Периодтық жүйемен таныс әрбір оқушы ондағы металдардың мөлшері химиялық элементтердің көпшілігін құрайтынын біледі. Олар үшін маңызды физикалық сипаттамалардың бірі - тығыздық. Мақалада осы мәнді қарастырып, металдар мен қорытпалардың тығыздығы кестесін беріңіз.
Тығыздық дегеніміз не
Егер сіз бірдей көлемдегі пластик пен болат алсаңыз, онда біріншісі екіншісіне қарағанда әлдеқайда оңай болады. Керісінше, пластмасса бөлігі, көлемі жағынан әлдеқайда үлкен болса, оның салмағы болатпен бірдей болады. Бұл айырмашылықтардың себебі тығыздық сияқты физикалық шама. Оны есептеу формуласы келесідей:
ρ=м/В.
Мұнда m – дененің массасы, V – оның көлемі. Грек әрпі ρ (rho) жиі тығыздықты белгілеу үшін қолданылады. Формуладан SI өлшем бірліктері текше метрге килограмм болатыны шығады (кг/м3). Сондай-ақ, г/см3 немесе г/л (сұйықтар үшін) сияқты жүйелік емес қондырғыларды пайдалануға болады.
Металдар дегеніміз не
Металдардың тығыздығы кестесін бермес бұрын, қандай зат туралы айтып отырғанымызды түсіндіріп алайық. Металл материалдар бейметалдардан жоғары жылу және электр өткізгіштікте және иілгіштікте ерекшеленеді. Бұл олардың негізгі ерекшеленетін белгілері. Сондай-ақ металдық жылтырлығы, иілгіштігі және атомдары үшін төмен электртерістігі сияқты шамалы қасиеттер бар.
Қалыпты жағдайда барлық металдар қатты күйде болады. Жалғыз ерекшелік сынап болып табылады, оның кристалдану температурасы -39oC. Қатты металл кристалдық тор түрінде болады. Соңғысы белгілі бір геометриялық жолмен кеңістікте ұйымдастырылған атомдар жиынтығы. Кез келген таза (бір компонентті) металл материал берілген шарттарда кристалдық торлардың үш түрінің бірінде болады. Бұл келесі торлар:
- Бет центрленген текше (FCC).
- Дене центрленген текше (BCC).
- Алтыбұрышты тығыз оралған (hcp).
Егер шарттар (температура, қысым) өзгерсе, онда метал бір кристалдан екінші кристалдық күйге өтуі мүмкін. Классикалық мысал - температура 1392oC төмен түскенде немесе 911oC-тан жоғарылағанда, bcc темірдің fcc түріне ауысуы.
Металдың тығыздығы кестесі
Металдардың тығыздығы екі негізгі фактормен анықталады:
- Кристалдық тордың түрі және ондағы атомаралық қашықтық.
- Атомның массасыхимиялық элемент.
Металдар мен басқа элементтердің тығыздық кестесі төменде берілген.
Мына сандар г/см3 түрінде берілген. Металдардың тығыздығы кестесі кг/м3-де көрсетілуі үшін сәйкес мәнді 1000-ға көбейту керек. Кесте металдардың тығыздығы өте әртүрлі екенін көрсетеді. Олар судан жеңіл (натрий, литий, калий) немесе өте ауыр (иридий, осмий, платина, алтын) болуы мүмкін.
Қорытпалардың тығыздығы
Қорытпалар көпкомпонентті заттар, мысалы, болат темір мен көміртектің қорытпасы. Қорытпалардың кристалдық құрылымы таза металдарға қарағанда күрделірек. Темір және көміртек атомдарынан тұратын болат үшін олардың өзара орналасуының бірнеше мүмкіндіктері бар (көміртектің bcc немесе fcc темірдегі қатты ерітіндісі, ерекше фазаның - цементиттің түзілуі, графит қосындыларының пайда болуы және басқалары).
Қорытпалардың тығыздығына келетін болсақ, көп жағдайда оны келесі қарапайым формула арқылы бағалауға болады:
ρ=∑imi/∑iV i.
Мұндағы i - қорытпадағы компоненттің нөмірі. Егер бұл өрнек екі компонентті қорытпаға қолданылса, келесі формуланы алуға болады:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Мұндағы ρ1 және ρ2 сәйкес құрамдастардың тығыздықтары, x - бірінші компоненттің массалық үлесі қорытпа. Ол анықталғансондықтан:
x=m1/(m1+ m2).
Төменде текше метрге кейбір қорытпалардың тоннадағы тығыздық кестесі берілген.
Әр қорытпаның құрамында негізінен бір компонент (болат - темір, қола - мыс, нихром - никель және т.б.) болғандықтан, олардың тығыздығы таза металдарға жақын болуы ғажап емес.
