия
Медь – один из первых металлов, которые человечество научилось добывать и эксплуатировать; по мнению археологов, примерно одновременно с медью люди стали использовать золото. Дело в том, что оба эти металла встречаются в природе в самородном виде, и куску меди для применения его в качестве орудия труда или оружия надо было просто придать после нагрева нужную форму. Это случилось, скорее всего, 6-7 тысяч лет назад. Постепенно люди научились выплавлять металл из руды, и шлак, свидетельствующий о наличии медной металлургии, находят при раскопках древнего поселения Чатал-Хююк в Турции. Первоначально делали оружие и сельскохозяйственные орудия из чистого металла, но со временем люди обнаружили, что в соединении с оловом из меди получается куда более прочная бронза.
Отличие алюминия от меди в том, что дата его первого получения четко зафиксирована в истории. Это случилось в 1825 году в Дании и «отцом» алюминия стал химик Ганс Эрстед. Алюминий в природе в самородном виде не встречается, а при взаимодействии с кислородом образует стойкое соединение, поэтому его производство вначале было делом очень дорогим. Первый алюминий стоил дороже золота, а великому русскому химику Дмитрию Менделееву в знак признания его заслуг перед человечеством в 1889 году британцы подарили весы именно из золота и алюминия.
к содержанию ↑
Сравнение
Электропроводность меди в полтора раза выше, чем у алюминия, но при этом плотность алюминия в 3,3 раза меньше, чем у меди. О цене и говорить не приходится – после освоения промышленной технологии производства алюминия его стоимость очень сильно упала и сейчас она значительно меньше, чем у меди. Эти обстоятельства и предопределили использование алюминия для выпуска многожильных проводов и кабелей. Обратите внимание, когда увидите ЛЭП высокого напряжения: все провода выполнены именно из алюминия. Так и дешевле, и нагрузка на опоры гораздо ниже. Ну а что электропроводность меньше – с этим приходится мириться.
Используется медь и для производства бронзы. В древности из нее изготавливали холодное оружие и орудия труда, пока не была освоена выплавка железа. Но и позже из бронзы лили пушки, причем это продолжалось довольно долго, вплоть до 19 века. Из бронзы отлиты Царь-пушка и Царь-колокол. Кроме этого, медь благодаря высокой коррозионной стойкости нашла применение при изготовлении труб для транспортировки различных жидкостей и газов, а также в некоторых других отраслях промышленности.
Алюминий называют «крылатым металлом». Это название говорит о второй масштабной области его применения (после электротехнической). При соединении алюминия (95,6 %) и меди (4,4 %) получают сплав, который называется дюралюминий, или дюраль. Обладая плотностью, близкой к плотности алюминия, он имеет значительно более высокие прочностные характеристики, поэтому широко используется для производства самолетов.
к содержанию ↑
Таблица
В чем разница между алюминием и медью, видно из приведенной ниже таблицы.
| Медь | Алюминий | |
| «Стаж» использования человеком | 6-7 тысяч лет | С 1825 года |
| Основные области применения | Электротехника, производство качественных труб, некоторые другие отрасли промышленности | Электротехника, авиастроение, создание легких несущих конструкций (сплавы), пищевая промышленность, другие отрасли |
| Плотность | 8,92 г/см3 | 2,6989 г/см3 |
| Электропроводность (при 20 °С) | 59500000 см/м | 38000000 см/м |
| Температура плавления | +1356 °С | +660 °С |
Источник
Для проводов и кабелей применяется два типа жил – из меди и алюминия. Высоковольтные воздушные провода обычно выполняют из алюминия и неудивительно – он в 4 раза дешевле меди. А вот в бытовых проводках на низкое напряжение ситуация совсем другая – там господствует медь. Почему так получилось? Всё дело в 4 важных отличиях медных и алюминиевых жил, про которые стоит знать!
1) Плёнка окиси
Деталь из алюминия, покрытая плёнкой окиси
Окисление – это реакция вещества с кислородом, в результате которой образуется слой окиси – химического вещества, которое обычно вредит и мешает. Ржавчина, например, это окись железа. Медь окисляется достаточно медленно и образует зеленоватый порошок. Его можно увидеть на старых медных ручках. Эта окись не мешает прохождению тока, потому что легко разрушается.
А вот алюминий образует окись совсем другого “качества”. Это прочная плёнка, плохо проводящая ток. Она образуется почти мгновенно и создаёт головную боль в любой точке присоединения – в распредщитке, распаечной коробке или в розетке. Для её удаления нужна смазка специальной пастой (кварцево-вазелиновой), которую не так-то легко найти в продаже.
2) Хрупкость жил
Треснувший колёсный диск из алюминия
В процессе монтажа, кабель подвергается изгибанию, особенно его “хвосты” в распайках и розеточных коробках. Медь можно без проблем гнуть много раз, а алюминий выдержит лишь 3 – 5 сильных изгибаний, после чего отломается.
Особенно тяжело работать со старым алюминием – он уже имеет усталостные трещины, накопленные при первичном монтаже, так что ремонт таких жил становится чем-то вроде хирургической операции: одно неверное движение и обломок жилы останется у вас в руках. Останется лишь ломать стену, чтобы добраться до провода.
3) Меньшая проводимость
Толстый алюминий присоединить не так-то просто!
Сопротивление алюминия больше, чем меди, поэтому для той же нагрузки придётся брать жилу сечением на ступень выше медной. Например, для мощности 5 кВт, будет достаточно кабеля 2,5 квадрата – соответственно и клеммы и кабель-каналы и трубы подойдут стандартного размера.
Алюминий на ту же мощность имеет сечение 4 квадрата – он ощутимо толще и не подходит для обычных розеточных клемм, потому что попросту туда не влезет. В связи с этим возникают трудности – с алюминием нужно прокладывать больше линий, тогда как с медью хватило бы одного кабеля, разветвлённого на несколько “лучей”.
4) Требования к квалификации монтажника
Надёжность электрики – в руках монтажника!
При монтаже меди, квалификация электрика не так важна. Она “прощает” многие вольности и даже скрутка из медных жил работает достаточно хорошо. Алюминий гораздо “капризнее” и, если не знать, как правильно его соединять, можно получить не проводку, а мину замедленного действия, которая может через год или два выйти из строя от перегрева в клеммах, розетках или щитке. Придётся опять вызывать электрика и начинать ремонт сначала.
Главной причиной, по которой мы отказались от алюминия в бытовой проводке стала именно эта – зависимость от электрика. Трудно положиться на систему, где надёжность зависит от умения мастера. Рабочие профессии не становятся элитнее с каждым годом, скорее наоборот, их заполняют “кое-какеры”, люди без призвания и желания стать профессионалом. И чем меньше будет зависеть от их опыта, тем надёжнее будет проводка, следовательно медь – это правильный выбор.
Спасибо за просмотр и удачного ремонта!
Источник
У большинства из нас знания о меди и ее свойствах ограничиваются школьным курсом химии, что на бытовом уровне вполне достаточно. Однако иногда возникает необходимость достоверно определить, является ли материал чистым элементом, сплавом или даже композитным материалом. Мнение, что эта информация нужна лишь тем, кто занимается приемом или сдачей металлолома, ошибочно: к примеру, на форумах радиолюбителей и очень часто поднимаются темы, как отличить медь в проводах от омедненного алюминия.
Коротко об элементе №29
Чистая медь (Cu) – золотисто-розовый металл, обладающий высокой пластичностью, тепло- и электропроводностью. Химическую инертность в обычной неагрессивной среде обеспечивает тончайшая оксидная пленка, которая придает металлу интенсивный красноватый оттенок.
Главное отличие меди от других металлов – окраска. На самом деле окрашенных металлов не так много: внешне похожи лишь золото, цезий и осмий, а все элементы, входящие в группу цветных металлов (железо, олово, свинец, алюминий, цинк, магний и никель) обладают серым цветом с различной интенсивностью блеска.
Абсолютную гарантию химического состава любого материала можно получить лишь с помощью спектрального анализа. Оборудование для его проведения очень дорогое, и даже многие экспертные лаборатории могут о нем лишь мечтать. Однако, существует немало способов, как отличить медь в домашних условиях с высокой долей вероятности.
1. Определение по цвету
Итак, перед нами кусок неизвестного материала, который необходимо идентифицировать как медь. Упор на термин «материал», а не «металл», сделан специально, так как в последнее время появилось немало композитов, которые по внешним признакам и тактильным ощущениям очень похожи на металлы.
В первую очередь рассматриваем цвет. Это желательно делать при дневном свете или «теплом» светодиодном освещении (под «холодными» светодиодами красноватый оттенок меняется на желто-зеленый). Идеально, если для сравнения есть медная пластинка или проволока – в этом случае ошибка в цветовосприятии практически исключена.
Важно: старые медные изделия могут быть покрыты окислившимся слоем (зеленовато-голубым рыхлым налетом): в этом случае цвет металла нужно смотреть на срезе или спиле.
2. Определение магнитом
Совпадение по цвету – достоверный, но не достаточный способ идентификации. Вторым шагом самостоятельных экспериментов будет проба с магнитом. Химически чистая медь относится к диамагнетикам – т.е. к веществам, не реагирующим на магнитное воздействие. Если исследуемый материал притягивается к магниту, то это – сплав, в котором содержание основного вещества не более 50%. Однако, даже если образец не среагировал на магнит, радоваться рано, поскольку нередко под медным покрытием спрятана алюминиевая основа, которая тоже не магнитится (исключить подобное можно с помощью надпиливания или среза).
3. Определение по реакции на пламя
Еще один способ распознать медь – раскалить образец на открытом огне (газовая плита, зажигалка или обычная спичка). Медная проволока при накаливании сначала потеряет блеск, а затем окрасится в черно-бурый цвет, покрывшись оксидом. Этим способом можно отсечь и композитные материалы, которые при накаливании начинают дымить с образованием газа с резким запахом.
4. Определение посредством химических экспериментов
Показательной является реакция с концентрированной азотной кислоты: если последнюю капнуть на поверхность медного изделия, произойдет окрашивание в зелено-голубой цвет.
Качественной реакцией на медь является растворение в соляной кислоте с последующим воздействием аммиаком. Если медный образец оставить в растворе HCl до полного или частичного растворения, а потом капнуть туда обычный аптечный нашатырный спирт, раствор окрасится в интенсивно синий цвет.
Важно: работа с химическими реактивами требует соблюдения мер предосторожности. Самостоятельные эксперименты нужно проводить в хорошо проветриваемом помещении с применением средств индивидуальной защиты (резиновые перчатки, фартук, очки).
Как различить медь и сплавы на ее основе?
В промышленности широко распространены медные сплавы. За многие годы исследований удалось получить немало материалов с уникальными свойствами: высокой пластичностью, электропроводностью, химической стойкостью, прочностью (все зависит от легирующих добавок). Самыми распространенными являются бронзы (с добавкой олова, алюминия, кремния, марганца, свинца и бериллия), латуни (с добавлением 10-45% цинка), а также медно-никелевые сплавы (нейзильбер, мельхиор, копель, манганин).
Сложность в плане идентификации представляют лишь бронзы и латуни, поскольку медно-никелевые сплавы значительно отличаются цветом из-за низкого содержания меди.
Медь или латунь?
В латуни может содержаться от 10 до 45% цинка – металла серебристо-серого цвета. Естественно, чем больше цинка, тем бледнее сплав. Однако, высокомедные латуни, в которых количество добавок не превышает 10%, мало отличаются по цвету от медного образца. В этом случае остается лишь доверять своим ощущениям: латунь намного тверже, труднее поддается изгибу (для большей достоверности желательно сравнение с эталонным образцом). Можно попробовать снять стружку: медная будет иметь форму завитка, латунная – прямолинейную, игольчатую. При помещении образцов в раствор соляной кислоты реакции с медью не наблюдается, а на поверхности латуни образуется белый налет хлорида цинка.
Медь или бронза?
Как и латуни, бронзы гораздо прочнее, что объясняется присутствием в сплаве более твердых металлов. Самой достоверной будет проба «на зубок» – на поверхности бронзы вряд ли останется след от надавливания.
Можно также поэкспериментировать с горячим солевым раствором (200 г поваренной соли на 1 литр воды). Медный образец через 10-15 минут приобретет более интенсивный оттенок, чем бронзовый.
Для тех, кто знаком с электротехникой
Очень часто в качестве лома цветных металлов сдаются медные жилы от электрических кабелей, и нередки случаи, когда при производстве электротехнической продукции используется медненый алюминий. Этот материал имеет значительно меньшую плотность, но из-за неправильной геометрической формы определить объем для расчета плотности довольно сложно. В этом случае определить медь можно по электрическому сопротивлению (естественно, при наличии соответствующих приборов – вольтметра, амперметра, реостата). Измеряем сечение и длину жилы, снимаем показания приборов, и – закон Ома вам в помощь. Удельное сопротивление – достаточно точная характеристика, по которой можно с высокой долей достоверности идентифицировать любой металл.
Заключение
Точно определить качество медного лома или содержание основного вещества в сплаве можно только после проведения экспертизы: все вышеприведенные методы являются приблизительными. Если рассматривать ценообразование при покупке металлолома, то дороже всего стоит электротехническая медь, самые дешевые – сплавы латунной группы. Окончательную стоимость сделки можно уточнить у менеджеров компаний, занимающихся скупкой лома цветных металлов.
Источник
Оптимальный метод для точной идентификации металла — спектральный анализ. Однако, для его проведения необходимы сложные дорогие приборы. Если нужно отличить меди своими силами, приходиться обходиться подручными средствами.
Металлическая медь имеет три отличительные особенности: характерный окрас, высокая пластичность и устойчивость к коррозии. Антикоррозийные свойства обусловлены тончайшим слоем оксида, покрывающим поверхность металла. Такая пленка обеспечивает химическую инертность материала и изменяет свет изделия.
Как идентифицировать медь на глаз?
Зрительный метод самый доступный, хотя и не всегда действенный. Сходную с медью окраску имеют такие металлы:
- золото с прмесями;
- цезий с примесями;
- осмий с примесями;
Другие окрашены в серые тона, и потому несложно отличить медь от большинства металлов.
Чистая медь имеет розовато-красный цвет. Рассматривать изделие нужно при дневном освещении, иначе предмет может казаться желто-зеленым.
Важный момент: необходимо предварительно удалить слой оксида, имеющий голубовато-зеленый оттенок.
Некоторые сложности могут возникнуть с медными сплавами — латунью и бронзой, а также с алюминием, обогащенным медью.
Как отличить медь от латуни
Латунь — сплав меди и цинка, содержание которого колеблется от 4 до 45%. При существенной доле цинка окраска латуни становится желтоватой. Если же цинка менее 10%, визуальный метод не поможет. В такой ситуации существует 3 решения:
- Акустический метод. При ударе медь издает приглушенный звук, латунь – звонкий. Необходим тонкий слух. Такой способ хорош для крупногабаритных объектов.
- Механический метод. Медь пластична и, в отличие от латуни, легко гнется.
- Взвешивание. Цинк и его сплав легче меди. При низком содержании цинка и для мелких предметов потребуются точные весы. Плотность меди составляет 9 г/см3, цинка – 7,1 г/см3, плотность латуни зависит от ее состава, но всегда ниже, чем у чистого металла.
Имеются и другие методы. Например, если есть возможность снять стружку. У меди она имеет спиралевидную форму, тогда как у латуни она прямая, игольчатая.
Еще один способ несколько сложнее, поскольку для него потребуется соляная кислота. Медь не вступает в реакцию с этим реагентом, а латунь реагирует с образованием хлористого цинка, образующего беловатый налет.
Как отличить медь от бронзы
Бронза — сплав меди с оловом. Она окрашена почти также, как чистая медь. Визуальный метод окажется в такой ситуации малоэффективным. Самый распространенный способ идентификации основан на высокой пластичности меди. Надавливание твердым предметом на медное изделие приведет к образованию вмятины. Бронза значительно прочнее. Такой способ подойдет для лома или изделий технического назначения. Но не всегда допустимо оставлять дефекты на предмете.
Для другого способа потребуется раствор поваренной соли, которая всегда имеется в хозяйстве. Приготовьте раствор из расчета 200 г соли на 1 л воды и разогрейте до 50 град. или чуть выше. Погрузите в него исследуемое изделие и продержите там четверть часа. Бронза останется инертной, тогда как медь поменяет окраску.
Еще одна методика — патирование. Это процесс образования оксидной пленки в естественных условиях. Старая медная вещь уже покрыта голубовато-зеленым налетом, а только что выпущенная или зачищенная неизбежно покроется им в течение некоторого времени. Бронза же не патируется.
Как отличить медь от алюминия
Чистые металлы легко различить по цвету. Однако, довольно часто возникает необходимость идентифицировать луженую медь, имеющую серебристую окраску, или обогащенный медью алюминий, имеющий желтоватый цвет. Оба сплава используются для изготовления кабеля, а в некоторых случаях важно знать, из чего он сделан. В такой ситуации зрительный анализ не даст результата.
Проще всего измерить сопротивление. У стометрового медного провода эта величина составляет 4 – 8 Ом, тогда как у алюминиевого – порядка 12 – 20 Ом. Достоинства такой методики в том, что кабель не повреждается.
Другой способ основан на разной прочности на изгиб. Если несколько раз согнуть и разогнуть алюминиевую жилу, она сломается, а медная выдержит такое испытание.
Наконец, можно подержать кабель в огне. Алюминий плавится уже при 600 град., медь — при значительно более высокой температуре. Необходимо понимать, что при нагревании, особенно на открытом огне, медь быстро покроется оксидной пленкой и изменит окраску. Этим можно пользоваться, чтобы отличить медь и от других сплавов.
Еще один универсальный способ — воздействие азотной кислотой. Аккуратно капните реактивом на изделие. Металлическая медь в зоне контакта окрасится в сине-зеленый цвет.
Самый простой способ
Перед тем, как начинать какие-либо испытания, внимательно осмотрите предмет. Современные изделия чаще всего маркируются. Так можно совершенно безошибочно определить не только материал, но и марку
Источник