Co to je-hustota kovů, jak je definována? Výpočet hustoty pro osmium

Hustota je důležitou fyzikální veličinou pro jakýkoli agregační stav hmoty. V tomto článku zvážíme otázku, že se jedná o hustotu kovů, uvedeme tabulku tohoto parametru pro chemické prvky a řekneme vám o nejhustším kovu na Zemi.

O jaké fyzické charakteristice bude řeč?

Hustota je veličina, která charakterizuje množství látky ve známém objemu. Podle této definice ji lze matematicky vypočítat takto:

ρ = m/V.

Toto číslo označují řeckým písmenem ρ (ro).

Hustota je univerzální charakteristika, protože podle ní lze porovnávat různé materiály. Tuto skutečnost lze použít k jejich identifikaci, což podle legendy udělal řecký filozof Archimedes (dokázal vytvořit padělek Zlaté koruny měřením velikosti ρ pro ni).

Tento parametr pro konkrétní materiál závisí na dvou hlavních faktorech:

• z hmotnosti atomů a molekul, které tvoří látku;
• ze středních interatomických a intermolekulárních vzdáleností.

Například kterýkoli z přechodných kovů (zlato, železo, vanad, Wolfram) má větší hustotu než jakýkoli uhlíkový materiál, protože jeho atomová hmotnost je desetkrát menší. Další příklad. Grafit a diamant jsou dvě uhlíkové struktury. Druhý je hustší, protože interatomické vzdálenosti v mřížce jsou menší.

Hustota kovů

Toto je nejpočetnější skupina periodické tabulky Mendeleev. Kov je jakákoli látka, která má vysokou tepelnou a elektrickou vodivost, charakteristický lesk povrchu při jeho leštění, schopnost plastické deformace.

Takový chemický prvek má nízkou elektronegativitu ve srovnání s látkami, jako je dusík, kyslík a uhlík. Tato skutečnost způsobuje, že v objemových strukturách tvoří atomy kovu navzájem kovovou vazbu. Představuje elektrickou interakci mezi kladně nabitými iontovými bázemi a záporným elektronovým plynem.

Atomy kovů v prostoru jsou uspořádány jako uspořádaná struktura, která se nazývá krystalová mřížka. Existují pouze tři typy:

• krychlový;
• BCC (kubický střed);
• HPU (hexagonální těsně zabalené);
• HCC (kubický střed).

Hustota kovů je fyzikální veličina, která závisí na typu krystalové mřížky. Následuje tabulka tohoto parametru pro všechny chemické prvky v g / cm³, které jsou za normálních podmínek v pevném stavu.

Z tabulky vyplývá, že hustota kovů je široce se měnící veličina. Nejslabší je tedy lithium, které je při stejných objemech dvakrát lehčí než voda. Hustota vzácného kovu Osmium je největší v přírodě. Je 22,59 g / cm³.

Experimentální metody jsou následující:

1. Okamžitá měření tělesné hmotnosti a jejího objemu. Ten lze snadno vypočítat, pokud jsou známy geometrické parametry těla a jeho tvar je ideální, například hranol, pyramida nebo koule.
2. Hydrostatická měření. V tomto případě se používají speciální váhy vynalezené Galileem v 16. století. Princip jejich působení je poměrně jednoduchý: nejprve váží tělo neznámé hustoty ve vzduchu a poté v kapalině (vodě). Poté se pomocí jednoduchého vzorce vypočítá požadovaná hodnota.

Pokud jde o teoretický způsob stanovení hustoty kovů, jedná se o poměrně jednoduchou metodu, která vyžaduje znalost typu krystalové mřížky, interatomické vzdálenosti v ní a hmotnosti atomu. Dále ukážeme na příkladu osmia, jak se tato metoda používá.

Hustota vzácného kovu osmia

Nachází se v malém množství na naší planetě. Nejčastěji se vyskytuje ve formě slitin s iridiem a platinou, stejně jako ve formě oxidů. Osmium má GPU mřížku s parametry a = 2,7343 a C = 4,32 angstrom. Hmotnost jednoho atomu je v průměru m = 190,23 a.e.m.

Výše uvedené číslice jsou dostatečné k určení velikosti ρ. K tomu byste měli použít původní vzorec pro hustotu a vzít v úvahu, že jeden hexagonální hranol obsahuje šest atomů. V důsledku toho přicházíme k pracovnímu vzorci:

ρ = 4*m/(√3*a²*c).

Nahrazením výše uvedených čísel a vzhledem k jejich rozměrům dosáhneme výsledku: ρu003d 22 579 kg/m³.

Hustota vzácného kovu je tedy 22,58 g / cm³, co se rovná experimentálně měřené tabulkové hodnotě.