Ketumpatan logam dalam kg/m3: jadual. Penentuan ketumpatan eksperimen dan teori

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 17:53

Logam ialah unsur kimia yang membentuk sebahagian besar jadual berkala D. I. Mendeleev. Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan sifat fizikal yang penting seperti ketumpatan, dan juga memberikan jadual ketumpatan logam dalam kg / m3.

Ketumpatan jirim

Sebelum kita berurusan dengan ketumpatan logam dalam kg/m3, mari kita berkenalan dengan kuantiti fizik itu sendiri. Ketumpatan ialah nisbah jisim badan m kepada isipadu V dalam ruang, yang boleh ditulis secara matematik seperti berikut:

ρ=m / V

Nilai yang dikaji biasanya dilambangkan dengan huruf abjad Yunani ρ (ro).

Jika bahagian badan yang berlainan mempunyai jisim yang berbeza, maka menggunakan formula bertulis, anda boleh menentukan ketumpatan purata. Dalam kes ini, ketumpatan tempatan mungkin berbeza dengan ketara daripada purata.

Seperti yang anda boleh lihat daripada formula, nilai ρ dinyatakan dalam kg/m3dalam sistem SI. Ia mencirikan jumlah bahan yang diletakkan dalam unit isipadunya. Ciri ini dalam banyak kes adalah ciri khas bahan. Jadi, untuk logam yang berbeza, ketumpatan dalam kg / m3adalah berbeza, membolehkan mereka dikenal pasti.

Logam dan ketumpatannya

Bahan logam adalah pepejal pada suhu bilik dan tekanan atmosfera (merkuri adalah satu-satunya pengecualian). Mereka mempunyai keplastikan yang tinggi, kekonduksian elektrik dan haba dan mempunyai kilauan ciri dalam keadaan permukaan yang digilap. Banyak sifat logam dikaitkan dengan kehadiran kekisi kristal tersusun di mana teras ionik positif terletak di nod, bersambung antara satu sama lain melalui gas elektron negatif.

Bagi ketumpatan logam, ia berbeza-beza secara meluas. Jadi, yang paling kurang tumpat ialah logam ringan alkali, seperti litium, kalium atau natrium. Sebagai contoh, ketumpatan litium ialah 534 kg/m3, iaitu hampir separuh daripada air. Ini bermakna plat litium, kalium dan natrium tidak akan tenggelam di dalam air. Sebaliknya, logam peralihan seperti renium, osmium, iridium, platinum dan emas mempunyai ketumpatan yang besar, iaitu 20 atau lebih kali ganda ρ air.

Jadual di bawah menunjukkan ketumpatan logam. Semua nilai merujuk kepada suhu bilik dalam g/cm³. Jika nilai ini didarab dengan 1,000, maka kita mendapat ρ dalam kg/m^3.

Mengapa terdapat logam berketumpatan tinggi dan logam berketumpatan rendah? Hakikatnya ialah nilai ρ bagi setiap kes tertentu ditentukan oleh dua utamafaktor:

1. Ciri kekisi kristal logam. Jika kekisi ini mengandungi atom dalam pembungkusan paling padat, maka ketumpatan makroskopiknya akan lebih tinggi. Kekisi FCC dan hcp mempunyai pembungkusan paling padat.
2. Sifat fizikal atom logam. Semakin besar jisimnya dan semakin kecil jejarinya, semakin tinggi nilai ρ. Faktor ini menerangkan sebab logam berketumpatan tinggi ialah unsur kimia dengan nombor yang tinggi dalam jadual berkala.

Penentuan eksperimen ketumpatan

Andaikan kita mempunyai kepingan logam yang tidak diketahui. Bagaimanakah anda boleh menentukan ketumpatannya? Mengingat semula formula untuk ρ, kita sampai pada jawapan kepada soalan yang ditanya. Untuk menentukan ketumpatan logam, cukup untuk menimbangnya pada mana-mana neraca dan mengukur isipadu. Kemudian nilai pertama hendaklah dibahagikan dengan yang kedua, ingat untuk menggunakan unit yang betul.

Jika bentuk geometri badan adalah kompleks, maka ia tidak akan mudah untuk mengukur isipadunya. Dalam kes sedemikian, anda boleh menggunakan undang-undang Archimedes, kerana isipadu cecair yang disesarkan apabila badan direndam akan betul-betul sama dengan isipadu yang diukur.

Kaedah pemberat hidrostatik, yang dicipta pada akhir abad ke-16 oleh Galileo, juga berdasarkan penggunaan undang-undang Archimedes. Intipati kaedah adalah untuk mengukur berat badan di udara dan kemudian dalam cecair. Jika nilai pertama dilambangkan dengan P₀, dan yang kedua dengan P_{1, maka ketumpatan logam dalam kg/m3 dikira menggunakan yang berikut formula:}

ρ=P₀ ρ_l / (P₀ - P 1₎

Di mana ρ_{l ialah ketumpatan cecair.}

Takrifan teori ketumpatan

Dalam jadual ketumpatan unsur kimia di atas, logam yang diberi ketumpatan teori ditandakan dengan warna merah. Unsur-unsur ini adalah radioaktif, dan ia diperoleh secara buatan dalam kuantiti yang kecil. Faktor-faktor ini menjadikannya sukar untuk mengukur ketumpatannya dengan tepat. Walau bagaimanapun, nilai ρ boleh berjaya dikira.

Kaedah penentuan ketumpatan secara teori agak mudah. Untuk melakukan ini, anda perlu mengetahui jisim satu atom, bilangan atom dalam kekisi kristal asas dan jenis kekisi ini.

Sebagai contoh, mari kita ambil pengiraan untuk seterika. Atomnya mempunyai jisim 55.847 amu. Seterika di bawah keadaan bilik mempunyai kekisi bcc dengan parameter 2.866 angstrom. Oleh kerana terdapat dua atom bagi setiap kiub bcc asas, kita dapat:

ρ=255, 8471, 6610^-27 / (2, 866³ 10 -30^{)=7.876 kg/m}3

Jika kita membandingkan nilai ini dengan jadual satu, kita dapat melihat bahawa nilai tersebut hanya berbeza di tempat perpuluhan ketiga.