Gustina metala u kg / m3: tabela. Eksperimentalno i teorijsko određivanje gustine

Metali su hemijski elementi koji čine većinu periodnog sistema. I. Mendeljejev. U ovom članku ćemo razmotriti tako važno fizičko svojstvo kao što je gustina, a također ćemo dati tabela gustine metala u kg / m3 .

Gustina supstance

Prije nego što se pozabavimo gustinom metala u kg / m3, hajde da se upoznamo sa najfizičnijom količinom. Gustina je omjer mase tijela m i njegove zapremine V u prostoru, koji se matematički može zapisati kao:

p = m / V

Proučavana količina obično se označava slovom grčke abecede p (po).

Ako različiti dijelovi tijela imaju različite mase, pomoću napisane formule možete odrediti prosječnu gustoću. Istovremeno, lokalna gustina može se značajno razlikovati od prosjeka.

Kao što se može vidjeti iz formule, vrijednost p izražava se u kg/^m3 u SI sistemu. Karakteriše količinu supstance koja se stavlja u jedinicu njenog volumena. Ova karakteristika je u mnogim slučajevima zaštitni znak supstanci. Dakle, različiti metali imaju različite gustine u kg / m3, što omogućava njihovu identifikaciju.

Metali i njihova gustina

Metalni materijali su čvrste supstance na sobnoj temperaturi i atmosferskom pritisku (živa je jedini izuzetak). Imaju visoku plastičnost, električnu i toplotnu provodljivost i imaju karakterističan sjaj u poliranom stanju površine. Mnoga svojstva metala povezana su s prisustvom uređene kristalne rešetke, u čijim se čvorovima nalaze pozitivni jonski Kosturi međusobno povezani uz pomoć negativnog elektronskog plina.

Što se tiče gustine metala, ona uvelike varira. Dakle, najmanje gusti su alkalni laki metali, kao što su litijum, kalijum ili natrijum. Na primjer, gustina litijuma je 534 kg/^m3, , što je skoro dva puta manje od iste vrijednosti za vodu. To znači da ploče napravljene od litijuma, kalijuma i natrijuma neće potonuti u vodi. S druge strane, takvi prelazni metali kao što su renijum, osmijum, iridijum, platina i zlato imaju ogromnu gustinu, koja je 20 ili više puta veća od vode.

Ispod je tabela gustina metala. Sve vrijednosti odgovaraju sobnoj temperaturi u g / cm³. Ako se ove vrijednosti pomnože sa 1.000, tada dobijamo p U kg / m³.

Zašto postoje metali velike gustine i sa njenom niskom vrednošću? Činjenica je da vrijednost p za svaki konkretan slučaj određuju dva glavna faktora:

1. Karakteristika metalne kristalne rešetke. Ako ova rešetka sadrži atome u najgušćem pakovanju, tada će njena makroskopska gustina biti veća. Najgušće pakovanje pružaju HCC i GPU mreže.
2. Fizička svojstva atoma metala. Što je veća njegova masa i manji radijus, veća je vrijednost p. Ovaj faktor objašnjava zašto su metali velike gustine hemijski elementi sa velikim brojem u periodnom sistemu.

Eksperimentalno određivanje gustine

Pretpostavimo da imamo komad nepoznatog metala. Kako mogu its gustina se određuje? Sjećajući se formule za p, dolazimo do odgovora na postavljeno pitanje. Da biste odredili gustinu metala, dovoljno ga je izvagati na nekim vagama i izmjeriti zapreminu. Tada prvu vrijednost treba podijeliti s drugom, ne zaboravljajući koristiti ispravne mjerne jedinice.

Ako je geometrijski oblik tijela složen, tada njegov volumen neće biti lako mjeriti. U takvim slučajevima možete koristiti Arhimedov zakon, jer će zapremina istisnute tečnosti kada je telo uronjeno biti tačno jednaka izmerenoj zapremini.

Metoda hidrostatičkih vaga, izmišljena na kraju XVI veka Galileo, takođe se zasniva na upotrebi Arhimedovog zakona. Suština metode je mjerenje tjelesne težine u zraku, a zatim u tečnosti. Ako je prva vrijednost označena sa₀, a drugi-P₁, , tada se gustina metala u kg / m3 izračunava formulom:

p = P₀ * p_l / (P₀ - P₁)

Gdje p_l - je gustina tečnosti.

Teorijska definicija gustine

U gornjoj tabeli gustina hemijskih elemenata, metali za koje je data teorijska gustina označeni su crvenom bojom. Ovi elementi su radioaktivni, a dobiveni su umjetno u malim količinama. Ovi faktori otežavaju precizno mjerenje njihove gustine. Međutim, vrijednost p može se uspješno izračunati.

Metoda teorijskog određivanja gustine je prilično jednostavna. Da biste to učinili moraš znati masa jednog atoma, broj atoma u elementarnoj kristalnoj rešetki i vrsta ove rešetke.

Na primjer , evo proračuna za željezo. Njegov atom ima masu od 55.847 A.e.m. Gvožđe u sobnim uslovima ima BCC rešetku sa parametrom od 2.866 angstroma. Pošto postoje dva atoma po jednoj elementarnoj kocki BCC,

dobijamo: = 2 * 55,847 * 1,66 * 10^-27 / (2,866³ * 10^-30) = 7.876 kg/^m3

Ako uporedimo ovu vrijednost sa tabelarnom, jasno je da se razlikuju samo na trećoj decimali.