Gostota kovin v kg/m3: tabela. Eksperimentalna in teoretična opredelitev gostote

Kovine so kemijski elementi, ki sestavljajo večino periodnega sistema. И. Mendelejev et al. V tem članku obravnavamo pomembno fizikalno lastnost kovin, gostoto, in podajamo tabelo tabela za gostoto kovin v kg/m3 .

Gostota snovi

Preden pridemo do bistva gostote kovine v kg/m3, se moramo najprej seznaniti s fizikalno količino. Gostota je razmerje med maso telesa m in njegovo prostornino V v prostoru, ki ga lahko matematično zapišemo na naslednji način

ρ = m / V

Zadevna količina je običajno označena s črko grške abecede ρ (ro).

Če imajo različni deli telesa različno maso, lahko za določitev povprečne gostote uporabimo zapisano formulo. se lahko lokalna gostota precej razlikuje od srednje gostote.

Kot je razvidno iz formule, je ρ izražen v kg/m³ v sistemu SI. Označuje količino snovi, ki jo lahko sprejme v svoji prostornini. Ta lastnost je v mnogih primerih značilna za snovi. Različne kovine imajo na primer različno gostoto v kg/m3, kar omogoča njihovo prepoznavanje.

Kovine in njihova gostota

Kovinski materiali so pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku trdne snovi (edina izjema je živo srebro). So zelo duktilni, električno in toplotno prevodni ter imajo značilen sijaj na polirani površini. Številne lastnosti kovin so posledica njihove urejene kristalne mreže, v vozliščih katere se nahajajo pozitivna ionska jedra, povezana z negativnim elektronskim plinom.

Gostota kovin je zelo različna, od. Najmanj goste so na primer alkalne lahke kovine, kot so litij, kalij ali natrij. Gostota litija je na primer 534 kg/m³, kar je manj kot polovica vrednosti za vodo. To pomeni, da se litijeve, kalijeve ali natrijeve plošče v vodi ne bodo potopile. Po drugi strani pa imajo prehodne kovine, kot so renij, osmij, iridij, platina in zlato, ogromno gostoto, ki je 20-krat ali več večja od gostote vode.

V nadaljevanju je tabela z gostotami kovin. Vse vrednosti ustrezajo sobni temperaturi v g/cm³. Če te vrednosti pomnožimo z 1 000, dobimo ρ v kg/m³.

Zakaj obstajajo kovine z visoko gostoto in kovine z nizko gostoto?? Dejstvo je, da vrednost ρ za vsak primer določata dva glavna dejavnika:

1. Značilnost kristalne rešetke kovin. Če bo ta rešetka vsebovala atome v najgostejšem možnem pakiranju, bo njena makroskopska gostota večja. Najgostejše pakiranje imata mreži HCC in HPC.
2. Fizikalne lastnosti atoma kovine. Večja kot je njegova masa in manjši kot je njegov polmer, večja je vrednost ρ. Ta dejavnik pojasnjuje, zakaj so kovine z visoko gostoto kemijski elementi z največjim številom v periodnem sistemu.

Eksperimentalna določitev gostote

Recimo, da imamo kos neznane kovine. Kako lahko ga določi gostota? Če se spomnimo na formulo za ρ, dobimo odgovor na zastavljeno vprašanje. Za določitev gostote kovine je dovolj, da jo stehtamo na tehtnici in izmerimo prostornino. Nato prvo vrednost delite z drugo in ne pozabite uporabiti pravilnih merskih enot.

Če je geometrija telesa zapletena, njegove prostornine ni mogoče enostavno izmeriti. V takih primerih se lahko sklicujemo na Arhimedov zakon, saj je prostornina tekočine, ki se premakne zaradi potopitve telesa, natančno enaka izmerjeni prostornini.

Na Arhimedovem zakonu temelji tudi metoda hidrostatičnih uteži, ki jo je ob koncu 16. stoletja izumil Galileo. Bistvo metode je merjenje teže telesa v zraku in nato v tekočini. Če je prva vrednost označena s P₀, druga pa je P₁, Gostota kovine v kg/m3 se nato izračuna po naslednji formuli

ρ = P₀ * ρ_l / (P₀ - P₁)

kjer ρ_l - gostota tekočine.

Teoretična določitev gostote

V zgornji tabeli gostot kemijskih elementov so kovine, za katere je podana teoretična gostota, označene z rdečo barvo. Ti elementi so radioaktivni in so bili umetno proizvedeni v majhnih količinah. Zaradi teh dejavnikov je težko natančno izmeriti gostoto. Vrednost ρ pa lahko uspešno izračunamo.

Metoda za teoretično določanje gostote je zelo preprosta. Za to treba je vedeti masa enega atoma, število atomov v osnovni kristalni mreži in vrsta kristalne mreže.

Navedimo primer izračun za železo. Njegov atom ima maso 55,847 a.е.м. Železo ima pri sobnih pogojih mrežo BCC s parametrom 2,866 angstroma. Ker sta na elementarno kocko CCC dva atoma, dobimo:

ρ = 2 * 55,847 * 1,66 * 10^-27 / (2,866³ * 10^-30) = 7,876 kg/m³

Če to vrednost primerjamo z vrednostjo iz tabele, vidimo, da se razlikujeta le na tretjem decimalnem mestu.