Alle elever, der er fortrolige med det periodiske system, ved, at mængden af metaller i det udgør de fleste af de kemiske grundstoffer. En af de vigtige fysiske egenskaber for dem er tæthed. Overvej denne værdi i artiklen og giv en tabel over densiteten af metaller og legeringer.
Hvad er tæthed
Hvis du tager de samme mængder plastik og stål, så vil den første være meget nemmere end den anden. Omvendt vil et stykke plastik have nøjagtig samme vægt som et stykke stål, hvis det er meget større i volumen. Årsagen til disse forskelle er sådan en fysisk størrelse som tæthed. Formlen til at beregne det er som følger:
ρ=m/V.
Her er m kroppens masse, V er dets volumen. Det græske bogstav ρ (rho) bruges ofte til at betegne tæthed. Det følger af formlen, at måleenhederne i SI er kilogram pr. kubikmeter (kg/m3). Ikke-systemiske enheder kan også bruges, såsom g/cm3 eller g/l (til væsker).
Hvad er metaller
Lad os forklare, hvilket stof vi taler om, inden vi giver en tabel over densiteten af metaller. Metalliske materialer adskiller sig fra ikke-metaller i høj termisk og elektrisk ledningsevne og duktilitet. Disse er deres vigtigste kendetegn. Der er også mindre egenskaber, såsom at have en karakteristisk metallisk glans, formbarhed og lav elektronegativitet for deres atomer.
Alle metaller under normale forhold findes i fast form. Den eneste undtagelse er kviksølv, for hvilket krystallisationstemperaturen er -39oC. Fast metal findes i form af et krystalgitter. Sidstnævnte er en samling af atomer, der er organiseret i rummet på en bestemt geometrisk måde. Ethvert rent (en-komponent) metallisk materiale findes i en af tre typer krystalgitre under givne forhold. Disse er følgende gitter:
- Face Centered Cubic (FCC).
- Body Centered Cubic (BCC).
- Sekskantet tætpakket (hcp).
Hvis betingelserne (temperatur, tryk) ændrer sig, kan metallet gå fra en krystallinsk tilstand til en anden. Et klassisk eksempel er overgangen fra bcc jern til fcc, når temperaturen falder til under 1392oC, eller når den stiger over 911oC.
Metaldensitetstabel
Tætheden af metaller bestemmes af to hovedfaktorer:
- Typen af krystalgitter og de interatomiske afstande i det.
- Massen af et atomkemisk grundstof.
Tabel over densitet af metaller og andre grundstoffer er angivet nedenfor.
Her er tal i g/cm3. For at met altæthedstabellen kan udtrykkes i kg / m3, er det nødvendigt at gange den tilsvarende værdi med 1000. Tabellen viser, at metaller har meget forskellige densiteter. De kan være lettere end vand (natrium, lithium, kalium) eller meget tunge (iridium, osmium, platin, guld).
Densitet af legeringer
Legeringer er flerkomponentstoffer, for eksempel er stål en legering af jern og kulstof. Krystalstrukturen af legeringer er mere kompleks end for rene metaller. For stål, der består af jern og kulstofatomer, er der flere muligheder for deres indbyrdes arrangement (fast opløsning af kulstof i bcc eller fcc jern, dannelsen af en speciel fase - cementit, dannelsen af grafitindeslutninger og nogle andre).
Med hensyn til densiteten af legeringer kan den i mange tilfælde estimeres ved hjælp af følgende enkle formel:
ρ=∑imi/∑iV i.
Hvor i er nummeret på komponenten i legeringen. Hvis dette udtryk anvendes på en to-komponent legering, kan følgende formel opnås:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Hvor ρ1 og ρ2 er tæthederne af de tilsvarende komponenter, x er massefraktionen af den første komponent i legering. Det er defineretså:
x=m1/(m1+ m2).
Tabel over massefylde af nogle legeringer i tons pr. kubikmeter er angivet nedenfor.
Da hver legering overvejende indeholder én komponent (stål - jern, bronze - kobber, nichrom - nikkel, og så videre), er det ikke overraskende, at deres densiteter er tæt på dem for rene metaller.
