Kiekvienas studentas, susipažinęs su periodine lentele, žino, kad joje esantis metalų kiekis sudaro didžiąją dalį cheminių elementų. Viena iš jiems svarbių fizinių savybių yra tankis. Apsvarstykite šią vertę straipsnyje ir pateikite metalų ir lydinių tankio lentelę.
Kas yra tankis
Jei naudosite tuos pačius plastiko ir plieno kiekius, pirmasis bus daug lengvesnis nei antrasis. Ir atvirkščiai, plastiko gabalas turės lygiai tokį patį svorį kaip ir plieno gabalas, jei jis yra daug didesnis. Šių skirtumų priežastis yra toks fizinis dydis kaip tankis. Jo apskaičiavimo formulė yra tokia:
ρ=m/V.
Čia m yra kūno masė, V yra jo tūris. Graikiška raidė ρ (rho) dažnai vartojama tankiui žymėti. Iš formulės matyti, kad matavimo vienetai SI yra kilogramai kubiniam metrui (kg/m3). Taip pat gali būti naudojami nesisteminiai vienetai, pvz., g/cm3 arba g/l (skysčiams).
Kas yra metalai
Prieš pateikdami metalų tankio lentelę, paaiškinkime, apie kokią medžiagą mes kalbame. Metalinės medžiagos nuo nemetalų skiriasi dideliu šilumos ir elektros laidumu bei lankstumu. Tai yra pagrindiniai jų skiriamieji bruožai. Taip pat yra nedidelių savybių, tokių kaip būdingas metalo blizgesys, lankstumas ir mažas jų atomų elektronegatyvumas.
Visi metalai normaliomis sąlygomis yra kieto pavidalo. Vienintelė išimtis yra gyvsidabris, kurio kristalizacijos temperatūra yra -39oC. Kietasis metalas egzistuoja kristalinės gardelės pavidalu. Pastarasis yra atomų, kurie erdvėje tam tikru geometriniu būdu sutvarkyti, rinkinys. Bet kuri gryna (vieno komponento) metalinė medžiaga tam tikromis sąlygomis egzistuoja vienoje iš trijų kristalų gardelių tipų. Tai yra šie tinkleliai:
- Kubinis pagal veidą (FCC).
- Body Centered Cubic (BCC).
- Šešiakampis sandarus (hcp).
Jei pasikeičia sąlygos (temperatūra, slėgis), metalas gali pereiti iš vienos kristalinės būsenos į kitą. Klasikinis pavyzdys yra bcc geležies perėjimas prie fcc, kai temperatūra nukrenta žemiau 1392oC arba kai ji pakyla virš 911oC.
Metalo tankio lentelė
Metalų tankį lemia du pagrindiniai veiksniai:
- Kristolinės gardelės tipas ir tarpatominiai atstumai joje.
- Atomo masėcheminis elementas.
Metalų ir kitų elementų tankio lentelė pateikta žemiau.
Štai skaičiai g/cm3. Tam, kad metalo tankio lentelė būtų išreikšta kg/m3, reikia atitinkamą reikšmę padauginti iš 1000. Lentelėje matyti, kad metalai turi labai skirtingą tankį. Jie gali būti lengvesni už vandenį (natrio, ličio, kalio) arba labai sunkūs (iridis, osmis, platina, auksas).
Lydinių tankis
Lydiniai yra daugiakomponentės medžiagos, pavyzdžiui, plienas yra geležies ir anglies lydinys. Lydinių kristalų struktūra yra sudėtingesnė nei grynų metalų. Plienui, kuris susideda iš geležies ir anglies atomų, yra keletas jų tarpusavio išdėstymo galimybių (kietas anglies tirpalas bcc arba fcc geležyje, specialios fazės - cementito susidarymas, grafito inkliuzų susidarymas ir kai kurie kiti).
Kalbant apie lydinių tankį, daugeliu atvejų jį galima apskaičiuoti naudojant šią paprastą formulę:
ρ=∑imi/∑iV i.
Kur i yra lydinio komponento numeris. Jei ši išraiška taikoma dviejų komponentų lydiniui, galima gauti tokią formulę:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Kur ρ1 ir ρ2 yra atitinkamų komponentų tankiai, x yra pirmojo komponento masės dalis lydinio. Jis yra apibrėžtastaigi:
x=m1/(m1+ m2).
Kai kurių lydinių tankio lentelė tonomis kubiniame metre pateikta žemiau.
Kadangi kiekviename lydinyje daugiausia yra vienas komponentas (plienas – geležis, bronza – varis, nichromas – nikelis ir tt), nenuostabu, kad jų tankis artimas grynų metalų tankiui.
