Hustota kovů v kg / m3: tabulka. Experimentální a teoretické stanovení hustoty

Kovy jou chemické prvky, které tvoří většinu periodické tabulky D. A. Mendělejev. V tomto článku zvažte jejich důležitou fyzickou vlastnost, jako je hustota, a také uvedeme tabulka hustoty kovů v kg / m3 .

Hustota hmoty

Než se vypořádáme s hustotou kovů v kg/m3, seznámíme se s fyzikální veličinou. Hustota se nazývá poměr tělesné hmotnosti m k jeho objemu V v prostoru, který lze matematicky napsat takto:

ρ = m / V

Studovaná hodnota je obvykle označena písmenem řecké abecedy ρ (ro).

Pokud mají různé části těla vynikající hmotnosti, lze pomocí zaznamenaného vzorce určit průměrnou hustotu. V tomto případě se místní hustota může výrazně lišit od průměru.

Jak je vidět ve vzorci, Velikost ρ je vyjádřena v kg / m³ v systému SI. Charakterizuje množství látky, která je umístěna v jednotce jejího objemu. Tato vlastnost je v mnoha případech charakteristickým znakem látek. U různých kovů je tedy hustota v kg/m3 odlišná, což umožňuje jejich identifikaci.

Kovy a jejich hustota

Kovové materiály jsou pevné látky při pokojové teplotě a atmosférickém tlaku (výjimkou je pouze rtuť). Mají vysokou tažnost, elektrickou a tepelnou vodivost a mají charakteristický lesk v leštěném stavu povrchu. Mnoho vlastností kovů souvisí s tím, že mají uspořádanou krystalovou mřížku, v jejíž uzlech sedí kladné iontové kostry spojené navzájem negativním elektronovým plynem.

Pokud jde o hustotu kovů, mění se v širokém rozsahu. Nejméně husté jsou tedy alkalické lehké kovy, jako je lithium, draslík nebo sodík. Například hustota lithia je 534 kg / m³, což je téměř dvojnásobek podobné hodnoty pro vodu. To znamená, že desky lithia, draslíku a sodíku se ve vodě nepotopí. Na druhé straně přechodné kovy jako rhenium, osmium, Iridium, platina a zlato mají obrovskou hustotu, která je 20krát nebo více než ρ vody.

Níže je tabulka hustoty kovů. Všechny hodnoty odpovídají pokojové teplotě v g / cm³. Pokud jsou tyto hodnoty vynásobeny 1 000, dostaneme ρ v kg / m³.

Proč existují kovy s vysokou hustotou a nízkou hodnotou? Hodnota ρ pro každý konkrétní případ je určena dvěma hlavními faktory:

1. Zvláštností kovové krystalové mřížky. Pokud by tato mřížka obsahovala atomy v co nejtěsnějším balení, pak by jeho makroskopická hustota byla vyšší. Nejhustší balení mají HCC a GPU mřížky.
2. Fyzikální vlastnosti atomu kovu. Čím větší je jeho hmotnost a čím menší je poloměr, tím vyšší je hodnota ρ. Tento faktor vysvětluje, proč kovy s vysokou hustotou jsou chemické prvky s velkým počtem v periodické tabulce.

Experimentální stanovení hustoty

Předpokládejme, že máme kus neznámého kovu. Co možná definovat ji hustota? Když si vzpomeneme na vzorec pro ρ, přijdeme k odpovědi na položenou otázku. Chcete-li určit hustotu kovu, stačí jej zvážit na jakékoli stupnici a změřit objem. Poté by měla být první hodnota vydělena druhou hodnotou, aniž by se zapomnělo na použití správných měrných jednotek.

Pokud je geometrický tvar těla složitý, nebude snadné měřit jeho objem. V takových případech můžete použít Archimedesův zákon, protože objem vytlačené kapaliny při ponoření těla bude přesně stejný jako měřený objem.

Na použití Archimédova zákona je také založena metoda hydrostatických vah vynalezených na konci 16. století Galileem. Podstatou metody je měření tělesné hmotnosti ve vzduchu a poté v tekutině. Pokud je první hodnota označena P₀, a druhý-P₁, hustota kovu v kg / m3 se pak vypočítá podle tohoto vzorce:

ρ = P₀ * ρ_l / (P₀ - P₁)

Kde ρ_l - hustota kapaliny.

Teoretická definice hustoty

Výše uvedená tabulka hustoty chemických prvků ukazuje červeně kovy, pro které je uvedena teoretická hustota. Tyto prvky jsou radioaktivní a byly vyrobeny uměle v malém množství. Tyto faktory ztěžují jejich přesné měření hustoty. Velikost ρ však lze úspěšně vypočítat.

Metoda teoretického stanovení hustoty je poměrně jednoduchá. Proto potřebujete vědět hmotnost jednoho atomu, počet atomů v elementární krystalové mřížce a typ této mřížky.

Pro příklad uvedeme výpočet pro železo. Jeho atom má hmotnost 55,847 a.e.m. Železo za pokojových podmínek má BCC mřížku s parametrem 2,866 angstrom. Protože na jednu elementární kostku BCC existují dva atomy, dostaneme:

ρ = 2 * 55,847 * 1,66 * 10^-27 / (2,866³ * 10^-30) = 7,876 kg/m³

Pokud porovnáte tuto hodnotu s tabulkou, můžete vidět, že se liší pouze ve třetím znaménku za čárkou.