Metale is chemiese elemente wat die grootste deel van die periodieke tabel van D. I. Mendeleev uitmaak. In hierdie artikel sal ons so 'n belangrike fisiese eienskap soos digtheid oorweeg, en ook 'n tabel gee van die digtheid van metale in kg / m3.
Digtheid van materie
Voordat ons die digtheid van metale in kg/m3 behandel, kom ons maak kennis met die fisiese hoeveelheid self. Digtheid is die verhouding van liggaamsmassa m tot sy volume V in die ruimte, wat wiskundig soos volg geskryf kan word:
ρ=m / V
Die waarde wat bestudeer word, word gewoonlik aangedui deur die letter van die Griekse alfabet ρ (ro).
As verskillende dele van die liggaam verskillende massas het, kan jy die gemiddelde digtheid met behulp van die geskrewe formule bepaal. In hierdie geval kan die plaaslike digtheid aansienlik verskil van die gemiddelde.
Soos jy uit die formule kan sien, word die waarde van ρ uitgedruk in kg/m3in die SI-stelsel. Dit kenmerk die hoeveelheid van 'n stof wat in 'n eenheid van sy volume geplaas word. Hierdie eienskap is in baie gevalle die kenmerk van stowwe. Dus, vir verskillende metale, die digtheid in kg / m3is anders, sodat hulle geïdentifiseer kan word.
Metale en hul digtheid
Metaalmateriaal is vaste stowwe by kamertemperatuur en atmosferiese druk (kwik is die enigste uitsondering). Hulle het hoë plastisiteit, elektriese en termiese geleidingsvermoë en het 'n kenmerkende glans in die gepoleerde toestand van die oppervlak. Baie eienskappe van metale word geassosieer met die teenwoordigheid van 'n geordende kristalrooster waarin positiewe ioniese kerne by die nodusse sit, wat met mekaar verbind is deur middel van 'n negatiewe elektrongas.
Wat die digtheid van metale betref, dit verskil baie. Dus, die minste digte is die alkali-ligmetale, soos litium, kalium of natrium. Byvoorbeeld, die digtheid van litium is 534 kg/m3, wat amper die helfte van water is. Dit beteken dat litium-, kalium- en natriumplate nie in water sal sink nie. Aan die ander kant het oorgangsmetale soos renium, osmium, iridium, platinum en goud 'n groot digtheid, wat 20 of meer keer die ρ van water is.
Die tabel hieronder toon die digtheid van metale. Alle waardes verwys na kamertemperatuur in g/cm3. As hierdie waardes met 1 000 vermenigvuldig word, kry ons ρ in kg/m3.
Hoekom is daar hoëdigtheid metale en lae digtheid metale? Die feit is dat die waarde van ρ vir elke spesifieke geval deur twee hoof bepaal wordfaktore:
- Kenmerk van die kristalrooster van die metaal. As hierdie rooster atome in die digste pakking bevat, sal die makroskopiese digtheid daarvan hoër wees. FCC- en hcp-roosters het die digste pakking.
- Fisiese eienskappe van die metaalatoom. Hoe groter die massa en hoe kleiner die radius, hoe hoër is die waarde van ρ. Hierdie faktor verklaar waarom hoëdigtheid metale chemiese elemente is met 'n hoë getal in die periodieke tabel.
Eksperimentele bepaling van digtheid
Sê nou ons het 'n stuk onbekende metaal. Hoe kan jy die digtheid daarvan bepaal? Deur die formule vir ρ te onthou, kom ons by die antwoord op die vraag wat gevra is. Om die digtheid van die metaal te bepaal, is dit genoeg om dit op enige balans te weeg en die volume te meet. Dan moet die eerste waarde gedeel word deur die tweede, onthou om die korrekte eenhede te gebruik.
As die geometriese vorm van die liggaam kompleks is, sal dit nie maklik wees om sy volume te meet nie. In sulke gevalle kan jy die wet van Archimedes gebruik, aangesien die volume van die verplaasde vloeistof wanneer die liggaam gedompel word presies gelyk aan die gemete volume sal wees.
Die metode van hidrostatiese gewigte, wat aan die einde van die 16de eeu deur Galileo uitgevind is, is ook gebaseer op die gebruik van die wet van Archimedes. Die kern van die metode is om liggaamsgewig in lug en dan in vloeistof te meet. As die eerste waarde aangedui word deur P0, en die tweede deur P1, dan word die metaaldigtheid in kg/m3 bereken deur die volgende te gebruik formule:
ρ=P0 ρl / (P0 - P 1)
Waar ρl die digtheid van die vloeistof is.
Teoretiese definisie van digtheid
In die tabel hierbo van die digthede van chemiese elemente, is die metale waarvoor die teoretiese digtheid gegee word in rooi gemerk. Hierdie elemente is radioaktief, en hulle is kunsmatig in klein hoeveelhede verkry. Hierdie faktore maak dit moeilik om hul digtheid akkuraat te meet. Die waarde van ρ kan egter suksesvol bereken word.
Die metode van teoretiese bepaling van digtheid is redelik eenvoudig. Om dit te doen, moet jy die massa van een atoom, die aantal atome in die elementêre kristalrooster en die tipe van hierdie rooster ken.
Kom ons neem byvoorbeeld 'n berekening vir yster. Sy atoom het 'n massa van 55,847 amu. Yster onder kamertoestande het 'n bcc-rooster met 'n parameter van 2,866 angstrom. Aangesien daar twee atome per elementêre bcc-kubus is, kry ons:
ρ=255, 8471, 6610-27 / (2, 8663 10 -30)=7,876 kg/m3
As ons hierdie waarde met die tabel een vergelyk, kan ons sien dat hulle slegs in die derde desimale plek verskil.
