Metālu blīvums kg/m3: tabula. Eksperimentālā un teorētiskā blīvuma noteikšana

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 17:52

Metāli ir ķīmiskie elementi, kas veido lielāko daļu D. I. Mendeļejeva periodiskās tabulas. Šajā rakstā mēs apsvērsim tik svarīgu fizisko īpašību kā blīvums, kā arī sniegsim tabulu par metālu blīvumu kg / m3.

Matērijas blīvums

Pirms ķeramies pie metālu blīvuma kg/m3, iepazīsimies ar pašu fizisko lielumu. Blīvums ir ķermeņa masas m attiecība pret tā tilpumu V telpā, ko matemātiski var uzrakstīt šādi:

ρ=m / V

Pētītā vērtība parasti tiek apzīmēta ar grieķu alfabēta burtu ρ (ro).

Ja dažādām ķermeņa daļām ir dažādas masas, tad, izmantojot rakstīto formulu, var noteikt vidējo blīvumu. Šajā gadījumā vietējais blīvums var ievērojami atšķirties no vidējā.

Kā redzams no formulas, SI sistēmā ρ vērtība ir izteikta kg/m3. Tas raksturo vielas daudzumu, kas ievietots tās tilpuma vienībā. Šī īpašība daudzos gadījumos ir vielu pazīme. Tātad dažādiem metāliem blīvums kg / m3ir atšķirīgs, ļaujot tos identificēt.

Metāli un to blīvums

Metāliski materiāli ir cietas vielas istabas temperatūrā un atmosfēras spiedienā (dzīvsudrabs ir vienīgais izņēmums). Tiem ir augsta plastiskums, elektriskā un siltuma vadītspēja, un tiem ir raksturīgs spīdums virsmas pulētā stāvoklī. Daudzas metālu īpašības ir saistītas ar sakārtotu kristāla režģi, kurā pozitīvie jonu serdeņi atrodas mezglos, kas savienoti viens ar otru ar negatīvu elektronu gāzi.

Attiecībā uz metālu blīvumu tas ir ļoti atšķirīgs. Tātad vismazāk blīvi ir vieglie sārmu metāli, piemēram, litijs, kālijs vai nātrijs. Piemēram, litija blīvums ir 534 kg/m3, kas ir gandrīz uz pusi mazāks nekā ūdens. Tas nozīmē, ka litija, kālija un nātrija plāksnes ūdenī nenogrims. No otras puses, pārejas metāliem, piemēram, rēnijam, osmijam, irīdijam, platīnam un zeltam, ir milzīgs blīvums, kas ir 20 vai vairāk reizes lielāks par ūdens ρ.

Tālāk esošajā tabulā parādīts metālu blīvums. Visas vērtības attiecas uz istabas temperatūru g/cm³. Ja šīs vērtības reizina ar 1000, mēs iegūstam ρ kg/m^3.

Kāpēc pastāv augsta blīvuma metāli un zema blīvuma metāli? Fakts ir tāds, ka ρ vērtību katrā konkrētajā gadījumā nosaka divi galveniefaktori:

1. Metāla kristāliskā režģa iezīme. Ja šajā režģī ir atomi visblīvākajā iepakojumā, tad tā makroskopiskais blīvums būs lielāks. FCC un hcp režģiem ir visblīvākais blīvējums.
2. Metāla atoma fizikālās īpašības. Jo lielāka ir tā masa un mazāks rādiuss, jo lielāka ir ρ vērtība. Šis faktors izskaidro, kāpēc augsta blīvuma metāli ir ķīmiskie elementi ar lielu skaitu periodiskajā tabulā.

Eksperimentāla blīvuma noteikšana

Pieņemsim, ka mums ir nezināma metāla gabals. Kā noteikt tā blīvumu? Atgādinot ρ formulu, mēs nonākam pie atbildes uz uzdoto jautājumu. Lai noteiktu metāla blīvumu, pietiek ar to nosvērt jebkurā svarā un izmērīt tilpumu. Pēc tam pirmā vērtība jādala ar otro, neaizmirstot izmantot pareizās vienības.

Ja ķermeņa ģeometriskā forma ir sarežģīta, tad izmērīt tā tilpumu nebūs viegli. Šādos gadījumos varat izmantot Arhimēda likumu, jo izspiestā šķidruma tilpums, kad ķermenis ir iegremdēts, būs precīzi vienāds ar izmērīto tilpumu.

Hidrostatisko svaru metode, ko 16. gadsimta beigās izgudroja Galilejs, ir arī balstīta uz Arhimēda likuma izmantošanu. Metodes būtība ir ķermeņa svara mērīšana gaisā un pēc tam šķidrumā. Ja pirmo vērtību apzīmē ar P₀, bet otro vērtību apzīmē ar P_{1, tad metāla blīvumu kg/m3 aprēķina, izmantojot šādu metodi. formula:}

ρ=P₀ ρ_l / (P₀ - P 1₎

Kur ρ_{l ir šķidruma blīvums.}

Blīvuma teorētiskā definīcija

Iepriekšējā ķīmisko elementu blīvumu tabulā sarkanā krāsā atzīmēti metāli, kuriem norādīts teorētiskais blīvums. Šie elementi ir radioaktīvi, un tie ir iegūti mākslīgi nelielos daudzumos. Šie faktori apgrūtina to blīvuma precīzu mērīšanu. Tomēr ρ vērtību var veiksmīgi aprēķināt.

Blīvuma teorētiskās noteikšanas metode ir diezgan vienkārša. Lai to izdarītu, jums jāzina viena atoma masa, atomu skaits elementārajā kristāla režģī un šī režģa veids.

Piemēram, ņemsim dzelzs aprēķinu. Tā atoma masa ir 55,847 amu. Dzelzs istabas apstākļos ir ar bcc režģi ar parametru 2,866 angstromi. Tā kā elementārajā diskrētā kopiju kubā ir divi atomi, mēs iegūstam:

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

Ja salīdzinām šo vērtību ar tabulas pirmo, mēs redzam, ka tie atšķiras tikai ar trešo zīmi aiz komata.