Varje elev som är bekant med det periodiska systemet vet att mängden metaller i det utgör de flesta av de kemiska grundämnena. En av de viktiga fysiska egenskaperna för dem är densitet. Beakta detta värde i artikeln och ge en tabell över densiteten för metaller och legeringar.
Vad är densitet
Om du tar samma volymer plast och stål blir den första mycket lättare än den andra. Omvänt kommer en plastbit att ha exakt samma vikt som en bit stål om den är mycket större i volym. Anledningen till dessa skillnader är en sådan fysisk storhet som densitet. Formeln för att beräkna den är som följer:
ρ=m/V.
Här är m kroppens massa, V är dess volym. Den grekiska bokstaven ρ (rho) används ofta för att beteckna densitet. Det följer av formeln att måttenheterna i SI är kilogram per kubikmeter (kg/m3). Icke-systemiska enheter kan också användas, såsom g/cm3 eller g/l (för vätskor).
Vad är metaller
Innan vi ger en tabell över metallers densitet, låt oss förklara vilket ämne vi pratar om. Metalliska material skiljer sig från icke-metaller i hög termisk och elektrisk ledningsförmåga och duktilitet. Dessa är deras huvudsakliga utmärkande egenskaper. Det finns också mindre egenskaper, som att ha en karakteristisk metallglans, formbarhet och låg elektronegativitet för sina atomer.
Alla metaller under normala förhållanden finns i fast form. Det enda undantaget är kvicksilver, för vilket kristallisationstemperaturen är -39oC. Fast metall finns i form av ett kristallgitter. Den senare är en samling atomer som är organiserade i rymden på ett visst geometriskt sätt. Varje rent (enkomponent) metalliskt material finns i en av tre typer av kristallgitter under givna förhållanden. Det här är följande rutnät:
- Face Centred Cubic (FCC).
- Body Centred Cubic (BCC).
- Hexagonal tätpackad (hcp).
Om förhållandena (temperatur, tryck) ändras, kan metallen gå från ett till ett annat kristallint tillstånd. Ett klassiskt exempel är övergången från bcc järn till fcc när temperaturen sjunker under 1392oC, eller när den stiger över 911oC.
Metaldensitetstabell
Tätheten av metaller bestäms av två huvudfaktorer:
- Typen av kristallgitter och de interatomära avstånden i det.
- En atoms massakemiskt element.
Tabell över densitet för metaller och andra grundämnen ges nedan.
Här är siffror i g/cm3. För att metalldensitetstabellen ska uttryckas i kg / m3 är det nödvändigt att multiplicera motsvarande värde med 1000. Tabellen visar att metaller har mycket olika densitet. De kan vara lättare än vatten (natrium, litium, kalium) eller mycket tunga (iridium, osmium, platina, guld).
Densitet av legeringar
Legeringar är flerkomponentsämnen, till exempel är stål en legering av järn och kol. Kristallstrukturen hos legeringar är mer komplex än för rena metaller. För stål, som består av järn och kolatomer, finns det flera möjligheter för deras inbördes arrangemang (fast lösning av kol i bcc eller fcc järn, bildandet av en speciell fas - cementit, bildandet av grafitinneslutningar och några andra).
När det gäller densiteten hos legeringar kan den i många fall uppskattas med följande enkla formel:
ρ=∑imi/∑iV i.
Där i är numret på komponenten i legeringen. Om detta uttryck tillämpas på en tvåkomponentslegering kan följande formel erhållas:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Där ρ1 och ρ2 är densiteterna för motsvarande komponenter, x är massfraktionen av den första komponenten i legering. Det är definieratalltså:
x=m1/(m1+ m2).
Tabell över densitet för vissa legeringar i ton per kubikmeter ges nedan.
Eftersom varje legering till övervägande del innehåller en komponent (stål - järn, brons - koppar, nikrom - nickel och så vidare), är det inte förvånande att deras densitet ligger nära de för rena metaller.
