Tetthet av metaller i kg/m3: tabell. Eksperimentell og teoretisk bestemmelse av tetthet

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 17:53

Metaller er kjemiske grunnstoffer som utgjør det meste av det periodiske systemet til D. I. Mendeleev. I denne artikkelen vil vi vurdere en så viktig fysisk egenskap som tetthet, og også gi en tabell over tettheten til metaller i kg/m3.

Materietetthet

Før vi tar for oss tettheten av metaller i kg/m3, la oss gjøre oss kjent med selve den fysiske mengden. Tetthet er forholdet mellom kroppsmasse m og volumet V i rommet, som kan skrives matematisk som følger:

ρ=m / V

Verdien som studeres er vanligvis angitt med bokstaven i det greske alfabetet ρ (ro).

Hvis forskjellige deler av kroppen har forskjellig masse, kan du ved å bruke den skriftlige formelen bestemme den gjennomsnittlige tettheten. I dette tilfellet kan den lokale tettheten avvike betydelig fra gjennomsnittet.

Som du kan se av formelen, er verdien av ρ uttrykt i kg/m3i SI-systemet. Det karakteriserer mengden av et stoff som er plassert i en enhet av volumet. Denne egenskapen er i mange tilfeller kjennetegnet for stoffer. Så, for forskjellige metaller, tettheten i kg / m3er annerledes, slik at de kan identifiseres.

metaller og deres tetthet

Metalliske materialer er faste stoffer ved romtemperatur og atmosfærisk trykk (kvikksølv er det eneste unntaket). De har høy plastisitet, elektrisk og termisk ledningsevne og har en karakteristisk glans i overflatens polerte tilstand. Mange egenskaper til metaller er assosiert med tilstedeværelsen av et ordnet krystallgitter der positive ioniske kjerner sitter ved nodene, forbundet med hverandre ved hjelp av en negativ elektrongass.

Når det gjelder tettheten til metaller, varierer den mye. Så de minst tette er alkali-lette metaller, som litium, kalium eller natrium. For eksempel er tettheten til litium 534 kg/m3, som er nesten halvparten av vann. Dette betyr at litium-, kalium- og natriumplater ikke vil synke i vann. På den annen side har overgangsmetaller som rhenium, osmium, iridium, platina og gull en enorm tetthet, som er 20 eller flere ganger ρ av vann.

Tabellen nedenfor viser tettheten til metaller. Alle verdier refererer til romtemperatur i g/cm³. Hvis disse verdiene multipliseres med 1000, får vi ρ i kg/m^3.

Hvorfor finnes det metaller med høy tetthet og metaller med lav tetthet? Faktum er at verdien av ρ for hvert enkelt tilfelle bestemmes av to hovedfaktorer:

1. Funksjon av krystallgitteret til metallet. Hvis dette gitteret inneholder atomer i den tetteste pakningen, vil dens makroskopiske tetthet være høyere. FCC- og hcp-gitter har den tetteste pakningen.
2. Fysiske egenskaper til metallatomet. Jo større masse og jo mindre radius, desto høyere er verdien av ρ. Denne faktoren forklarer hvorfor metaller med høy tetthet er kjemiske grunnstoffer med et høyt tall i det periodiske systemet.

Eksperimentell bestemmelse av tetthet

Anta at vi har et stykke ukjent metall. Hvordan kan du bestemme dens tetthet? Når vi husker formelen for ρ, kommer vi til svaret på spørsmålet. For å bestemme tettheten til metallet er det nok å veie det på en hvilken som helst balanse og måle volumet. Deretter skal den første verdien deles på den andre, og husk å bruke de riktige enhetene.

Hvis den geometriske formen på kroppen er kompleks, vil det ikke være lett å måle volumet. I slike tilfeller kan du bruke Arkimedes lov, siden volumet av den fortrengte væsken når kroppen er nedsenket vil være nøyaktig lik det målte volumet.

Metoden for hydrostatiske vekter, oppfunnet på slutten av 1500-tallet av Galileo, er også basert på bruken av Arkimedes lov. Essensen av metoden er å måle kroppsvekt i luft og deretter i væske. Hvis den første verdien er angitt med P₀, og den andre med P_{1, beregnes metalltettheten i kg/m3 ved å bruke følgende formel:}

ρ=P₀ ρ_l / (P₀ - P 1₎

Hvor ρ_{l er tettheten til væsken.}

Teoretisk definisjon av tetthet

I tabellen over over tetthetene til kjemiske elementer er metallene som den teoretiske tettheten er gitt for, markert med rødt. Disse grunnstoffene er radioaktive, og de ble oppnådd kunstig i små mengder. Disse faktorene gjør det vanskelig å måle tettheten nøyaktig. Verdien av ρ kan imidlertid beregnes.

Metoden for teoretisk bestemmelse av tetthet er ganske enkel. For å gjøre dette må du vite massen til ett atom, antall atomer i det elementære krystallgitteret og typen av dette gitteret.

La oss for eksempel ta en beregning for jern. Atomet har en masse på 55.847 amu. Jern under romforhold har et bcc-gitter med en parameter på 2,866 ångstrøm. Siden det er to atomer per elementær bcc-kube, får vi:

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

Hvis vi sammenligner denne verdien med tabell en, kan vi se at de bare skiller seg med tredje desimal.