Metalų tankis kg/m3: lentelė. Eksperimentinis ir teorinis tankio nustatymas

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 17:51

Metalai yra cheminiai elementai, kurie sudaro didžiąją dalį periodinės D. I. Mendelejevo lentelės. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime tokią svarbią fizinę savybę kaip tankis, taip pat pateiksime metalų tankio lentelę kg / m3.

Materijos tankis

Prieš nagrinėdami metalų tankį kg/m3, susipažinkime su pačiu fizikiniu dydžiu. Tankis yra kūno masės m ir jo tūrio V erdvėje santykis, kurį matematiškai galima parašyti taip:

ρ=m / V

Tiriama reikšmė paprastai žymima graikų abėcėlės raide ρ (ro).

Jei skirtingos kūno dalys turi skirtingą masę, naudodamiesi parašyta formule galite nustatyti vidutinį tankį. Tokiu atveju vietinis tankis gali labai skirtis nuo vidutinio.

Kaip matote iš formulės, ρ reikšmė išreiškiama kg/m3SI sistemoje. Jis apibūdina medžiagos kiekį, patalpintą į jos tūrio vienetą. Ši savybė daugeliu atvejų yra medžiagų požymis. Taigi, skirtingų metalų tankis kg / m3skiriasi, todėl juos galima identifikuoti.

Metalai ir jų tankis

Metalinės medžiagos yra kietos medžiagos kambario temperatūroje ir atmosferos slėgyje (vienintelė išimtis yra gyvsidabris). Jie pasižymi dideliu plastiškumu, elektros ir šilumos laidumu bei būdingu blizgesiu, kai paviršius yra poliruotas. Daugelis metalų savybių yra susijusios su tvarkinga kristaline gardele, kurios mazguose yra teigiamos joninės šerdys, sujungtos viena su kita neigiamų elektronų dujomis.

Kalbant apie metalų tankį, jis labai skiriasi. Taigi mažiausiai tankūs yra šarminiai lengvieji metalai, tokie kaip litis, kalis ar natris. Pavyzdžiui, ličio tankis yra 534 kg/m3, tai yra beveik pusė vandens tankio. Tai reiškia, kad ličio, kalio ir natrio plokštės nepaskęs vandenyje. Kita vertus, pereinamųjų metalų, tokių kaip renis, osmis, iridis, platina ir auksas, tankis yra didžiulis, kuris yra 20 ar daugiau kartų didesnis už vandens ρ.

Toliau esančioje lentelėje parodytas metalų tankis. Visos vertės nurodytos kambario temperatūroje g/cm³. Jei šias vertes padauginsime iš 1000, gausime ρ kg/m^3.

Kodėl egzistuoja didelio tankio metalai ir mažo tankio metalai? Faktas yra tas, kad ρ reikšmę kiekvienu konkrečiu atveju lemia du pagrindiniaiveiksniai:

1. Metalo kristalinės gardelės ypatybė. Jei šioje grotelėje yra tankiausioje pakuotėje esančių atomų, tada jos makroskopinis tankis bus didesnis. FCC ir hcp grotelės turi tankiausią sandarumą.
2. Fizikinės metalo atomo savybės. Kuo didesnė jo masė ir mažesnis spindulys, tuo didesnė ρ reikšmė. Šis veiksnys paaiškina, kodėl didelio tankio metalai yra cheminiai elementai, turintys didelį skaičių periodinėje lentelėje.

Eksperimentinis tankio nustatymas

Tarkime, kad turime nežinomo metalo gabalą. Kaip nustatyti jo tankį? Prisimindami ρ formulę, gauname atsakymą į užduotą klausimą. Norint nustatyti metalo tankį, pakanka jį pasverti ant bet kokių svarstyklių ir išmatuoti tūrį. Tada pirmoji reikšmė turėtų būti padalinta iš antrosios, nepamirštant naudoti teisingų vienetų.

Jei kūno geometrinė forma sudėtinga, išmatuoti jo tūrį nebus lengva. Tokiais atvejais galite naudoti Archimedo dėsnį, nes išstumto skysčio tūris, kai kūnas panardinamas, bus tiksliai lygus išmatuotam tūriui.

Hidrostatinių svorių metodas, kurį XVI amžiaus pabaigoje išrado Galilėjus, taip pat pagrįstas Archimedo dėsniu. Metodo esmė – matuoti kūno svorį ore, o paskui – skystyje. Jei pirmoji reikšmė žymima P₀, o antroji reikšmė P_{1, tada metalo tankis kg/m3 apskaičiuojamas naudojant šiuos metodus. formulė:}

ρ=P₀ ρ_l / (P₀ - P 1₎

Kur ρ_{l yra skysčio tankis.}

Teorinis tankio apibrėžimas

Aukščiau pateiktoje cheminių elementų tankių lentelėje metalai, kuriems nurodytas teorinis tankis, pažymėti raudonai. Šie elementai yra radioaktyvūs ir buvo gauti dirbtinai nedideliais kiekiais. Dėl šių veiksnių sunku tiksliai išmatuoti jų tankį. Tačiau ρ reikšmę galima sėkmingai apskaičiuoti.

Teorinio tankio nustatymo metodas yra gana paprastas. Norėdami tai padaryti, turite žinoti vieno atomo masę, atomų skaičių elementariojoje kristalinėje gardelėje ir šios gardelės tipą.

Pavyzdžiui, apskaičiuokime geležį. Jo atomo masė yra 55,847 amu. Geležis kambario sąlygomis turi bcc grotelę, kurios parametras yra 2,866 angstremo. Kadangi viename elementariame bcc kube yra du atomai, gauname:

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

Jei palyginsime šią reikšmę su lentelės verte, pamatysime, kad jos skiriasi tik trečiuoju skaitmeniu po kablelio.