Orice student care este familiarizat cu tabelul periodic știe că cantitatea de metale din acesta formează majoritatea elementelor chimice. Una dintre caracteristicile fizice importante pentru ei este densitatea. Luați în considerare această valoare în articol și oferiți un tabel cu densitatea metalelor și aliajelor.
Ce este densitatea
Dacă luați aceleași volume de plastic și oțel, atunci primul va fi mult mai ușor decât al doilea. În schimb, o bucată de plastic va avea exact aceeași greutate ca o bucată de oțel dacă este mult mai mare ca volum. Motivul acestor diferențe este o asemenea mărime fizică precum densitatea. Formula de calcul este următoarea:
ρ=m/V.
Aici m este masa corpului, V este volumul acestuia. Litera greacă ρ (rho) este adesea folosită pentru a desemna densitatea. Din formula rezultă că unitățile de măsură în SI sunt kilogramele pe metru cub (kg/m3). Pot fi utilizate și unități nesistemice, cum ar fi g/cm3 sau g/l (pentru lichide).
Ce sunt metalele
Înainte de a oferi un tabel cu densitatea metalelor, să explicăm despre ce substanță vorbim. Materialele metalice diferă de nemetale prin conductivitate și ductilitate termică și electrică ridicate. Acestea sunt principalele lor caracteristici distinctive. Există, de asemenea, proprietăți minore, cum ar fi un luciu metalic caracteristic, maleabilitate și electronegativitate scăzută pentru atomii lor.
Toate metalele în condiții normale există în formă solidă. Singura excepție este mercurul, pentru care temperatura de cristalizare este -39oC. Metalul solid există sub forma unei rețele cristaline. Acesta din urmă este o colecție de atomi care sunt organizați în spațiu într-un anumit mod geometric. Orice material metalic pur (monocomponent) există într-unul din cele trei tipuri de rețele cristaline în condiții date. Acestea sunt următoarele grile:
- Cubic centrat pe față (FCC).
- Cubic centrat pe corp (BCC).
- Hexagonal compact (hcp).
Dacă condițiile (temperatura, presiunea) se schimbă, atunci metalul poate trece de la una la alta stare cristalină. Un exemplu clasic este trecerea fierului bcc la fcc atunci când temperatura scade sub 1392oC sau când crește peste 911oC.
Tabel cu densitatea metalelor
Densitatea metalelor este determinată de doi factori principali:
- Tipul rețelei cristaline și distanțele interatomice din acesta.
- Masa unui atomelement chimic.
Tabelul cu densitatea metalelor și a altor elemente este prezentat mai jos.
Iată cifrele în g/cm3. Pentru ca tabelul cu densitatea metalelor să fie exprimat în kg/m3, este necesar să se înmulțească valoarea corespunzătoare cu 1000. Tabelul arată că metalele au densități foarte diferite. Pot fi mai ușoare decât apa (sodiu, litiu, potasiu) sau foarte grele (iridiu, osmiu, platină, aur).
Densitatea aliajelor
Aliajele sunt substanțe multicomponente, de exemplu, oțelul este un aliaj de fier și carbon. Structura cristalină a aliajelor este mai complexă decât cea a metalelor pure. Pentru oțel, care constă din fier și atomi de carbon, există mai multe posibilități pentru aranjarea lor reciprocă (soluție solidă de carbon în fier bcc sau fcc, formarea unei faze speciale - cementită, formarea incluziunilor de grafit și altele).
În ceea ce privește densitatea aliajelor, în multe cazuri aceasta poate fi estimată folosind următoarea formulă simplă:
ρ=∑imi/∑iV i.
Unde i este numărul componentei din aliaj. Dacă această expresie este aplicată unui aliaj cu două componente, atunci se poate obține următoarea formulă:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Unde ρ1 și ρ2 sunt densitățile componentelor corespunzătoare, x este fracția de masă a primei componente din aliaj. Este definitdeci:
x=m1/(m1+ m2).
Tabelul cu densitatea unor aliaje în tone pe metru cub este prezentat mai jos.
Deoarece fiecare aliaj conține predominant o componentă (oțel - fier, bronz - cupru, nicrom - nichel și așa mai departe), nu este de mirare că densitățile lor sunt apropiate de cele ale metalelor pure.
