Металдар – Д. И. Менделеевтің периодтық жүйесінің көп бөлігін құрайтын химиялық элементтер. Бұл мақалада біз тығыздық сияқты маңызды физикалық қасиетті қарастырамыз, сонымен қатар кг / м3 металдар тығыздығының кестесін береміз.
Заттың тығыздығы
Кг/м3 металдардың тығыздығымен айналыспас бұрын физикалық шаманың өзімен танысайық. Тығыздық – дене массасы m оның кеңістіктегі V көлеміне қатынасы, оны математикалық түрде былай жазуға болады:
ρ=m / V
Зерттелетін мән әдетте грек алфавитінің ρ (ro) әрпімен белгіленеді.
Дененің әртүрлі бөліктерінің массасы әртүрлі болса, онда жазылған формуланы пайдаланып, орташа тығыздықты анықтауға болады. Бұл жағдайда жергілікті тығыздық орташадан айтарлықтай өзгеше болуы мүмкін.
Формуладан көріп отырғанымыздай, ρ мәні SI жүйесінде кг/м3 түрінде берілген. Ол заттың көлемінің бірлігіне орналастырылған мөлшерін сипаттайды. Бұл сипаттама көп жағдайда заттарға тән белгі болып табылады. Сонымен, әртүрлі металдар үшін тығыздық кг / м3әртүрлі, бұл оларды анықтауға мүмкіндік береді.
Металдар және олардың тығыздығы
Металл материалдар бөлме температурасында және атмосфералық қысымда қатты заттар болып табылады (сынап тек ерекшелік). Олар жоғары пластикалық, электр және жылу өткізгіштікке ие және бетінің жылтыратылған күйінде тән жылтырлығы бар. Металдардың көптеген қасиеттері оң иондық өзектер түйіндерде орналасқан реттелген кристалдық тордың болуымен байланысты, олар бір-бірімен теріс электрон газы арқылы қосылған.
Металдардың тығыздығына келетін болсақ, ол кең көлемде өзгереді. Сонымен, ең аз тығыздығы литий, калий немесе натрий сияқты жеңіл сілтілі металдар болып табылады. Мысалы, литийдің тығыздығы 534 кг/м3, бұл судың шамамен жартысын құрайды. Бұл литий, калий және натрий плиталары суға батпайды дегенді білдіреді. Екінші жағынан, рений, осмий, иридий, платина және алтын сияқты өтпелі металдардың тығыздығы судың ρ мәнінен 20 немесе одан да көп есе үлкен.
Төмендегі кесте металдардың тығыздығын көрсетеді. Барлық мәндер г/см3 түрінде бөлме температурасына қатысты. Егер бұл мәндер 1000-ға көбейтілсе, онда біз кг/м3 түрінде ρ аламыз.
Неліктен тығыздығы жоғары металдар және төмен тығыздықтағы металдар бар? Әрбір нақты жағдай үшін ρ мәні екі негізгімен анықталадыфакторлар:
- Металлдың кристалдық торының ерекшелігі. Егер бұл торда ең тығыз қаптамада атомдар болса, онда оның макроскопиялық тығыздығы жоғары болады. FCC және hcp торлары ең тығыз қаптамаға ие.
- Метал атомының физикалық қасиеттері. Оның массасы үлкен және радиусы кішірек болса, ρ мәні соғұрлым жоғары болады. Бұл фактор тығыздығы жоғары металдардың периодтық жүйеде саны жоғары химиялық элементтер болып табылатынын түсіндіреді.
Тығыздықты эксперименттік анықтау
Бізде белгісіз металдың бір бөлігі бар делік. Оның тығыздығын қалай анықтауға болады? ρ формуласын еске түсіре отырып, қойылған сұрақтың жауабына келеміз. Металлдың тығыздығын анықтау үшін оны кез келген таразыда өлшеп, көлемін өлшеу жеткілікті. Содан кейін дұрыс бірліктерді пайдалануды есте сақтай отырып, бірінші мәнді екіншісіне бөлу керек.
Дененің геометриялық пішіні күрделі болса, оның көлемін өлшеу оңай болмайды. Мұндай жағдайларда Архимед заңын қолдануға болады, өйткені денені суға батырған кезде ығысқан сұйықтықтың көлемі өлшенген көлемге тура тең болады.
16 ғасырдың аяғында Галилей ойлап тапқан гидростатикалық салмақтар әдісі де Архимед заңын қолдануға негізделген. Әдістің мәні дене салмағын ауада, содан кейін сұйықтықта өлшеу болып табылады. Егер бірінші мән P0, ал екіншісі P1 арқылы белгіленсе, онда кг/м3-тегі металдың тығыздығы келесі әдіспен есептеледі. формула:
ρ=P0 ρl / (P0 - P 1)
Мұндағы ρl – сұйықтықтың тығыздығы.
Тығыздықтың теориялық анықтамасы
Жоғарыдағы химиялық элементтердің тығыздық кестесінде теориялық тығыздығы берілген металдар қызыл түспен белгіленген. Бұл элементтер радиоактивті және олар жасанды түрде аз мөлшерде алынған. Бұл факторлар олардың тығыздығын дәл өлшеуді қиындатады. Дегенмен, ρ мәнін сәтті есептеуге болады.
Тығыздықты теориялық анықтау әдісі өте қарапайым. Ол үшін бір атомның массасын, элементар кристалдық тордағы атомдар санын және осы тордың түрін білу керек.
Мысалы, темірдің есебін алайық. Оның атомының массасы 55,847 аму. Бөлме жағдайында үтікте 2,866 ангстром параметрі бар bcc торы бар. Бір элементар bcc текшеде екі атом болғандықтан, біз мынаны аламыз:
ρ=255, 8471, 6610-27 / (2, 8663 10 -30)=7,876 кг/м3
Егер бұл мәнді бірінші кестемен салыстырсақ, олардың тек үшінші ондық таңбасында ғана ерекшеленетінін көреміз.
