Gostota je pomembna fizična količina za vsako agregatno stanje snovi. V tem članku bomo obravnavali vprašanje, kakšna je gostota kovin, dali bomo tabelo tega parametra za kemične elemente in govorili o najgostejši kovini na Zemlji.
O kakšni fizični lastnosti govorimo?
Gostota je vrednost, ki označuje količino snovi v znani prostornini. V skladu s to definicijo se lahko matematično izračuna na naslednji način:
ρ=m/V.
To vrednost označite z grško črko ρ (ro).
Gostota je univerzalna lastnost, saj se lahko uporablja za primerjavo različnih materialov. To dejstvo se lahko uporabi za njihovo identifikacijo, kar je po legendi storil grški filozof Arhimed (z merjenjem vrednosti ρ mu je uspelo ustvariti lažno zlato krono).
Ta parameter za določen material je odvisen od dveh glavnih dejavnikov:
- iz mase atomov in molekul, ki sestavljajo snov;
- iz povprečnih medatomskih in medmolekularnih razdalj.
Na primer, katera koli od prehodnih kovin (zlato, železo, vanadij, volfram) ima večjo gostoto kot kateri koli ogljikov material, saj je masa slednjega atoma desetkrat manjša. Še en primer. Grafit in diamant sta dve ogljikovi strukturi. Drugi je gostejši, saj so medatomske razdalje v njegovi mreži manjše.
Gostota kovin
To je največja skupina v Mendelejevem periodnem sistemu. Kovina je vsaka snov, ki ima visoko toplotno in električno prevodnost, značilen površinski lesk, ko je polirana, in sposobnost plastične deformacije.
Tak kemični element ima nizko elektronegativnost v primerjavi s snovmi, kot so dušik, kisik in ogljik. To dejstvo vodi v dejstvo, da kovinski atomi v razsutem stanju tvorijo kovinsko vez med seboj. Gre za električno interakcijo med pozitivno nabitimi ionskimi bazami in negativnim elektronskim plinom.
Atomi kovin v prostoru so razporejeni v obliki urejene strukture, ki se imenuje kristalna mreža. Obstajajo samo tri vrste:
- cubic;
- BCC (kubična sredina telesa);
- HCP (šesterokotno tesno zloženo);
- FCC (kocka s središčem obraza).
Gostota kovin je fizična količina, ki je odvisna od vrste kristalne mreže. Spodaj je tabela tega parametra za vse kemične elemente v g / cm3, ki so v normalnih pogojih vtrdno stanje.
Iz tabele izhaja, da je gostota kovin vrednost, ki se spreminja v širokem razponu. Najšibkejši je torej litij, ki je pri enakih prostorninah dvakrat lažji od vode. Gostota redke kovine osmija je največja v naravi. Je 22,59 g/cm3.
Kako najdete vrednost?
Gostota kovin je značilnost, ki jo je mogoče opredeliti na dva bistveno različna načina:
- poskusno;
- teoretično.
Eksperimentalne metode so naslednje:
- Neposredne meritve telesne teže in prostornine. Slednje je enostavno izračunati, če so znani geometrijski parametri telesa in je njegova oblika idealna, na primer prizma, piramida ali krogla.
- Hidrostatične meritve. V tem primeru se uporabljajo posebne tehtnice, ki jih je izumil Galileo v 16. stoletju. Načelo njihovega delovanja je precej preprosto: najprej se telo neznane gostote stehta v zraku, nato pa v tekočini (vodi). Po tem se zahtevana vrednost izračuna s preprosto formulo.
Kar zadeva teoretično metodo za določanje gostote kovin, je to dokaj preprosta metoda, ki zahteva poznavanje vrste kristalne mreže, medatomske razdalje v njej in mase atoma. Nato bomo na primeru osmija pokazali, kako se ta metoda uporablja.
Gostota osmija redke kovine
Onnajdemo v sledovih na našem planetu. Najpogosteje ga najdemo v obliki zlitin z iridijem in platino, pa tudi v obliki oksidov. Osmij ima hcp mrežo s parametroma a=2,7343 in c=4,32 angstroma. Povprečna masa enega atoma je m=190,23 amu
Zgornje številke so dovolj za določitev vrednosti ρ. Če želite to narediti, uporabite prvotno formulo za gostoto in upoštevajte, da ena šesterokotna prizma vsebuje šest atomov. Kot rezultat pridemo do delovne formule:
ρ=4m/(√3a2c).
Z zamenjavo zgornjih številk in upoštevanjem njihovih dimenzij pridemo do rezultata: ρ=22 579 kg/m3.
Tako je gostota redke kovine 22,58 g/cm3, kar je enako eksperimentalno izmerjeni vrednosti tabele.
