Алюминий плюс медь: Почему нельзя соединять медь и алюминий в электропроводке?

Как правильно соединять медные и алюминиевые провода

В квартирах домов старой постройки зачастую электропроводка выполнена из алюминиевых проводов, соединенных между собой методом скрутки. При подключении к алюминиевой электропроводке светильников, установке дополнительных розеток и другого электрооборудования необходимо учитывать, что при повышенной влажности сопротивление контакта между алюминиевыми и медными проводами со временем увеличивается. Это приводит к нагреву места соединения и разрушению контакта.

Для надежного соединения медных и алюминиевых проводов между собой необходимо соблюдать простые правила, о которых и пойдет речь.

Способы соединения

алюминиевых проводов с медными

Подключать медные провода к уже существующей проводке из алюминиевых проводов, не так сложно, как кажется на первый взгляд. Главное соблюдать технологию.

Соединение скруткой

Скрутка, хотя правилами ПУЭ в настоящее время запрещена, является одним из самых распространенных способов соединения проводов в быту, благодаря простоте и не требующая дополнительных затрат. Но при соединении разнородных металлов, скрутка является и самым низко надежным способом соединения проводников.

При колебаниях температуры окружающей среды, из-за линейного расширения металлов, между проводами в скрутке образуется зазор, увеличивается сопротивление контакта, начинает выделяться тепло, провода окисляются, и контакт в конечном итоге между проводниками полностью нарушается. Конечно, это происходит спустя не один год, но, тем не менее, если планируется надежная долговременная работа электропроводки, то соединение проводов скруткой лучше заменить более надежным, например резьбовым или с помощью клеммных колодок.

Но если возникла необходимость скрутить провода, то скрутку нужно выполнять таким образом, чтобы проводники обвивали друг друга, а не один обвивал другой. На фотографии слева показана скрутка, которую делать недопустимо, так как не будет, обеспечена достаточная механическая прочность соединения.

Скрутку медного проводника и алюминиевого без принятия мер по дополнительной герметизации ее недопустимо. Герметизировать скрутку можно любым водостойким защитным лаком.

Максимально надежное соединение медного и алюминиевого проводников получится, если медный провод предварительно залудить припоем. На правой фотографии скрутка медного и алюминиевого проводов выполнена правильно. Соединять провода можно разного диаметра, многожильный провод с одножильным проводом. Только многожильный провод необходимо предварительно пролудить припоем, сделав, таким образом, его одножильным. Витков в скрутке должно быть не менее трех для толстого провода и не менее пяти для тонкого, диаметром менее 1 мм.

Резьбовое соединение

алюминиевых проводов с медными

Соединение проводов, при правильном выполнении, с помощью винтов и гаек является самым надежным и способно обеспечивать надлежащий контакт на протяжении всего срока службы электропроводки и подсоединенных электроприборов. Легко разбирается и позволяет соединять любое количество проводников, ограниченное только длиной винта. С помощью резьбового соединения можно успешно соединять провода в любом сочетании, алюминиевые и медные, тонкие и толстые, многожильные и одножильные. Главное, не допускать непосредственного контакта проводов из меди и алюминия, и устанавливать пружинные шайбы.

Для того, чтобы выполнить резьбовое соединение необходимо снять с проводников изоляцию на длину, равную четырем диаметрам винта, если жилы окисленные, то зачистить металл до блеска и сформировать колечки. Далее на винт одевают пружинную шайбу, простую шайбу, колечко одного проводника, простую шайбу, колечко другого проводника, шайбу и в довершение гайку, завинчивая винт в которую весь пакет стягивают до выпрямления пружинной шайбы.

Для проводников с диаметром жил до 2 мм достаточно винта М4. Соединение готово. Если проводники из одного металла или при соединении алюминиевого провода с медным, конец которого залужен, то шайбу между колечками проводников прокладывать не нужно.

Если медный провод многожильный, то его сначала нужно пролудить припоем.

Соединение алюминиевых проводов с медными

клеммной колодкой

В настоящее время широкое распространение получил способ соединения проводов с помощью клеммной колодки. Конечно, этот вид соединения проводов по надежности уступает соединению с помощью винта и гайки, но имеет ряд преимуществ. Позволяет надежно и быстро соединять алюминиевые провода и медные между собой в любом сочетании, не требуется формировать на концах проводов колечки, не нужно соединение изолировать, так как конструкция клеммной колодки исключает случайное прикосновение оголенных участков проводов друг с другом.

Для подсоединения провода к клеммной колодке, достаточно зачистить его конец от изоляции на длину 5 мм, вставить в отверстие и зажать винтом. Затягивать винт нужно со значительным усилием, особенно это важно при соединении алюминиевых проводов. Клеммная колодка незаменима при подключении люстры к коротким алюминиевым проводам, выходящим из потолка. От многократных скруток алюминиевые провода обламываются и становятся короткими. Даже если выходит алюминиевый проводник длиной всего в один сантиметр, то с помощью клеммной колодки можно подключить люстру надежно.

Очень удобна клеммная колодка для соединения перебитых в стене алюминиевых и медных проводов, так как длина перебитых проводов для соединения другими способами недостаточна. Но прятать клеммную колодку под штукатурку без размещения в распределительной коробке, не допустимо.

Соединение алюминиевых проводов с медными

с помощью клеммной колодки с плоско пружинным зажимом Wago

В настоящее время широкое распространение получили клеммные колодки с плоско пружинным зажимом Wago (Ваго) немецкого производителя. Клеммники Wago бывают двух конструктивных исполнений, одноразовые, когда провод вставляется без возможности изъятия, и многократного применения, с рычажком, позволяющим многократно как вставлять провода, так и вынимать.

На фото одноразовый клеммник Wago. Они рассчитаны для соединения любых видов одножильных проводов, в том числе и медных с алюминиевыми проводами сечением от 1,5 до 2,5 мм². Колодка рассчитана на соединение электропроводки в соединительных и распределительных коробках с силой тока до 24 А, но я сомневаюсь в этом. Думаю, током силой более 5 А нагружать клеммы Wago не стоит.

Пружинные клеммники Wago очень удобные для подключения люстр, соединения проводов в соединительных и распределительных коробках. Достаточно просто с усилием вставить провод в отверстие колодки, и он надежно зафиксируется. Для того, чтобы вынуть провод из колодки потребуется значительное усилие. После изъятия проводов может произойти деформации пружинящего контакта и надежное соединение проводов при повторном соединении этой клеммой не гарантируется. Это является большим недостатком одноразового клеммника.

Более удобный клеммник Wago многоразовый, имеющий оранжевый рычажок. Такие клеммники позволяют соединять и в случае необходимости, разъединять между собой любые провода электропроводки, одножильные, многожильные, алюминиевые в любом сочетании сечением от 0,08 до 4,0 мм². Рассчитаны на ток до 34 А.

Достаточно снять с провода изоляцию на 10 мм, поднять вверх оранжевый рычажок, вставить провод в клемму и вернуть рычажок в исходное положение. Провод надежно зафиксируется в клеммнике.

Клеммная колодка Wago является современным средством соединения проводов без инструмента быстро и надежно, но обходится дороже, чем традиционные способы соединения.

Неразъемное соединение

алюминиевых проводов с медными

Неразъемное соединение проводов обладает всеми преимуществами резьбового, за исключением возможности разборки и повторной сборки соединения без разрушения заклепки и необходимость наличия специального инструмента для выполнения заклепки – заклепочника. Сегодня заклепки широко используются для неразъемного соединения тонкостенных деталей конструкций при создании перегородок и интерьера в любых помещениях.

Скорость, прочность, низкая цена и простота выполнения операции по заклепке – вот главное достоинство данного вида неразъемного соединения.

Принцип работы заклепочника простой, втягивание и отрезание стального стержня, продетого через трубчатую алюминиевую заклепку со шляпкой. Стержень имеет утолщение и когда втягивается в трубку заклепки, расширяет ее. Заклепки бывают разных длин и диаметров, так что есть возможность подобрать любую.

Для того, чтобы соединить проводники заклепкой, нужно их подготовить так же, как и для резьбового соединения. Диаметры колечек должны быть чуть больше диаметра заклепки. Оптимальный диаметр заклепки это 4 мм. На заклепку одевают сначала алюминиевый проводник, затем пружинную шайбу, далее медный и плоскую шайбу. Вставляют стальной стержень в заклепочник и сжимают его ручки до щелчка (это происходит обрезка излишков стального стержня). Соединение готово.

Надежность резьбового и неразъемного соединения заклепкой достаточно высокая. Такой способ соединения можно успешно применять для сращивания, например, поврежденных при ремонтных работах в стене алюминиевых проводников дополнительной вставкой. Только нужно позаботиться о хорошей изоляции оголенных участков соединений.

С другими видами и способами соединения проводов вы можете ознакомиться на странице «Как правильно соединять электрические провода».

Электрохимическая коррозия соединенных металлов

Существует мнение, что алюминиевые и медные провода соединять непосредственно вместе недопустимо и это действительно научно обоснованный факт. А можно ли соединять медный провод с оцинкованной клеммой? Конечно, Вы не можете сразу дать ответ, но через минуту будете ориентироваться в этом вопросе не хуже опытного химика.

Что же происходит при соприкосновении двух разных проводников тока? Если влаги нет, то соединение будет надежным всегда. Но в атмосферном воздухе всегда есть пары воды, которые и является виновником разрушения контактов.

Каждый проводник тока обладает определенным электрохимическим потенциалом. Это свойство металлов широко используется в технике, например, изготавливают термопары.

Но если вода попадает между металлами, то образует короткозамкнутый гальванический элемент, начинает течь ток и как в гальванической ванне разрушается один из электродов, так и в соединении разрушается один из металлов. Электрохимический потенциал каждого токопроводящего материала известен, и зная величину можно точно определить, какие материалы допустимо соединять между собой.

Таблица электрохимических потенциалов (мВ)

возникающих между соединенными проводниками

Согласно требованиям стандарта допускается механическое соединение между собой материалов, электрохимический потенциал (напряжение) между которыми не превышает 0,6 мВ.

Как видно из таблицы, надежность контакта при соединении меди с нержавеющей сталью (потенциал 0,1 мВ) будет гораздо выше, чем с серебром (0,25 мВ) или золотом (0,4 мВ)!

А если медный провод покрыть оловянно-свинцовым припоем, то можно его смело соединять любым механическим способом с алюминиевым! Ведь тогда электрохимический потенциал, как видно из таблицы, составит всего 0,4 мВ.

Почему нельзя скручивать медный и алюминиевый провода. | Электронные схемы

скрутка медь и алюминий

Не рекомендуется скручивать алюминиевый и медный провод для соединения в электрике.Описывают,что это может привести к повреждению проводов.Решил проверить,по какой причине это нельзя делать.

при нагреве меди и алюминия появляется напряжение

Для начала,я взял две полоски фольги,алюминий и медь.К алюминию подключил минус щупа вольтметра,к меди плюс.При нагреве этих двух полосок фольги,появляется разность потенциалов,доходящая до 600мВ.А если поменять выводы щупа,то вольтметр покажет значения со знаком”-” на показаниях.Значит,у меди а алюминия есть свои знаки.Меди соответствует плюс,а алюминию минус.

медь и алюминий в воде дают напряжение и ток

Потом две полоски поместил в емкость с водой. Напряжение выдает 800мВ,ток 200мкА.

химическая батарейка из меди и алюминия

А теперь добавил в воду щепотку соли.Ток составил 1мА,в 5 раз больше.

Теперь проверяю реакцию,что произойдет с медью и алюминием,если по ним будет протекать ток,а контакты будут находиться во влажной и соленой среде.Минус на алюминие,плюс на меди.Алюминиевая фольга шипит,медь покрывается небольшим налетом.

А теперь поменял полярность,минус на меди а плюс на алюминий.За несколько десяткой секунд медь начинает очень сильно разрушаться,алюминий не разрушается(незаметно разрушение).

таблица гальванопар

И теперь итог.При скрутке медного провода с алюминиевым,может произойти химическая реакция.Оба металла представляют гальванопару.Если помещение не сырое и в воздухе мало солей и т.д. то скрутка прослужит наверно долго.Но если помещение влажное,да еще и тепленькое,то пойдет реакция между металлами,с разрушением медного провода.В этом месте появится оксид меди,он начнет давать заметное сопротивление,а это даст нагрев,нагрев приведет к пожару в худшем случае.Два провода из одного металла такую сильную реакцию дать не могут.Какие провода можно соединять между собой показаны в таблице.

Как лучше всего соединить медный и алюминиевый провод: все способы надежного соединения проводов из алюминия и меди

Проводка из алюминия продолжает использоваться во многих домах старой постройки. Она имеет множество недостатков, неспособна выдерживать высокие нагрузки, связанные с работой большого количества современных электроприборов. Выполняя ремонт в помещениях, большинство собственников стремятся произвести 100% замену на медный кабель. Но порой полностью убрать устаревшую проводку не получается, и приходится думать о том, как безопасно и грамотно соединить алюминиевый провод с медным.

Правильные способы безопасного соединения в электропроводке

Поскольку химические свойства меди и алюминия значительно отличаются, для их совмещения стандартные приемы не подходят. Есть мнение, что вообще не стоит производить соединение проводов этих типов. Да, стандартная скрутка тут категорически недопустима, но отлично подойдут другие методы, не допускающие контакта проводников, но позволяющие полноценно произвести объединение медной и алюминиевой проводки.

Болтовое соединение через болт и стальные шайбы

Способ с высокой степенью надежности – болтовое соединение, сделать которое по силам даже непрофессионалу. При этом полностью исключается непосредственный контакт, нежелательный для меди с алюминием, можно совмещать жилы разного сечения.

Чтобы произвести соединение алюминиевых и медных проводов между собой этим способом, понадобятся:

1. Болт;
2. Гайка;
3. Шайбы из стали;
4. Гаечный ключ.

Стоит понимать, что выполненный таким образом узел получится довольно громоздким, что делает метод удобным далеко не всегда. Он вряд ли допустим в квартирной распределительной коробке, имеющей небольшие размеры, но отлично подойдет для общего электрощитка, где места достаточно.

Как выполняется соединение алюминиевых проводов с медными болтовым способом:

1. Снять слой изоляции с соединяемых кабелей;

2. Зачищенные концы сформировать по форме кольца;

3. На болт установить шайбу, колечко первой проводки, шайбу, колечко второй, шайбу, гайку, затягиваемую до упора;

4. Произвести изоляцию лентой.

Важно! Шайба обязательно должна разделять алюминиевые и медные провода. При монтаже проводников одного материала шайба не нужна.

Клеммники переходники и клеммные колодки

Еще один вариант решения, как правильно соединить медный и алюминиевый провод – применение клемм и клеммных колодок. Они состоят из прозрачного пластикового корпуса с ячейками и зажимными винтами, внутри которых размещена латунная гильза. Одной колодкой можно соединить различное количество пар проводников, выбрав необходимое число ячеек.

Как использовать клеммники для соединения проводов:

1. Открутить винт зажима;

2. Удалить изоляционный слой с проводника;

3. Вставить кабель в клемму, закрутить зажимный винт.

Аналогичным образом производится креплением кабеля каждой стороны.

Важно! При фиксации зажимным винтом важно не переусердствовать, поскольку чрезмерные усилия способны повредить жилу.

Клеммники WAGO для алюминия и меди с пастой внутри (или без пасты)

Клеммы немецкого бренда WAGO хорошо известны электрикам, пользуются высоким уровнем доверия. Для кабелей из одного материала компания выпускает модели клемм с плоскопружинным зажимом и оборудованные зажимными рычажками. Чтобы выполнить соединение алюминия и меди предлагает разновидность клемм WAGO серии 2273 с контактной пастой внутри.

Поскольку характеристики меди и алюминия различны, их прямой контакт недопустим. Чтобы его исключить и необходима контактная паста внутри клемм.

Важно! Перед тем как соединить медный и алюминиевый проводники при помощи клемм WAGO, из гнезда для меди пасту необходимо тщательно вычистить.

Бывает так, что клеммники продаются без пасты. В таком случае, такую  токопроводящую пасту WAGO для алюминия  всегда можно докупить отдельно, она называется WAGO “ALU-PLUS” арт.249-130

Контактная паста Alu-Plus производства WAGO

Метод опрессовки гильзами с помощью пресс-клещей: гильзование

Соединение проводов методом опрессовки гильзами – процесс затратный, но позволяющий получить долговечный результат, а также надежный контакт. Понадобятся специальные гильзы, похожие на полые трубки, выполняющие роль соединителя. Также необходимы пресс-клещи, которые бывают ручными или механическими.

Соединение медного и алюминиевого провода путем опрессовки выполняется с применением комбинированных гильз. Они имеют маркировку ГМА, называются алюмомедными, рассчитаны на рабочее напряжение до 10 кВ. Потребителям предлагаются варианты доступные под разные размеры сечения жилы – 16/10, 25/16, 35/25, 50/35, 70/50, 95/70, 120/95, 150/120, 185/150, 240/185.

Для выполнения работ:

1. На концах кабеля удаляется изоляционный слой;

2. Выполняется размещение проводников на тех частях гильз, что выполнены из того же металла;

3. Производится опрессовка гильзы пресс-клещами в нескольких местах, затем изоляция при помощи ленты.

Важно! Для проведения опрессовки используются только специальные пресс-клещи. Применение для этих целей молотка или плоскогубцев способно привести к повреждение гильзы.

Заклепочное

К числу неразъемных способов соединения электрических проводов относится использование заклепок.

Понадобится:

Заклепочник;
Заклепка;
Стальная шайба.
Как соединить проводники заклепочным методом:

1. Снять слой изоляции с концов кабелей;

2. Сформируются кольца из проводников по тому же принципу, что и при болтовом методе;

3. На заклепку одевается кольцо проводника, шайба, кольцо второго проводника;

4. Заклепка помещается в заклепочник, сжимается;

5. Место контакта алюминия с медью изолируется.

Неразъемный способ очень надежен, но имеет недостаток – узел невозможно разобрать без его повреждения.

Сжимами типа орех

Соединить медный и алюминиевый провода можно используя сжим ответвленный, который многие называют «орех» или «орешек». Он состоит из поликарбонатного корпуса с сердцевиной из металла. Внутри нее две плашки с пазами под определенное сечение, между которыми располагается пластины. Конструкции скрепляется болтами.

Чтобы соединить медный провод с алюминиевым сжимом ответвленным нужно:

1. Разобрать корпус сжима;
2. Снять изоляцию на соединяемых кабелях;
3. Ослабить или полностью снять болты фиксации, поместить проводники в пазы;
4. Затянуть крепления;
5. Закрыть корпус сжима.

Монтаж выполняется быстро, понятен даже новичку. Главный недостаток метода – отсутствие герметичности. Внутрь корпуса могут попадать вода и грязь. Избежать этого можно, поможет обычная изолента.

Соединение проводов в автомат

Немало споров ведется о том, можно ли соединять алюминиевые провода с медными в автомате. Просто вставить два проводника и закрепить их в автомате – это ошибка, которая приведет к окислению, а затем отгоранию кабеля.

Вариант решения – залудить медный проводник. Процедура это несложная, но выполнить ее можно не всегда. Надежность способа средняя.

Второе решение – заизолировать алюминий при помощи фрагмента жести от консервной крышки. Для этого вырезается небольшая полоска жести, которой нужно как бы обернуть конец проводника. Для надежного контакта производится обжимание пассатижами, излишки обрезаются, а место крепления жести еще раз тщательно обжимается, но без больших усилий.

После можно без опасений закреплять кабели в автомате, не боясь их контакта.

Почему нельзя соединять медный и алюминиевый электрический провод напрямую

Алюминий и медь, подвергаясь воздействию внешней среды, образуют на поверхности оксидную пленку. Это не представляет опасности для меди, а в случае с алюминием способствует повышению сопротивления.

Когда алюминий с медью непрерывно контактируют, запускается электролиз. В его результате ионы алюминия постепенно переходят на медь, отчего первый металл постепенно утрачивает массу, в его структуре появляются пустоты. Поскольку реакция эта происходит непрерывно, в какой-то момент алюминий полностью разрушается и электропроводке требуется ремонт. Самое опасное последствие – перегрев проводки, ее возгорание.

Еще одна причина почему нельзя скручивать медные и алюминиевые провода – несоответствие показателей их электропроводимости. Алюминий мягче, показатели проводимости у него ниже, от чего при контакте он греется больше. В процессе работы и отдыха проводки постоянно будет происходить расширение/сжатие металлов. Постепенно это ослабит скрутку, что усилит нагрев. Это еще одна причина, почему нельзя соединять медь и кабель из алюминия без использования переходников.

Неправильные способы соединения

Перечислив правильные способы соединения медных и алюминиевых проводов, нельзя не упомянуть о том, как поступать при электромонтаже нельзя.

Скрутка

Казалось бы, что может быть проще, чем просто скрутить два конца проводки и заизолировать их. Такой способ подходит только для проводников из идентичных металлов. Простая скрутка алюминиевого и медного провода крайне опасна. Она прослужит какое-то время, но быстро станет причиной замыкания или даже пожара.

Скрутка с залуженным медным проводом

Считается, что если выполнить залуживание проводника из меди, то его непосредственная скрутка с алюминием становится возможной. Мнения на этот счет различаются и в большинстве из них говорится о том, что таким образом соединять медный провод с алюминием можно. Но риски все равно есть. Правила залуживания просты и надежны только на первый взгляд. Со временем защитный слой может начать разрушаться, а контролировать этот процесс практически невозможно. Именно поэтому от данного метода также лучше отказаться или использовать его только в самых крайних случаях и на короткий срок.

Самое простое и надежное соединение алюминиевого и медного провода

Как соединить безопасно и грамотно алюминиевый проводник с медью и какой использовать переходник с одного металла на другой – по этому поводу у каждого специалиста по электромонтажу есть свое мнение, выработанное в результате анализа работы и личного опыта. Но большинство из них говорят о том, что самый простой, современный и безопасный метод соединить медную и алюминиевую проводку – это клеммники WAGO с пастой. Они безопасны для проводов, а монтаж с ними занимает минимум времени. При этом дешевле всего использовать для совмещения кабелей болт с гайкой и с шайбами.

Какие способы использовать, чтобы выполнить переход с алюминия на медь, каждый решает для себя сам.

Видео

В интернете представлено множество видео, рассказывающих о том, как соединять без ущерба для безопасности медь и алюминий в единую сеть. Они полезны как новичкам, так и опытным мастерам, готовым перенимать чужой опыт и узнавать сторонние мнения.

Как соединить медный и алюминиевый провод

В жилых домах, которые строились в советские времена, электрическая проводка выполнялась алюминиевыми проводами. Современную бытовую сеть профессиональные электрики предпочитают делать проводами из меди. Поэтому хотим мы этого или нет, но зачастую приходится сталкиваться с такой проблемой, как соединить медный и алюминиевый провод. Не слушайте тех, кто будет вам рассказывать, что этого делать нельзя категорически. Конечно, не все способы подходят для данного случая, тем не менее, соединение электрических алюминиевых и медных проводов – это вполне решаемая задача. Главное выполнить всё правильно.

Эти два металла обладают разными химическими свойствами, что сказывается на качестве их соединения. Но нашлись умные головы, которые придумали, как соединять два проводника, исключая при этом прямой контакт между ними.

Мы рассмотрим все существующие варианты того, как можно соединить медный и алюминиевый провод, но для начала давайте разберёмся, почему нельзя этого сделать обыкновенной скруткой и в чём причина такой несовместимости?

Причины несовместимости

Основные причины нежелательного соединения между собой этих двух металлов кроет в себе алюминиевый провод.

результат скрутки меди и алюминия — перегрев соединения, плавление изоляции, возможность возгорания

Причины существует три, но все они приводят к одному и тому же результату – с течением времени контактное соединение проводов ослабевает, начинает перегреваться, изоляция плавится и происходит короткое замыкание.

1. Алюминиевый провод имеет способность к окислению под воздействием находящейся в воздухе влаги. При контакте с медью это происходит гораздо быстрее. У окисного слоя величина удельного сопротивления получается большей, чем у самого металла алюминия, что приводит к чрезмерному нагреванию проводника.
2. По сравнению с медным проводником алюминиевый более мягкий и обладает меньшей электропроводимостью, за счёт чего он сильнее нагревается. В процессе работы проводники множество раз нагреваются и остывают, в результате чего проходят несколько циклов расширения и сжатия. Но у алюминия и меди большая разница в величине линейного расширения, поэтому изменение температуры приводит к ослаблению контактного соединения, а слабый контакт – это всегда причина сильного нагрева.
3. Третья причина состоит в том, что медь и алюминий имеют гальваническую несовместимость. Если выполнить их скручивание, то при прохождении электрического тока через такой узел даже при минимальной влажности будет возникать химическая электролизная реакция. Она в свою очередь вызывает коррозию, в результате которой опять же нарушается контактное соединение, и как следствие нагрев, оплавление изоляции, короткое замыкание, возгорание.

Болтовое соединение

Болтовое соединение алюминиевых проводов с медными считается наиболее доступным, простым, быстрым и надёжным. Для работы вам понадобится болт, гайка, несколько стальных шайб и гаечный ключ.

Конечно, вряд ли вам удастся применить этот метод для соединения проводов в квартирной распределительной коробке, потому что сейчас их выпускают миниатюрных размеров, а полученный электрический узел будет уж очень громоздким. Но если в вашем доме ещё стоят коробки советских времён или когда нужно выполнить соединение в распределительном щитке, то такой болтовой способ подойдёт наилучшим образом. Вообще, он считается идеальным вариантом, когда необходимо коммутировать абсолютно несовместимые жилы – с разным сечением, выполненные из различных материалов, многожильные с одножильными.

Важно знать, что при помощи болтового способа вы можете соединять больше двух проводников (их количество зависит от того, насколько хватит длины болта).

Вам понадобится выполнить следующее:

1. Каждый соединяемый провод или кабель зачистите от изоляционного слоя на 2-2,5 см.
2. Из зачищенных кончиков сформируйте колечки по диаметру болта, чтобы они спокойно могли на него надеваться.
3. Теперь возьмите болт, наденьте на него шайбу, далее колечко медного проводника, снова шайбу, колечко алюминиевого проводника, шайбу и надёжно затяните всё гайкой.
4. Заизолируйте соединение при помощи изоляционной ленты.

Самое главное, не забыть между алюминиевым и медным проводами расположить промежуточную шайбу. Если вы будете соединять несколько разных проводников, то между жилами из одного металла промежуточную шайбу можете не ставить.

Ещё одним преимуществом такого соединения является то, что оно разъёмное. В любой момент вы сможете его раскручивать и если нужно, то подключать дополнительные провода.

Как правильно выполнить болтовое соединение проводов подробно показано в этом видео:

Зажим «Орех»

Ещё один неплохой способ, чтобы соединить между собой медный и алюминиевый провод – применение зажимов «орех». Правильнее это приспособление называть сжим ответвительный. Это уже электрики прозвали его «орехом» из-за внешнего сходства.

Он представляет собою диэлектрический поликарбонатный корпус, внутри которого располагается металлическая сердцевина (или сердечник). Сердечник – это две плашки, в каждой из которых имеется паз для определённого сечения проводника, и промежуточная пластина, всё это соединяется между собой болтами.

Такие сжимы продаются в любом магазине электрических товаров, они имеют разные типы, которые зависят от сечения соединяемых проводов. Минусом такого приспособления является его не герметичность, то есть имеется возможность попадания влаги, пыли и даже мелкого сора. Для надёжности и качества соединения лучше сверху ещё обмотать «орех» изоляционной лентой.

Процесс соединения проводов с помощью такого сжима выглядит следующим образом:

1. Разберите корпус сжима, для этого подденьте и снимите при помощи тонкой отвёртки стопорные кольца.
2. На соединяемых проводах зачистите изоляционный слой на длину плашек.
3. Открутите фиксирующие болты и вставьте оголённые проводники в плашечные пазы.
4. Затяните болты, расположите плашку в корпусе сжима.
5. Закройте корпус и наденьте стопорные кольца.

Практический пример использования зажима орех показан в этом видео:

Клеммная колодка

Дешёвым и простым решением в вопросе, как соединить алюминиевые провода с медными, является применение клеммных колодок. Приобрести их сейчас – это вообще не проблема, более того, можно покупать не целую секцию, а попросить продавца отрезать нужное количество ячеек. Клеммные колодки продаются разных размеров, в зависимости от сечения соединяемых в них проводников.

Что представляет собой такая колодка? Это полиэтиленовый прозрачный каркас, рассчитанный сразу на несколько ячеек. Внутри каждой ячейки имеется латунная гильза трубчатого исполнения. С противоположных сторон в эту гильзу необходимо вставить кончики соединяемых проводов и зажать с помощью двух винтов.

Применение клеммных колодок очень удобно тем, что от неё всегда можно отрезать ровно столько ячеек, сколько пар проводов необходимо соединить, к примеру, в одной распределительной коробке.

Пользоваться клеммными колодками очень просто:

1. Открутите один зажимной винт, освобождая тем самым одну сторону гильзы для прохода в неё проводника.
2. На жилах алюминиевого провода зачистите изоляцию на длину 5 мм. Вставьте его в клемму, закрутите винт, тем самым прижимая проводник к гильзе. Закручивать винт следует прочно, но сильно при этом не усердствуйте, чтобы не переломить жилу.
3. Те же самые операции проделайте с медным проводом, вставляя его в гильзу с противоположной стороны.

Почему приходится делать всё поочерёдно? Можно ведь сразу открутить два винта, вставить провода и закрутить. Это делается для того, чтобы медные и алюминиевые провода не соприкасались друг с другом внутри латунной гильзы.

Как видите, преимуществами клеммных колодок являются простота и быстрота их применения. Этот способ соединения относится к разъёмным, если потребуется, то можно вытащить один проводник и заменить его другим.

Клеммные колодки не вполне подходят для соединения в них многожильных проводников. Для того чтобы это сделать, нужно сначала воспользоваться втулочными наконечниками, которые обожмут пучок жил.

Есть ещё одна особенность в применении клеммных колодок. Под давлением винта при комнатной температуре алюминий может течь. Поэтому потребуется периодическая ревизия клеммы и подтяжка контактного соединения, где зафиксирован алюминиевый провод. Если этим пренебречь, алюминиевый проводник в клеммной колодке расшатается, контакт ослабеет, начнёт нагреваться и искрить, что может закончиться возгоранием.

Как соединить провода с помощью клеммной колодки показано в этом видео:

Самозажимные клеммы

Ещё быстрее и проще соединять алюминиевые и медные проводники в самозажимных клеммах.

Зачищенные жилы нужно вставить в отверстия клеммы до упора. Там они автоматически зафиксируются с помощью прижимных пластин (она прочно придавит проводник к лужёной шинке). Благодаря прозрачному корпусу клеммника можно проконтролировать, до конца ли жила вошла в клемму. Недостаток таких приспособлений в том, что они одноразовые.

Если хотите зажим многоразового использования, применяйте клеммы рычажкового исполнения. Поднимается рычажок и освобождает вход в отверстие, в которое необходимо вставить зачищенную жилу. После чего рычажок опускается обратно, тем самым фиксируя проводник в клемме. Это соединение разъёмное, при необходимости рычажок поднимается, и провод достаётся из клеммы.

Наилучшим образом на рынке электротоваров зарекомендовали себя самозажимные клеммы «WAGO». Производитель выпускает специальную серию клемм, в которых есть контактная паста «Alu-plus». Это вещество защищает место контактного соединения алюминия и меди от проявления электролитических коррозийных процессов. Данные клеммы вы можете отличить по специальной маркировке на упаковке «Al Cu». 

Пользоваться такими клеммами тоже предельно просто. На самом зажиме указано, на какую длину необходимо зачистить изоляционный слой проводника.

О преимуществах и недостатках использования клеммников WAGO рассказывается в этом видео:

Соединение скруткой

Скрутка медных и алюминиевых проводов не рекомендуется. Если без этого ни как не обойтись, то для начала следует залудить медный проводник, то есть покрыть его свинцово-оловянным припоем. Так вы исключите возможность прямого взаимодействия алюминия и меди.

Не забывайте о том, что алюминий очень мягкий и хрупкий, может идти на излом даже при незначительных нагрузках, поэтому выполняйте скрутку предельно аккуратно. Не забудьте соединение как следует заизолировать, лучше всего в данном случае воспользоваться термоусаживаемой трубкой.

Попытались подробно рассказать вам, можно ли соединять между собой провода из алюминия и меди, а также о том, как это сделать качественно и надёжно. Выбирайте наиболее подходящий для себя способ в зависимости от того, где будет коммутироваться и эксплуатироваться данное соединение.

Кабель из алюминия или меди: в чем разница?

В настоящее время алюминий является основным материалом, используемым для изготовления кабельно-проводниковой продукции. При этом весь объем алюминиевой катанки можно разделить на три составляющие: воздушные ЛЭП без изоляции – 45%, изолированный кабель различных видов – 25%, механический провод для производства метизов – 30%. Алюминий втрое легче и существенно дешевле меди, однако удельное сопротивление алюминия вдвое выше, чем у меди: 0,0271 Ом х кв. мм/м и 0,0175 Ом х кв. мм/м соответственно. Поэтому по нормам правил устройства электроустановок (ПУЭ), алюминиевые кабели сечением менее 16 кв. мм не должны использоваться при монтаже. Как правило, алюминиевую катанку используют при изготовлении кабеля повышенного диаметра. К недостаткам алюминия можно отнести следующие: сравнительно невысокая механическая прочность, малая эластичность, он менее удобен для сварки, чем медь. Его стараются не использовать при изготовлении кабелей и проводов, для которых важен не только вес, но и габариты. К минусам алюминиевых кабельных изделий относят и низкий срок эксплуатации, а также сложность дальнейшей переработки и применения кабеля после окончания эксплуатации.    Тем не менее, если говорить о ситуации в целом, то и алюминий, и медь нашли свое место в производстве кабелей и проводов. Нередко выбор того или иного металла для производства кабелей определяется сложившейся в данном регионе практикой производства и эксплуатации кабельных систем. Поэтому доля алюминиевой кабельной продукции в общем объеме различается в зависимости от региона. В США и во многих странах Европы, в том числе и СНГ, стабильно растет объем потребления алюминиевой катанки, которая на сегодняшний день составляет примерно 15% от общего объема потребления проводников из металла. В абсолютных цифрах это составляет около 350 тысяч тонн алюминия в каждом регионе. В России для производства кабельно-проводниковой продукции потребляется около 200 тыс. тонн алюминия ежегодно, что составляет приблизительно 10% от общего объема. А вот в восточных регионах доля алюминиевой катанки от общего объема гораздо ниже. Азия, Африка и Австралия вместе взятые потребляют лишь чуть более 200 тысяч тонн  алюминиевых проводников, что составляет приблизительно 7% от всего общего объема потребления в этих регионах. Как видим, несмотря на растущий спрос на алюминиевые проводники, медь все еще остается лидером: из нее производят более 75% кабельных изделий.

Какая проводка лучше медная или алюминиевая: преимущества и недостатки

На чтение 7 мин. Просмотров 86 Опубликовано 20.05.2019 Обновлено 15.05.2019

Владельцы недвижимости часто с трудом могут определиться, какая проводка лучше — медная или алюминиевая. Этот вопрос встает перед частными застройщиками и владельцами городских квартир, в которых планируется капитальный ремонт. От правильности принятого решения зависят не только эксплуатационные характеристики жилья, но и безопасность проживания хозяев. Чтобы не ошибиться в выборе электропроводки, необходимо разобраться с плюсами и минусами каждого материала, выяснить общие моменты и принципиальные различия.

На что обращать внимание при выборе проводов

Схема медного и алюминиевого проводов

Выбирая между медью или алюминием для проводки, необходимо отталкиваться от нескольких критериев, от которых зависит эффективность работы электрической системы.

Обращать внимание нужно на такие нюансы:

• Места расположения розеток, осветительных приборов, пакетных и клавишных выключателей. На основании схемы можно подсчитать, требуемый метраж кабеля.
• Суммарная мощность приборов, которые одновременно будут включены в сеть. Получается показатель максимальной токовой нагрузки проводов.
• Стандарт розеток. Они приспособлены под присоединение жил, диаметр которых не превышает 2,5 мм. Соотносится токовая нагрузка и электропроводность металлов.
• Стоимость материала. На этот параметр нужно ориентироваться в последнюю очередь, так как безопасность превыше всего.

Не следует забывать о таком критерии, как долговечность. Замена коммуникаций — слишком дорогое и трудоемкое мероприятие, чтобы проводить его раз в несколько лет

Свойства алюминия

Алюминиевая проводка легко гнется, но быстро ломается

Алюминий относится к категории легких, химически и биологически инертных металлов с удельным весом 2700 кг/м³. Материал безопасен для человека и окружающей среды.

Достоинства алюминия:

• Доступная стоимость. Цена определяется более низкой температурой плавления и меньшими, чем у других металлов, затратами на производство.
• Пластичность. Провод хорошо гнется, сохраняя приданную форму. Жилам придается любая нужная в работе конфигурация.
• Образование защитного слоя. Поверхность металла после зачистки покрывается тонким слоем, который препятствует его окислению по всему объему.

Вместе с тем, алюминий имеет следующие недостатки:

• Высокая степень сопротивления потоку электронов. Это вызывает нагревание линий, что может привести к возгоранию отделочных материалов.
• Большой уровень теплового расширения. Из-за этого возникает ослабление контактных соединений. При частом включении и отключении линий с высокой нагрузкой происходит разъединение цепи.
• Окисление при контакте с воздухом. Образующаяся от этого пленка имеет плохую проводимость, из-за чего контакты перегреваются и плавят изоляцию, а линия «земля» просто перестает выполнять свою функцию.
• Короткий срок эксплуатации. Он не превышает 30 лет при средней нагрузке.

Сегодня в соответствии с требованиями ГОСТ использование алюминия запрещено в строительстве жилых домов и инженерных сооружений.

Свойства меди

Медная проводка устойчива к скручиванию и изгибанию

Медь является тяжелым металлом с удельным весом 8700 кг/м³. Это показатель следует учитывать только при прокладке ЛЭП с ограниченным запасом прочности опор. В быту им можно пренебречь. Материал активно взаимодействует с кислородом, образуя оксид — патину, которую можно увидеть на статуях, ограждениях и сувенирах.

Достоинства меди следующие:

• Долговечность. Если линия не проходит на улице, она может прослужить 30-50 лет в зависимости от влажности помещения.
• Прочность. Медь устойчива к скручиванию и изгибанию. Качественный кабель можно деформировать до 100 раз без потери его рабочих характеристик.
• Высокая проводимость. Металл хорошо пропускает электроны, не подвергаясь нагреванию и тепловому расширению.
• Гибкость. Проводка легко принимает нужное положение, распрямляясь после прекращения действия нагрузки. С кабелями удобно работать в процессе монтажа.

Минусы у материала тоже есть:

• Высокая цена. Объясняется это сложностями добычи руды и затратами на ее переработку. Чтобы расплавить концентрат, требуется большое количество энергии, плюс затраты на транспортировку.
• Окисление при взаимодействии с водой и воздухом. Образующаяся пленка ухудшает проводимость контактов и способствует их нагреванию.

Выбирая между алюминиевой или медной проводкой, целесообразно останавливаться на втором варианте, так как он имеет больше достоинств, чем недостатков.

Что лучше проводит ток

Этот показатель определяет такие свойства разводки, как ее предельная мощность, долговечность и пожарная безопасность.

От проводимости зависят такие эксплуатационные характеристики проложенной линии:

• потери на нагревание от потока электронов;
• сохранение параметров тока, что важно для чувствительных приборов;
• степень повышения температуры кабеля во время работы мощных потребителей;
• наличие или отсутствие в помещении запаха от плавящейся и горящей проводки.

Чтобы понять, что лучше проводит ток — медь или алюминий, можно сопоставить степень их сопротивления. Чем этот показатель меньше, тем ниже вероятность возникновения нежелательных явлений.

Данный показатель составляет:

• медь — 0,018 Ом×мм²/м;
• алюминий — 0,028 Ом×мм²/м.

Медь проводит ток более, чем в 1,5 раза лучше. Компенсация сопротивления достигается за счет увеличения сечения жил в кабеле.

Какой материал для проводки лучше

Виды соединений медных проводов

При всех достоинствах алюминия не стоит забывать о его недостатках. Главным из них, не считая механических характеристик, является низкая проводимость. Бесконечно увеличивать диаметр кабеля нельзя, так как бытовые приборы и проложенные в стенах каналы на такое не рассчитаны. Не следует забывать о таком факторе, как хрупкость металла. После нескольких лет эксплуатации он может лопнуть при замене розетки или счетчика. Делать в подрозетнике скрутку нежелательно, так как она долго не прослужит. Выбор в пользу алюминия даст хорошую экономию на закупке материалов, но последующие затраты на ремонт могут свести ее на нет.

Медь тоже имеет свои минусы, но они компенсируются большим количеством преимуществ. Даже процесс протягивания кабеля по каналу происходит легче, так как он хорошо изгибается без каких-либо склонностей к поломке или разрыву. Стоит помнить и о низком сопротивлении. Установив линию с жилами 2,5 мм², можно использовать в быту настолько мощные потребители, насколько это позволяет общая домовая линия.

Подводя итог, можно рекомендовать мастерам делать свой выбор в пользу изделий из меди. Если бюджет ограничен, можно комбинировать материалы, используя современные средства коммутации.

Полезные рекомендации

Соединение проводов должно соответствовать правилам безопасности

Схема разводки кабелей в квартире состоит из верхнего и нижнего уровня. К нижнему проведены розетки, предназначенные для питания потребителей, мощность которых может достигать 2 кВт: стиральные машины, бойлеры, микроволновые печи. Чтобы не подвергать линии риску перегрева и обгорания, здесь целесообразно провести медный кабель с максимально допустимым для бытовых розеток сечением жил.

Верхний уровень используется для питания дверных звонков, потолочных и настенных ламп. Эти изделия потребляют минимальное количество электричества, особенно если в них установлены современные светодиодные лампы. Поверху можно пустить тонкий и недорогой алюминиевый кабель, запаса мощности которого хватит с большим резервом. При таком решении отдельным вопросом встает безопасный способ соединения двух несовместимых между собой металлов.

Токопроводящая паста

Чтобы избежать проблем с контактами после проведения монтажа, можно воспользоваться одним из таких приспособлений:

• Зажим. Изделие состоит из 3 стальных пластин. Жилы вставляются между ними, после чего пластины затягиваются болтами.
• Болт с 2 железными шайбами. Концы жил скручиваются кольцами и насаживаются на ось, между разными материалами устанавливаются шайбы. Закручивание гайки обеспечивает надежный контакт.
• Пружинный коммутатор. Его клеммы обработаны специальной смазкой против коррозии. Жилы вставляются в пазы и фиксируются пружинными рычагами.
• Колодки. Представляют собой стальную планку с контактами, запрессованную в пластиковый корпус. В концы кабеля вставляются в отверстия, где затягиваются болтами. Изделия могут использоваться для соединения 2-10 пар проводов.

Чтобы избежать окисления проводов, медь следует пропаивать, а алюминий покрывать специальной токопроводящей пастой.

Как соединить медь и алюминий в электропроводке

Современная электрическая разводка в квартире или доме выполняется только медными проводами так гласит ПУЭ. Но в старых домах проводку делали чаще всего алюминиевым проводом и возникает ситуация, при которой необходимо соединить 2 провода из разного материала. И в этой статье вы узнаете, как соединить медный и алюминиевый провод разными способами.

Способы соединения медных и алюминиевых проводов

Можно ли скручивать медный провод с алюминиевым

Начнем с того, что можно ли соединять алюминиевые провода с медными, и не приведёт такое соединение к пожару? Ответ да, можно. Но давайте сперва ознакомимся с этими материалами.

Если задаться вопросом какая проводка лучше, медная или алюминиевая, то выбор конечно за медной. Это выходит из технической характеристики меди, сечение алюминиевого провода в тех же условиях приходится брать больше. Есть и минусы, медь дороже. Отличить медный провод от алюминиевого легче по цвету, медь имеет красноватый оттенок, алюминий — серый, белый.

Посмотрев на электротехнические показатели металлов, отпадает вопрос в том, что лучше проводит ток. Вот некоторые сведения:

• Удельное сопротивление: медь – 0,017 Ом·мм²/м, алюминий – 0,028 Ом·мм²/м.
• Теплоёмкость: меди — 0,385 Дж/гК, алюминия – 0,9 Дж/гК.
• Упругость материала: меди – 0,8%, алюминия – 0,6%.

Так почему нельзя скручивать медные и алюминиевые провода, ведь скрутка, особенно при небольшом сечении, является самым дешёвым вариантом в плане как средств, так и времени? Все дело в том что, эти материалы при соединении создают гальваническую пару.

Гальваническая пара — 2 металла разного рода, соединение которых между собой приведёт к повышенной коррозии. Именно такой гальванической парой являются медь и алюминий. Электрохимические потенциалы двух металлов слишком разные, поэтому скорая коррозия увеличит сопротивление в месте соединения и последует его нагрев. Более подробно о совместимости металлов указано в ГОСТ 9.005-72. Ниже привожу таблицу с некоторыми данными по металлам:

Гальваническая совместимость мелталов

Добиться качественного контакта двух проводников можно разными способами (пайкой, применением простой клеммной колодки, более дорогих клемм WAGO или обыкновенного болта с гайкой).

Соединение проводов

Соединение алюминиевых и медных проводов между собой требует технологических решений, простой скрутки здесь недостаточно.

Способы соединения проводников с разными электрохимическими потенциалами:

• Посредством пайки. Но не простой пайки.
• С применением простых клеммников или дорогостоящих WAGO. Здесь экономить не стоит и если стоит вопрос, как правильно соединить медный и алюминиевый провода, то лучше взять WAGO. Преимущества данного производителя будут описаны далее.
• Используя болтовое соединение, у которого масса преимуществ: дешевизна, простота и возможность работы с проводами большого сечения.
• Опрессовкой гильзами. Требуется наличие специализированного инструмента.

Зажимы WAGO для стыковки алюминия и меди весьма популярны, так как их очень удобно использовать:

1. Щелчком отвести прижимные пластины в сторону.
2. Вставить в отверстия провода.
3. Поставить пластины на свои места, зажать.

Клемы WAGO для соединения медного провода с алюминиевым отличное решение

Но сейчас WAGO заставляет усомниться в своей репутации. По многочисленным отзывам, пружинящий контакт слабеет, что приводит к подгоранию клеммника и его скорой замене.

Скрутка проводов

Ранее упоминалась скрутка алюминиевого и медного провода как очень ненадёжный способ соединения, но иногда это единственная возможность быстрого восстановления энергоснабжения.

Пара советов перед выполнением скрутки:

• Перед скруткой медный провод следует хорошо залудить.
• Величина скрутки должна быть не менее 5 витков.
• После работы, место соединения надо защитить несколькими слоями изолирующей ленты или термоусадочной трубкой.

Пайка меди к клемнику

Можно спаять медь и алюминий между собой. Если с медью все понятно, то для пайки алюминия нужен специальный флюс. Некоторые электрики просто припаивают медный провод к клеммнику.

Флюс для алюминия

Клеммники

Перечень инструмента и расходных материалов электрика включает в себя клеммные колодки. Клеммники – медные или из латуни покрытые слоем никеля, рассчитанные под провода определённого сечения и покрытые слоем изолирующего пластика. Фиксацию проводов обеспечивают 2 небольших винта.

Соединяя клеммниками медь и алюминий следует правильно зажать винты-фиксаторы. Если их перетянуть, то можно повредить алюминиевые жилы, что не очень хорошо отразится на дальнейшей эксплуатации электропроводки. Поэтому необходимо найти золотую середину: затянуть не слишком туго, но добиться качественного контакта.

Болтовое соединение

Если под рукой нет клеммника, паяльника или WAGO, а сечение проводов достаточно большое, то добиться качественного можно обыкновенным болтом.

Для соединения двух проводов потребуется: болт, гайка, 3 шайбы. Последовательность действий:

1. На концах проводов сделать кольца, такого же диаметра, как и болт. Для удобства лучше использовать круглогубцы.
2. Одеть кольца на болт в таком порядке, чтобы они оказались между тремя шайбами.
3. Затянуть гайку и проверить качество соединения.
4. Нанести несколько слоёв изолирующей ленты.

Болтовое соединения алюминия и меди

Соединение «орешек»

«Орех» — это ещё одна разновидность клеммной колодки, чаще всего используемая для ответвления проводов большого сечения. Представляет собой 2 медных пластины, уложенных в пластиковый корпус.

Между пластинами помещают медный и алюминиевый провод, а также провод ответвления. Но использовать «орех» можно просто как соединительный элемент. После укладки проводников пластины стягиваются болтами. В качестве изоляции поверх всей конструкции одевается пластиковый корпус, состоящий из двух половин, для крепления которых используют стандартные винты.

Соединение «орех» подходит для всех видов уличных соединений и ответвлений

Опрессовка

Для этого метода вам потребуются специальные опрессовочные клещи и гильзы. Принцип соединения проводов гильзой очень прост: с одной стороны в гильзу вставляют алюминиевый провод, с другой медный, и обжимают с обеих сторон гильзу клещами. Существуют гильзы для проводов с большим сечением – от 16 мм 2 и до 300 мм 2 , но в этом случае потребуется специальный гидравлический пресс. Единственный недостаток опрессовки – высокая стоимость инструмента.

Специальная гильза для соединения алюминия и меди

Смазка

Для улучшения качества контакта можно использовать специальную смазку или пасту. Обычно это — кварцевазелиновая паста. Обычно ее используют для улучшения соединения именно алюминиевых проводов.

Но такую пасту можно применять при всех видах соединений (резьбовом, с помощью клеммников, опрессовкой), особенно, если соединение происходит на улице. Тогда на контакт воздействуют дополнительные факторы, существенно снижающие долговечность соединения. Хотя и применение смазки без изоляции вызывает сомнения.

Исходя из всего вышесказанного подбирайте подходящий для вас способ в зависимости от места соединения (улица, дом) и материальных возможностей.

Алюминиевая проводка в наши дни встречается еще очень часто. Она находится в основном в домах советской постройки, которые составляют большую часть жилого фонда нашей страны. А современные приборы и новая электропроводка состоит уже из медных жил. Поэтому хотите вы того или нет, но часто приходится соединять медные и алюминиевые провода. Их соединять можно, но это нужно делать правильно и качественно. Как это делать вы можете узнать из данной статьи.

Медь и алюминий имеют разные химические свойства, которые сказываются на качестве их соединения. При контакте с медью алюминий быстро окисляется под воздействием влаги, которая находится в воздухе. Также эти металлы имеют разное линейное расширение при изменении температуры. Из-за всего этого в местах соединения меди с алюминием образуется плохой контакт и соответственно появляется большое переходное сопротивление. В следствии этого начинает выделяться тепло, т.е. место соединения проводов греется, затем плавиться изоляция и может произойти ЧП. Это очень плохо и нужно у себя дома делать так, чтобы этого не происходило.

Из вышесказанного можно сделать следующие выводы, что для качественного соединения необходимо исключить:

• прямой контакт меди и алюминия;
• попадание воздуха в место соединения.

Как соединять медные и алюминиевые провода?

Существует несколько способов соединения:

• с помощью болта с гайкой и шайбами;
• с помощью винтовых зажимов ЗВИ;
• с помощью современных универсальных клемм;
• с помощью скрутки через слой нейтрального вещества;
• с помощью клеммника типа “Орех”.

Давайте ниже рассмотрим более подробно каждый способ соединения медных и алюминиевых проводов.

1. С помощью болта с гайкой и шайбами.

Этот способ соединения очень простой и доступный для каждого. Вам потребуется болт, гайка, несколько шайб или по желанию гроверных шайб. Тут поступаем так:

• зачищаем жилы ориентировочно на 2 см;
• делаем кольца из проводов по диаметру болта;
• берем болт, одеваем на него шайбу, затем кольцо медной жилы, опять шайбу, кольцо алюминиевой жилы, шайбу и затягиваем все это гайкой.
• все соединение изолируем изолентой.

Смотрите фото инструкцию:

Главное не забыть поставить промежуточную шайбу между медью и алюминием.

Количество соединяемых жил может быть разное. Оно ограничивается длиной болта. Провода из одного металла можно соединять без промежуточных шайб. Стоит отметить, что этот способ хорош для моножильных (жестких) кабелей.

Минусами такого соединения являются его громоздкость, что может не везде поместиться.

Также очень часто существующей длины алюминиевых проводов торчащих из распредкоробки бывает недостаточным для такого способа. Тогда приходится применять другие варианты соединения проводов.

Многие считают болтовое соединение медных с алюминиевыми проводами самым надежным. Однако в моей практике был случай совершенно противоположный. Смотрите фото ниже. Тут хорошо видно как все окислилось и изоляция сильно оплавилась. Данному соединению со слов хозяина всего два года.

2. С помощью винтовых зажимов ЗВИ.

Винтовые зажимы ЗВИ сегодня широко распространены. С их помощью подключаются большинство светильников и люстр.

Тут поступаем так:

• зачищаем провода на половину длины клеммы;
• вставляем их с разных сторон в клеммник;
• затягиваем болты.

Смотрите фото инструкцию:

Когда будете вставлять провода в зажим, то старайтесь чтобы медные и алюминиевые жилы не касались друг друга.

Здесь главное не переусердствуйте и не раздавите болтом полностью алюминиевый провод, так как он очень мягкий. Были случаи, когда хочется закрутить посильнее и надежнее, а в итоге получалось, что просто жилу расплющивали полностью и она отламывалась.

Данный способ соединения имеет право на жизнь, но лично мне он не очень нравится.

3. С помощью современных универсальных клемм.

Это популярные и вызывающие огромное количество споров клеммники Wago. Выпускаются специальные серии с контактной пастой Alu-plus. Данная паста предотвращает появление электролитической коррозии в месте контакта между алюминиевыми и медными проводами. Отличить данные клеммы можно по обозначению на упаковке “Al Cu”. Сюда относятся Wago следующих серий:

• 2273-242, 2273-243, 2273-244, 2273-245, 2273-248;
• 773-302, 773, 304, 773-306, 773-308;
• 273-503;
• 224-111, 224-122.

Снимаем изоляцию с жил на длину, указанную на самом клеммнике.

Вставляем каждый провод до упора в разные гнезда (отверстия). Через прозрачный корпус видно до конца ли зашла жила в клемму.

Такая серия Wago считается одноразовой. Вставили провода и если потом данное соединение не нужно, то его просто отрезаем. Хотя если аккуратно вращать в разные стороны жилы, то можно их вытащить. Вот только часть специальной смазки тоже удалится. На фото ниже видна данная смазка на проводах и видно ее отсутствие в двух отверстиях самого клеммника.

4. С помощью скрутки через слой нейтрального вещества.

Тут выполняется обычная скрутка двух проводов. Только сначала медную жилу необходимо покрыть свинцово-оловянным припоем. Так мы исключим прямой контакт алюминия с медью. Скрутку необходимо делать аккуратно, так как алюминиевый провод может сломаться даже при незначительной нагрузке. Затем данное соединение следует хорошо заизолировать. Отличным вариантом будет защита скрутки термоусадочной трубкой. Лично мне этот вариант не нравится и я не стал делать фото этого процесса. Хотя кто-то этим способом все-таки пользуется.

5. С помощью сжима ответвительного типа “Орех”.

Про данный вид соединения проводов я очень подробно писал в статье: Соединение проводов с помощью зажимов типа “орех”. Там вы узнаете каких размеров бывают данные клеммники, как правильно их выбрать и как ими нужно пользоваться. Поэтому здесь повторяться не буду, а просто выложу небольшую фото инструкцию.

Разбираем “орех” и зачищаем жилы на длину плашки.

Вставляем провода в плашку с разных сторон под специальные пазы. Между медью и алюминием обязательно должна присутствовать промежуточная пластина. Она исключает прямой контакт этих двух металлов. Затем затягиваем болты.

Соединение вставляем в диэлектрический корпус.

Закрываем корпус и ставим на место стопорные кольца.

Я старался объяснить как соединять медные и алюминиевые провода простым языком. У меня это получилось? 🙂

А вы каким способом соединяете медные и алюминиевые провода?

Не забываем улыбаться:

Судят электрика:
– Почему вы не бросились спасать прораба, когда его било током?
– Да, я даже и не подумал, что его бьёт током. Орал как обычно.

Специалисты давно пришли к мнению, что разность потенциалов больше 0,6 мВ уже опасна для соединений проводов. Долгосрочным такой контакт не назовешь. Что касается меди и алюминия, то между ними электрический потенциал равен 0,65 мВ, что выше нормы. Получается гальваническая пара, как в батарейке. Поэтому соединять их в электрической проводке не разрешается. Но что делать тем, у кого в квартире или доме схема разводки проводов алюминиевая? Есть несколько выходов.

Скрутка двух проводов

Самый старый вариант соединения электрических проводов – скрутка. Он же и самый простой. Возвращаемся к электрическим потенциалам металлов. У алюминия со свинцово-оловянным припоем разница потенциалов составляет 0,4 мВ, у меди с припоем всего лишь 0,25 мВ. Получается так, что если один из соединяемых проводов обработать этим припоем, то можно провести безопасное их соединение. Обычно припой наносят на медный провод.

Лудить можно и одножильный провод, и многожильный. Во втором случае жилы необходимо скрутить, при этом учитывается их количество. Для кабелей большого сечения лудить можно три жилы, для малых сечений (не больше 1 мм²) пять жил.

Но даже этот вариант соединения не дает стопроцентной гарантия, что контакт будет работать долго. Есть такое понятие, как линейное расширение металлов, то есть под действием температур они расширяются. При скрутке добиться плотного прижима проводов друг к другу не всегда получается. При расширении между ними образуются зазоры, которые уменьшают плотность примыкания. А это ведет к снижению токопроводящей величины. Вот почему скрутку сегодня используют редко.

Резьбовой контакт

Считается, что резьбовые соединения меди с алюминием – это самые надежные контакты, которые прослужат без проблем весь срок эксплуатации самих проводов. Простота соединения и возможность состыковать несколько кабелей в одном узле делают этот тип сегодня востребованным. Правда, его обычно используют для стыковки проводов большого сечения. Количество соединяемых электрических линий будет ограничено лишь длиною болта (винта).

Возвращаемся к электрическому потенциалу металлов и определяем, что между алюминием и сталью (из нее сделаны все элементы болтового соединения) разница потенциалов составляет 0,2 мВ, между медью и сталью – 0,45 мВ, что опять-таки меньше норматива. То есть, всем присутствующим в связке металлам окисление не грозит. Прочность соединения алюминиевых проводов с медными в данном случае обеспечивает хорошо проведенный зажим гайки. Между двумя жилами устанавливаются стальные шайбы, как ограничитель или разрыватель контакта.

Внимание! В процессе эксплуатации резьбового соединения необходимо позаботиться о том, чтобы под действием колебаний здания не произошло самопроизвольное откручивание гайки. Это приведет к ослаблению контакта. Поэтому под плоскую шайбу обязательно укладывается шайба Гровера.

Как провести правильно контакт резьбовым соединением

Чтобы правильно соединить алюминиевые и медные провода между собой, необходимо:

• Удалить изоляционный слой на длину, равную четырем диаметрам болта. Если используется болт М6, то длина открытого участка должна быть 24 мм.
• Если жилы уже имеют окисление на поверхности, то надо их очистить.
• Концы сворачиваются в кольца диаметром чуть больше диаметра болта.
• Теперь в последовательности надеваются на болт: простая плоская шайба, один любой провод, плоская шайба, второй провод, еще шайба плоская, шайба Гровера и гайка, которая закручивается до упора.

Обратите внимание, что для зажима таким способом проводов сечением не более 2 мм², можно использовать болт М4. Если медный провод обработан припоем, то между двумя жилами укладывать шайбу не обязательно. Конец многожильного медного кабеля надо обязательно обработать припоем.

Неразъемное соединение

Этот вид контакта похож на предыдущий, только оно является неразъемным. И если появляется необходимость добавить в него еще один провод, то придется соединение сломать и сделать его по-новому. По сути, этот контакт основан на зажиме клепки. Сам процесс производится при помощи специального инструмента, который называется заклепочник.

• Очищаются от изоляции концы, как и в предыдущем варианте.
• Делаются кольца чуть больше диаметра заклепки (максимальная его величина 4 мм).
• Сначала надевается алюминиевый конец.
• Затем плоская шайба.
• Медный конец.
• Еще одна шайба.
• Вставляют конец заклепки в заклепочник и сжимают рукоятки инструмента до щелчка, который говорит о том, что обрезка стального стержня произошла.

Контакт в клеммной колодке

Такой вид соединения медного и алюминиевого провода чаще всего используется в осветительных приборах. Колодки приходят в комплекте со светильниками. По надежности соединения они уступают резьбовым контактам, но это один из самых простых вариантов. Нет необходимости скручивать кольца, или лудить концы, проводить изоляцию. Надо зачистить провода на длину 5-10 мм и вставить в клеммные пазы устройства. Зажим производится винтом. Усилие приложить придется, особенно это касается алюминиевого провода.

Если с помощью клеммной колодки соединяются между собой медь с алюминием, то укладывать устройство под штукатурку нельзя. Оно может быть использовано только в закрытых коробах: в распределительной коробке или в колпаке светильника.

Клеммник

Обойти стороной переходник Wago никак нельзя. Это устройство немецкого производства, с помощью которого можно между собой соединять алюминий и медь без усилий и без инструментов. Единственное, что нужно сделать, это очистить концы проводников.

Клеммник Wago – пружинный прибор, в который вставляются жилы кабеля, и он автоматически их зажимает. Сегодня производитель предлагает два исполнения колодки: одноразовые (серия 773) и многоразовые (серия 222). В первом случае провода вставляются в клеммник и вытащить их оттуда можно только, сломав устройство. Второй вариант – это прибор, в состав которого входят рычажки. Поднимая или опуская их, можно зажать конец жилы или отпустить его. В каждом разъемном гнезде есть свой рычажок.

В одноразовый клеммник можно установить провода сечением не больше 2,5 мм² (он выдерживает ток до 10 А), в многоразовый не более 4 мм² (ток до 34 А).

Орехи

Еще одна конструкция, с помощью которой можно состыковать алюминий с медью. Состоит устройство из металлического соединительного элемента пластинчатого типа и пластикового корпуса, чем-то похожего на орех. Отсюда и название.

Принцип крепления, как у резьбового варианта. Только по конструкции это две пластины, которые прижимаются друг к другу четырьмя винтами. В одной из пластин в отверстиях нарезана резьба, на которую и накручиваются винты, сжимая пластины между собой. Соединяют орехом алюминий с медью так:

• Защищают концы проводников.
• Один вставляется с одной стороны в специально образованный паз между пластинами.
• С другой стороны, вставляется второй. Здесь важно, чтобы два провода (алюминиевый и медный) не соприкоснулись внутри соединительного устройства. Поэтому в состав ореха входит дополнительная пластина из стали, которая располагается между зажимными элементами. Так вот один провод необходимо расположить сверху этой пластины, второй под ней. Это и обеспечит отсутствие контакта между медным и алюминиевым проводами.
• Винты зажимаются до упора, что обеспечивает надежность контакта.
• Конструкция закрывается подпружиненным корпусом.

Сегодня производители предлагают большое разнообразие орехов, как по мощности, так и по размерам. Существуют варианты, в которых сам корпус не открывается, и вся начинка спрятана в нем и недоступна. Подключение производится путем вставления конца провода в гнездо, где он зажимается винтом. Есть орехи с зубчатым подключением, надо просто вставить проводник в паз, где произойдет сжатие при помощи зубьев, что обеспечит надежность контакта.

Возвращаясь к вопросам, можно ли соединять, и как правильно соединить медный и алюминиевый провода, нужно сделать обобщение, что вариантов-то немало. У каждого есть свои плюсы и минусы, но под необходимые требования можно выбрать один правильный, который создаст условия длительной эксплуатации электрической схемы разводки.

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

Лаборатория меди и алюминия – цифровое портфолио Дэвида

Что в конечном итоге произойдет, если поместить алюминий в хлорид меди?

Когда вы помещаете алюминий в хлорид меди, медь вместе с хлоридом разъедает алюминий. В результате химической реакции появляется заметный запах гари и слабый дым. Поскольку хлориды меди разрушают алюминий, алюминий приобретает темно-коричневый цвет.

Что происходит при добавлении аммиака в раствор хлорида алюминия и меди?

Когда мы добавляли аммиак в раствор хлорида алюминия и меди, он не оказал большого влияния на алюминий.Аммиак в основном превращал раствор меди в серовато-голубой цвет и загустил раствор.

Что происходит во время контрольной реакции?

В ходе контрольной реакции к 2 г хлорида меди добавляли 50 мл воды. После этого добавляли 10 мл аммиака. Когда к раствору добавляли аммиак, раствор превращался в темную и мутно-голубую смесь. Он также источал очень сильный запах аммиака.

Реакция экзотермическая или эндотермическая?

Экзотермическая реакция – это когда реакция вызывает выделение тепла.Эта реакция была экзотермической, потому что когда мы держали чашку в руках, она была очень теплой. «Въедание» алюминия, вызывающее запах гари и выделение тепла. Вы могли наблюдать и ощущать тепло чашки, что доказывает ее экзотермическую реакцию. Алюминий реагирует с хлоридом меди (II), CuCl ₂ , с образованием металлической меди и хлорида алюминия, AlCl ₃ .

Определить реагенты и продукты для эксперимента?

Реагентами этого эксперимента являются хлорид меди (II), CuCl ₂ и алюминий.Продукция: металлическая медь и хлорид алюминия, AlCl ₃ .

Напишите словесное уравнение реакции на основе приведенного выше утверждения?

Если сложить вместе хлорид меди (II), также известный как CuCl ₂ , и алюминий, получится металлическая медь и хлорид алюминия, также известный как AlCl ₃ .

Напишите уравнение, используя формулы для реагентов и продуктов?

Несбалансированный:
Cu (II) Cl ₂ + Al —-> AlCl ₃ + Cu

Сбалансированный:
3 CuCl ₂ + 2 Al ——> 2 AlCl ₃ + 3 Cu

Эми Сасс

Горелка для алюминия

Научное понятие: Когда хлорид меди подвергается воздействию алюминий разъедает и растворяет алюминий.Медный металл затем образуется из раствора ионов меди.

Материалы:

1. Хлорид меди или хлорид меди (II) (сульфат меди будет не работает в этой реакции)

2. 30 мл дистиллированной воды

3. Алюминиевая фольга

4. Стеклянная тарелка для пирога

Направление:

1. Просто посыпьте алюминиевый противень хлоридом меди. (предварительно накройте стеклянную тарелку фольгой).

2. Затем добавьте воды несколькими пипетками.

3. Наблюдайте, как вода шипит и алюминий “реагирует”. или растворились “.

Введение:

Мальчики и девочки, скольким из вас нравится писать секретные сообщения? своим друзьям. Хорошо, я знаю. Мы с друзьями любим химию и нам нравится писать друг другу секретные сообщения. Итак, мы решили писать секретные сообщения с помощью химии, вот как мы это сделали.

Пояснение:

Алюминиевая фольга содержит алюминиевый элемент как металл.В металлический алюминий реагирует с хлоридом меди (ионами), который разбрызгивается поверх фольги. Когда порошок хлорида (иона) меди реагирует с металлический алюминий, ионы и металл изменяют форму. Алюминий металл теперь становится ионом, который растворяется, ослабляя фольга. Хлорид меди становится металлом. Тогда кажется выгореть, исчезнуть или раствориться. Медь тогда становится металлом, который выглядит как темно-оранжевый цвет. То, что вы видите, является экзотермическим реакция. Экзотермическая реакция – это когда химическая реакция требует место, и тепло отдается.В этом случае подавался шипящий пар. выкл, который представляет собой водяной пар.

Это на самом деле то, что называется окислительно-восстановительным процессом или окислением / восстановлением. реакция. Металлический алюминий отдает электроны ионам меди. В результате алюминий потерял электроны и стал ионом, а медь приобретает электроны и становится металлом.

Al + Cu ⁺² иона —-> Al ⁺³ иона + Cu металл

Меры предосторожности:

Надевайте очки
Надевайте перчатки
Не проглатывайте никакие химические вещества

Удаление отходов:

Выбросьте алюминиевую фольгу
Промойте форму для пирога водой с мылом.

Ссылка: Неизвестно

Реакция сульфата алюминия и меди (II) | Эксперимент

В этом эксперименте ученики добавляют алюминиевую фольгу для приготовления пищи к раствору сульфата меди (II) и не наблюдают никакой реакции.Затем они добавляют и растворяют хлорид натрия, вызывая бурную реакцию замещения, которая демонстрирует реакционную способность алюминия. Раствор сильно нагревается, алюминий растворяется, и становится видна красная медь.

Практический урок может занять около 30 минут. Флексикам будет хорошо работать, если это будет сделано в качестве демонстрации и позволит учащимся получить более четкое представление о том, что происходит.

Оборудование

Аппарат

• Защита глаз (очки)
• Колба коническая, 100 см ³

Химическая промышленность

• Алюминиевая фольга, 2 см x 2 см
• Раствор сульфата меди (II), 0.8 M (ВРЕДНО), 20 см ³
• Натрия хлорид, 2–3 г

Примечания по технике безопасности, охране труда и технике

• Ознакомьтесь с нашим стандартным руководством по охране труда и технике безопасности.
• Используйте защитные очки (очки) и одноразовые нитриловые перчатки.
• Алюминиевая фольга, алюминий – см. CLEAPSS Hazcard HC001A.
• Раствор сульфата меди (II), CuSO ₄ (водн.), 0,8 M (ВРЕДНО, ОПАСНО ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ) – см. CLEAPSS Hazcard HC027c и CLEAPSS Recipe Book RB031.
• Хлорид натрия, NaCl (-ы), (поваренная соль) – см. CLEAPSS Hazcard HC047b.
• Перед утилизацией убедитесь, что алюминиевая фольга полностью израсходована реакцией, чтобы предотвратить продолжение экзотермической реакции в мусорном баке. Используйте много раствора сульфата меди (II) и хлорида натрия, чтобы обеспечить полную реакцию.

Процедура

Показать в полноэкранном режиме

1. Отмерьте примерно 20 см ³ раствора сульфата меди (II) в коническую колбу.
2. Добавьте квадрат алюминиевой фольги.
3. Обратите внимание на признаки реакции.
4. Добавьте лопатку хлорида натрия и перемешайте до растворения.
5. Обратите внимание на изменения. Если ничего не происходит, добавьте еще хлорида натрия. Произошло ли вытеснение меди из сульфата меди (II)?

Вопросы учащихся и примерная таблица

1. Происходит ли какая-либо реакция перед добавлением хлорида натрия?
2. После добавления хлорида натрия алюминий проявляет большую или меньшую реакционную способность?
3. Как соль влияет на это изменение?
4. Напишите «да» или «нет», чтобы заполнить приведенную ниже таблицу.

Наблюдения	Перед добавлением хлорида натрия	После добавления хлорида натрия
Наблюдаемые пузырьки
Изменение цвета
Изменение температуры
Медь под наблюдением

Учебные заметки

Алюминий не проявляет своей истинной реакционной способности до тех пор, пока не будет нарушен оксидный слой. Хлорид натрия нарушает этот оксидный слой. Царапины на поверхности оксидного слоя позволяют ионам хлорида реагировать с алюминием, что влияет на когезионную способность оксидного слоя. Это позволяет взаимодействовать с сульфатом меди (II). Напомните учащимся, как выглядит медь, чтобы они знали, что ищут.

Ответы на вопросы студентов

1. Алюминий менее реактивен, чем медь. Алюминиевая фольга не может вытеснить медь из раствора сульфата меди (II).
2. Алюминий более реактивен, поскольку вытесняет медь. Алюминий + сульфат меди (II) → медь + сульфат алюминия
3. Царапины на поверхности оксидного слоя позволяют ионам хлорида реагировать с алюминием, что влияет на когезионную способность оксидного слоя. Это позволяет проводить простую обменную реакцию с сульфатом меди (II). Защитный оксидный слой образует мгновенно алюминий, подвергающийся воздействию воздуха.

Дополнительная информация

Это ресурс из проекта «Практическая химия», разработанного Фондом Наффилда и Королевским химическим обществом.Этот сборник из более чем 200 практических занятий демонстрирует широкий спектр химических концепций и процессов. Каждое упражнение содержит исчерпывающую информацию для учителей и технических специалистов, включая полные технические заметки и пошаговые инструкции. Практическая химия сопровождает практическую физику и практическую биологию.

© Фонд Наффилда и Королевское химическое общество

Проверено на здоровье и безопасность, 2016 г.

Случай металлического алюминия в РЕДОКС-реакциях однократного замещения

Реакции замещения являются важным способом демонстрации ряда реакционной способности металлов.Я пробовал много разных методов для демонстрации или проведения реакций замещения на протяжении многих лет со смешанными результатами в отношении одного конкретного металла, алюминия. Исходя из моего опыта, поведение алюминия при реакциях смещения часто сбивает студентов с толку. В свете этого я представил трюк, связанный с реакциями замещения алюминия, который, надеюсь, поможет студентам понять и запомнить (так сказать, «запомнить») эти реакции.

Для проведения реакции из квадратного куска фольги изготавливают небольшую алюминиевую лодочку (около 5 см ² ).Сверху добавляется сухой порошок нитрата меди (около 1 г, количество указывать не обязательно). Затем из пластиковой пипетки капают несколько капель (примерно 5-6) воды, чтобы смочить порошок. Никакой реакции не наблюдается даже после ожидания одной или двух минут (Рисунок 1, слева). Эксперимент повторяется с использованием хлорида меди вместо нитрата меди. Практически сразу алюминиевая фольга распадается, выделяя в воздух газ (шипение) и водяной пар (рис. 2, в центре)! Реакция очень экзотермическая и внезапная.Красный / коричневатый цвет ppt. (металлическая медь) оставлено: ¹

2 Al

_(с) + 3 CuCl _{2 (водн.)} → 2 AlCl _{3 (водн.)} + 3 Cu _(с)

серебристый зелено-синий бесцветный красный / коричневый

Шипение происходит из-за образования газообразного водорода в реакции между алюминиевой фольгой и ионами водорода, присутствующими в растворе: ¹

2 Al

_(s) + 6 H ⁺ _(водн.) → 2 Al ³⁺ _(водн.) + 3 H _{2 (g)}

Для этого трюка изготавливается еще один кусок фольги, но в этом случае используется оловянная фольга (которая очень похожа на алюминиевую фольгу).Перед тем как проделать фокус, я задаю несколько вопросов: почему нитрат меди не реагирует? Это была алюминиевая фольга? Была ли использована другая соль меди? Чтобы ответить на вопросы, эксперимент с нитратом меди повторяется (на этот раз с оловянной фольгой), и, конечно же, экзотермическая реакция происходит в течение нескольких секунд (рис. 1, справа). Вырабатывается так много тепла, что нитрат может разлагаться с выделением коричневого токсичного газообразного диоксида азота, и он может даже загореться, если форму лодки свернуть в форму сигары.

Sn

_(s) + Cu (NO ₃ ) _{2 (водн.)} → Sn (NO ₃ ) _{2 (водн.)} + Cu _(s)

серебристо-синий бесцветный красный / коричневый

Кроме того, газообразный водород выделяется, как и раньше, предположительно из-за реакции между оловом и протонами:

2 Sn

_(s) + 4 H ⁺ _(водн.) → 2 Sn ²⁺ _(водн.) + 2 H _{2 (g)}

Рисунок 1 – Алюминиевая фольга с раствором нитрата меди II (слева) и с

Раствор хлорида меди II (в центре).Оловянная фольга реагирует с раствором нитрата меди II (справа).

К настоящему времени на меня смотрело много недоумевающих лиц. Затем я раскрываю «хитрость»: я вступил в реакцию с нитратом меди олова, а не алюминия! После раскрытия этого студентам начинается настоящая детективная работа. Я объясняю студентам, что металлический алюминий имеет внешний слой из очень инертного оксида алюминия, ² , в то время как олово не имеет такого слоя. Чтобы металлический алюминий прореагировал, через оксидный слой алюминия необходимо проникнуть. ² Хлорид-ионы (бромид-ионы тоже работают) действуют как катализатор, который позволяет проникать в слой оксида алюминия, позволяя протекать реакции с ионом меди.

На видео ниже показан эффект добавления воды в смесь Cu (NO ₃ ) _{2 ( s )} с Al _(s) , CuCl _{2 ( s )} с Al _{( с )} и Cu (NO ₃ ) ₂ с Sn _{( с )} .

Случай металлического алюминия в видео с однократной заменой окислительно-восстановительных реакций от ChemEd Xchange на Vimeo. *

* Формула для нитрата меди II в реакции справа должна быть Cu (NO ₃ ) ₂ .

ССЫЛКИ

1. Flinn Scientific ChemFax, снова фольга: алюминий теряет медь, 2017.

2. Flinn Scientific ChemFax, снова сорвано: реакции однократной замены, 2016 г.

Химическая реакция алюминиевой фольги в растворе CuCl2

Я согласен с моими коллегами в том, что это, скорее всего, медь.Однако, учитывая, что мы начинаем с кислого раствора хлорида меди и, вероятно, есть некоторое воздействие кислорода либо из исходной воды, либо из-за контакта с воздухом, может иметь место немного больше химии, точнее, электрохимии (или отображения поверхностного анода / катодный механизм). Известно, что следующая реакция протекает, например, с одновалентной, черной и, вероятно, с другими переходными металлами (Mn, Co, Ce, Cr, …) в кислых растворах в присутствии кислорода:

Cu (l) / Fe (ll) + 1/4 O2 + H + -> Cu (ll) / Fe (lll) + ½ h3O

Источник для приведенного выше уравнения для железа (который полностью доступен в виде файла HTML по адресу https: // wwwbrr.cr.usgs.gov/projects/GWC_coupled/phreeqc/html/final-78.html и, соответственно, комментарии на https://pubs.acs.org/doi/10.1021/es0501058), а для меди см., например, Уравнение (7) на https://en.wikipedia.org/wiki/Dicopper_chloride_trihydroxide.

Я бы переписал приведенную выше реакцию, учитывая склонность некоторых переходных металлов (например, меди) к образованию основных солей, следующим образом:

4 Cu (l) + O2 + 2 H + -> 4 Cu (ll) + 2 OH-

Для студентов колледжей и исследователей я обнаружил интересный путь радикальной химии, лежащий в основе этой реакции, используя приложение «Влияние аэрозолей на химию атмосферных микрогазов: тематическое исследование пероксидных радикалов» Х.Liang1, ZM Chen1, D. Huang1, Y. Zhao1 и ZY Li, ссылка: https://www.google.com/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://www.atmos-chem-phys. net / 13/11259/2013 / acp-13-11259-2013-complement.pdf & ved = 0ahUKEwj64JTh5ejMAhVCHR4KHegXCu8QFggcMAE & usg = AFQjCNGZWxTNxFPmgaT1bARYjO08w2_wIg & sigIVUH5: GYV2_WIg:

R24 O2 (водн.) + Cu + → Cu2 + + O2− (k = 4,6xE05)

R27 O2− + Cu + + 2 H + → Cu2 + + h3O2 (k = 9,4xE09)

R25 h3O2 + Cu + → Cu2 + + OH + OH− (k = 7.0 xE03)

R23 OH + Cu + → Cu2 + + OH− (k = 3,0 × E09)

Чистая реакция снова: 4 Cu + + O2 + 2 H + → 4 Cu2 + + 2 OH-

Теперь, что касается эксперимента, обсуждаемого с Al / CuCl2, я подозреваю, что элементарная металлическая медь, особенно свежеосажденная, будет аналогичным образом реагировать, образуя покрытие из закиси меди при обычно медленном наблюдаемом окислении железа и металлической меди в кислой смеси воздух / СО2. так называемая реакция автоокисления металла (реакция R24 выше):

O2 (водн.) + 4 Cu / Fe = Cu (l) / Fe (ll) + • O2−

, что также является обратимой реакцией.При подкислении супероксид-радикальный анион (обозначаемый как O2-, • O2- или O2 • -, но, хотя последняя форма согласуется с соглашением, она может создавать значительные проблемы с читабельностью и возможным неправильным толкованием природы активных частиц) привести к h3O2 (реакция R27) и подать реакцию Фентона (или типа Фентона с медью) (см. R25 выше) с образованием соли трехвалентного или двухвалентного железа. Как следствие, описанная, казалось бы, наблюдаемая более темная окраска на самом деле может быть связана с присутствием Cu2O, а при низком pH и повышенном уровне кислорода могут образоваться более темные пятна CuO.

При температурах выше 65 C в одном исследовании (см. Полностью доступную статью в формате pdf на https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0001616069

7) говорится о «прибытии электронов на границу раздела оксид-газ. термоэлектронной эмиссией в качестве шага управления скоростью », где я ожидал бы, что это приводит к супероксидному анион-радикалу через:

e- (водн. ) + O2 (водн.) = • O2−

И в другом исследовании также реакция:

e- (водн.) + H + = • H

, где протон водорода (образованный из водяного пара), по-видимому, занимает поверхностные вакансии Cu, образованные из основных дефектов, связанных с Cu2O (см. Обсуждение Ванга и Чо на https: // www.jstage.jst.go.jp/article/isijinternational/49/12/49_12_1926/_pdf).

Я также хотел бы отметить, что атмосферный супероксид плюс водяной пар, из-за изменения диэлектрической проницаемости среды, • O2- становится в основном в виде • HO2 (протон, очевидно, легко передается водой). Кроме того, последний гидропероксидный радикал является не только медленным предшественником h3O2 (и возможной реакцией фентонового типа, указанной выше для R25) через реакцию:

• HO2 + • HO2 = h3O2 + O2

, но также недавно признанный как кислотный радикал сам по себе (см. «Радикально-повышенная кислотность: почему бикарбонат, карбоксил, гидропероксил и родственные радикалы такие кислые» на https: // pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpca.7b08081?src=recsys&journalCode=jpcafh).

Химия с минимальными затратами ресурсов, Часть 1 | Chem13 News Magazine

Преамбула

С 2003 года я работаю волонтером в Королевском университете Пномпеня в Камбодже как во время летних каникул, так и во время двух отпусков по стипендии. Мои студенты изучают химию в университете и посещают практические демонстрационные семинары. Многие из тех, кто посещает мои семинары, станут учителями химии в государственных школах, а спрос на место настолько высок, что проводится лотерея.Кафедра химии ежегодно предоставляет мне двух помощников-волонтеров, и с их помощью я провел практические демонстрационные семинары в трех региональных педагогических центрах для более чем 110 преподавателей-стажеров. Был очень восторженный отклик на просьбы о проведении еще многих семинаров как от стажеров, так и от региональных тренеров.

Эти стажеры-преподаватели не хотят демонстраций, в которых используются дорогостоящие реактивы, и не хотят «ярких» демонстраций, в которых нет основополагающей химии. Поэтому я сосредоточился на использовании местных бесплатных / недорогих материалов для преподавания химии в школах, которые часто не имеют водопровода, электричества, научных лабораторий или принадлежностей.

В этой серии, в которой я надеюсь, что другие внесут свой вклад, я представлю некоторые эксперименты, которые, как я считаю, возможны даже в самых отдаленных районах развивающейся страны. Что меня особенно интересует, так это то, что одна демонстрация может выполнять несколько ролей. Один такой случай я описал в статье несколько лет назад. ¹ Демо, о котором я расскажу, является еще одним примером.

DEMO …. Алюминий проигрывает меди

²

Алюминиевая фольга и сульфат меди (II) – два легко доступных товара на камбоджийских рынках. ³ Для этой демонстрации лучше подходит хлорид меди (II), если он доступен; однако, если используется сульфат меди (II), необходимо добавить ложку поваренной соли.

Слабо смятый шарик из алюминиевой фольги (15 см × 30 см) помещают примерно в 300 мл 1 моль л раствора ^-1 хлорида меди (II) (или такой же концентрации сульфата меди (II) с ложкой столовой соль).В течение нескольких минут можно увидеть, как частицы меди начинают формироваться на алюминиевом шаре, видно пузырение, и реакционный сосуд становится очень горячим. В течение часа замечается большое количество меди.

Прежде всего, эту реакцию можно использовать, чтобы очень наглядно проиллюстрировать одиночную реакцию замещения (замещения) и предоставить хороший пример уравновешивания химического уравнения:

2Al (т.) + 3CuCl ₂ (водн.) → 2AlCl ₃ (водн.) + 3Cu (т.)

Реакция является иллюстрацией ряда активности, и в качестве расширения можно вывести чистое ионное уравнение:

2Al (s) + 3Cu ²⁺ (водн.) → 2Al ³⁺ (водн.) + 3Cu (s)

И, исходя из чистого ионного уравнения, можно развить окислительно-восстановительную концепцию, согласно которой реакция может быть представлена ​​как две полураакции, включающие восстановление и окисление:

Al (тв. ) → Al ³⁺ (водн.) + 3e ^–

Cu ²⁺ (водн.) + 2e ^– (водн.) → Cu (s)

Как показано на фотографии ниже, другое расширение – использование реакции для иллюстрации принципов ограничения реагента путем проведения параллельных реакций, одна с избытком иона меди (II), а другая – с избытком металлического алюминия.

Фото: реакция металлического алюминия с ионом меди (II). Левый стакан с избытком иона меди (II). Правый стакан с избытком металлического алюминия.

Дополнительные пояснения

Для более углубленного изучения химии можно количественно оценить окислительно-восстановительный процесс, сравнивая потенциалы восстановления двух металлов:

Al ³⁺ (водн.) + 3e ^– → Al (s) E ^o = -1.66 В

Cu ²⁺ (водн.) + 2e ^– → Cu (s) E ^o = +0,34 В

Отдать:

Al (тв.) → Al ³⁺ (водн.) + 3e ^– E ^o = +1,66 В

Cu ²⁺ (водн.) + 2e ^– → Cu (s) E ^o = +0,34 В

Сумма:

2Al (s) + 3Cu ²⁺ (водн.) → 2Al ³⁺ (водн.) + 3Cu (s) E ^o = +2.00 В

Спонтанная реакция.

Почему стакан становится горячим? У термохимии есть ответ. Мы можем записать две полуреакции в терминах энтальпии образования:

Al (s) → Al ³⁺ (водн.) + 3e ^– ΔfH ^o = −538 кДж моль ⁻¹

Cu (т) → Cu ²⁺ (водн.) + 3e ^– ΔfH ^o = +65 кДж моль ⁻¹

Таким образом, реальной движущей силой реакции является очень экзотермическое образование акватированного иона алюминия.

На первый взгляд это кажется неожиданным, учитывая, что в газовой фазе трехкратная ионизация атома алюминия невероятно эндотермична. Ответ заключается в том, что в водном растворе существует крошечный ион алюминия с высоким зарядом, окруженный шестью молекулами воды, [Al (OH ₂ ) ₆ ] ³⁺ (водн.). Частично отрицательные (δ-) атомы кислорода каждой из шести молекул воды чрезвычайно сильно притягиваются к иону алюминия 3+ (возможность ввести полярность ковалентных связей и ион-дипольных взаимодействий).Таким образом, образование ионов в воде является сильно экзотермическим, и, как следствие, общая реакция экзотермична.

Вследствие экзотермичности, поскольку любое изменение энтропии невелико (газы не образуются и не расходуются), реакция имеет отрицательное (спонтанное) изменение свободной энергии и соответствующую положительную (спонтанную) чистую E ^o (как показано выше) .

Тайна хлорид-иона

В качестве продолжения этого эксперимента можно показать, что не происходит реакции алюминия с сульфатом меди (II) до тех пор, пока в раствор не будет добавлен хлорид-ион.Таким образом, ион хлорида должен играть активную роль в процессе в качестве катализатора. Так что, на первый взгляд, можно оставить все как есть.

Однако, согласно теории столкновений, химические реакции обычно происходят, когда два вещества взаимодействуют одновременно (для некоторых реакций необходимы столкновения трех тел). В общем ионном уравнении, написанном выше, два атома алюминия и три иона меди (II) взаимодействуют вместе. Таким образом, на поверхности алюминия должна происходить серия стадий реакции.

Хотя поверхностные реакции часто бывают сложными, необходимость хлорид-ионов, кажется, дает ключ к разгадке.Было предложено несколько гипотез, большинство из которых маловероятны. ⁴ Одно из объяснений, которое ранее не рассматривалось, относится к процессу реакции, в котором ион меди (II) будет прилипать к поверхности металлического алюминия. Первым вероятным шагом будет восстановление меди (II) до меди (I) на алюминии. Но соединения меди (I) очень нерастворимы, и слой оксида или сульфата меди (I), возможно, может образоваться на поверхности алюминия, препятствуя дальнейшей реакции.Однако в присутствии хлорид-иона образуется растворимый ион дихлоридкупрата (I), [CuCl ₂ ] ^– (водн.), Что позволяет постепенному продолжению восстановления до металлической меди (0).

Проблема пузыря

Как отмечалось выше, добывается небольшое количество газа. Объяснение заключается в том, что раствор ионов меди (II) является слабокислым и, следовательно, существует небольшая доля окисления алюминия ионами водорода:

2Al (т.) + 6H ⁺ (водн.) → 2Al ³⁺ (водн.) + 3H ₂ (г)

Это хорошее объяснение – насколько это возможно.Учителя, вероятно, оставят объяснение на этом этапе. Но всегда может быть очень любопытный студент, который захочет узнать, почему и как ион меди (II) является кислым. Ответ сводится к тому факту, что водный ион меди (II) также окружен молекулами воды, но гораздо слабее, чем молекулы вокруг иона алюминия. Ион водорода (или, точнее, ион гидроксония) может быть потерян в равновесии, которое находится намного левее, но которое производит достаточно иона гидроксония, чтобы вызвать небольшую часть реакции:

[Cu (OH ₂ ) ₆ ] ²⁺ (водн.) + H ₂ O (l) ⇌ [Cu (OH ₂ ) ₅ (OH)] ⁺ (водн. ) + H ₃ O ⁺ (водн.)

Комментарий

Эта реакция, в которой используются легкодоступные материалы, может быть использована в качестве основного для целого ряда химических процессов.Однако углубиться в химию не так просто, как можно было бы подумать! Тем не менее, для учителя химии будет мудро иметь базу знаний, выходящую за рамки основ, подготовленные для тех экстраординарных студентов, которые хотят понять, как и почему.

PART 2 содержит две демонстрации с использованием алюминиевых банок, гидроксида натрия, сульфата меди (II) и поваренной соли, которые обычно доступны на рынке.

Благодарности

Geoff Rayner-Canham, Grenfell Campus, Memorial University, Corner Brook NL, Канада, благодарит за сотрудничество со мной в разработке концептуальной основы и актуальности демонстраций.

Список литературы

1. М. Хаубен и Г. Райнер-Кэнхэм, «Реакция в мешке: объяснения для демонстрации эндотермического / экзотермического газообразования», Chem 13 News , страницы 14-15 (февраль 1996 г.).
2. https://www.flinnsci.com/media/622135/95000.pdf
3. Сульфат меди (II) имеет множество применений, чаще всего в качестве фунгицида и альгицида в сельском хозяйстве. См .: https://en.wikipedia.org/wiki/Copper(II)_sulfate#As_a_herbicide.2C_fungicide_and_pesticide
4. Одно из часто цитируемых объяснений состоит в том, что ион хлорида реагирует с поверхностным слоем оксида алюминия над металлическим алюминием с образованием тетрахлоридоалюминатного иона, [AlCl ₄ ] ^– (водн.) Иона, открывая реактивную поверхность металла для восстановления ионы меди (II).Однако это кажется маловероятным, отчасти потому, что концентрация хлорид-иона не должна быть особенно высокой, чтобы реакция могла происходить, однако для образования комплекса требуется высокая концентрация хлорид-иона. Что еще более важно, это противоречит здравому смыслу, поскольку лодки с алюминиевым корпусом, похоже, не реагируют на морскую воду.

Эксперимент «Битва металлов» – MEL Chemistry

В химии, как и в жизни, постоянная конкуренция. Некоторые металлы вытесняют другие из своих связей.В этом красочном эксперименте мы покажем вам главное правило смещения металлов на примере «битвы» между алюминием и медью.

Реактивы и оборудование:

• фольга алюминиевая;
• сульфат меди (II);
• натрия хлорид;
• вода дистиллированная;
• стакан.

Пошаговая инструкция

Сначала сделайте небольшую чашку из алюминиевой фольги и поместите в стакан.Затем налейте в эту чашку синий раствор сульфата меди (II) и прозрачный раствор хлорида натрия. Раствор становится зеленым. Через несколько секунд начнется бурная реакция с выделением газа и красно-коричневым осадком на поверхности алюминиевой фольги.