Metallide tihedus kg/m3: tabel. Tiheduse eksperimentaalne ja teoreetiline määramine

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-02 17:45

Metallid on keemilised elemendid, mis moodustavad suurema osa D. I. Mendelejevi perioodilisustabelist. Selles artiklis käsitleme sellist olulist füüsikalist omadust nagu tihedus ja esitame ka metallide tiheduse tabeli kg / m3.

Aine tihedus

Enne kui hakkame käsitlema metallide tihedust kg/m3, tutvume füüsikalise suuruse endaga. Tihedus on kehamassi m ja selle ruumala V suhe ruumis, mille saab matemaatiliselt kirjutada järgmiselt:

ρ=m / V

Uuritavat väärtust tähistatakse tavaliselt kreeka tähestiku tähega ρ (ro).

Kui erinevatel kehaosadel on erinev mass, siis saate kirjaliku valemi abil määrata keskmise tiheduse. Sel juhul võib kohalik tihedus keskmisest oluliselt erineda.

Nagu valemist näha, väljendatakse ρ väärtust SI-süsteemis kg/m3. See iseloomustab aine kogust, mis on paigutatud selle mahuühikusse. See omadus on paljudel juhtudel ainete iseloomulik tunnus. Niisiis, erinevate metallide puhul tihedus kg / m3on erinev, võimaldades neid tuvastada.

Metallid ja nende tihedus

Metallmaterjalid on tahked ained toatemperatuuril ja atmosfäärirõhul (elavhõbe on ainus erand). Neil on kõrge plastilisus, elektri- ja soojusjuhtivus ning pinna poleeritud olekus iseloomulik läige. Paljud metallide omadused on seotud korrastatud kristallvõre olemasoluga, mille sõlmedes asuvad positiivsed ioonsüdamikud, mis on omavahel ühendatud negatiivse elektrongaasi abil.

Mis puudutab metallide tihedust, siis see on väga erinev. Seega on kõige vähem tihedad leeliskerged metallid, nagu liitium, kaalium või naatrium. Näiteks liitiumi tihedus on 534 kg/m3, mis on peaaegu poole väiksem vee tihedusest. See tähendab, et liitium-, kaalium- ja naatriumplaadid ei vaju vette. Teisest küljest on siirdemetallidel, nagu reenium, osmium, iriidium, plaatina ja kuld, tohutu tihedus, mis on 20 või enam korda suurem kui vee ρ.

Allpool olev tabel näitab metallide tihedust. Kõik väärtused viitavad toatemperatuurile g/cm³. Kui need väärtused korrutada 1000-ga, saame ρ ühikutes kg/m^3.

Miks on olemas suure tihedusega metallid ja madala tihedusega metallid? Fakt on see, et ρ väärtuse igal konkreetsel juhul määravad kaks peamisttegurid:

1. Metalli kristallvõre tunnus. Kui see võre sisaldab aatomeid kõige tihedamas pakendis, on selle makroskoopiline tihedus suurem. FCC ja hcp võredel on kõige tihedam tihendus.
2. Metalli aatomi füüsikalised omadused. Mida suurem on selle mass ja mida väiksem on raadius, seda suurem on ρ väärtus. See tegur selgitab, miks suure tihedusega metallid on perioodilisustabelis suure arvuga keemilised elemendid.

Tiheduse katseline määramine

Oletame, et meil on tükk tundmatut metalli. Kuidas saate määrata selle tihedust? Tuletades meelde ρ valemit, jõuame vastuseni esitatud küsimusele. Metalli tiheduse määramiseks piisab, kui kaaluda seda mis tahes kaalul ja mõõta mahtu. Seejärel tuleks esimene väärtus jagada teisega, pidades meeles kasutada õigeid ühikuid.

Kui keha geomeetriline kuju on keeruline, siis pole selle mahtu lihtne mõõta. Sellistel juhtudel võite kasutada Archimedese seadust, kuna keha sukeldamisel on väljatõrjutud vedeliku maht täpselt võrdne mõõdetud mahuga.

Hüdrostaatiliste raskuste meetod, mille 16. sajandi lõpus leiutas Galileo, põhineb samuti Archimedese seaduse kasutamisel. Meetodi olemus on kehamassi mõõtmine õhus ja seejärel vedelikus. Kui esimest väärtust tähistatakse P₀ ja teist P_{1, siis arvutatakse metalli tihedus kg/m3 kasutades järgmist. valem:}

ρ=P₀ ρ_l / (P₀ - P 1₎

Kus ρ_{l on vedeliku tihedus.}

Tiheduse teoreetiline määratlus

Ül altoodud keemiliste elementide tiheduste tabelis on punasega märgitud metallid, mille teoreetiline tihedus on antud. Need elemendid on radioaktiivsed ja neid saadi väikestes kogustes kunstlikult. Need tegurid muudavad nende tiheduse täpse mõõtmise keeruliseks. ρ väärtust saab aga eduk alt arvutada.

Tiheduse teoreetilise määramise meetod on üsna lihtne. Selleks peate teadma ühe aatomi massi, aatomite arvu elementaarkristallvõres ja selle võre tüüpi.

Võtame näiteks raua arvutuse. Selle aatomi mass on 55,847 amu. Toatingimustes kasutataval raual on bcc võre parameetriga 2,866 ongströmi. Kuna elementaarses bcc-kuubis on kaks aatomit, saame:

ρ=255, 8471, 6610^-27 / (2, 866³ 10 -30^{)=7,876 kg/m}3

Kui võrdleme seda väärtust tabeliga, näeme, et need erinevad ainult kolmanda kümnendkoha võrra.