Mọi học sinh đã làm quen với bảng tuần hoàn đều biết rằng số lượng kim loại trong đó chiếm hầu hết các nguyên tố hóa học. Một trong những đặc điểm vật lý quan trọng đối với chúng là mật độ. Hãy xem xét giá trị này trong bài báo và đưa ra bảng khối lượng riêng của kim loại và hợp kim.
Mật độ là gì
Nếu bạn lấy cùng một khối lượng nhựa và thép, thì lần đầu tiên sẽ dễ dàng hơn nhiều so với lần thứ hai. Ngược lại, một miếng nhựa sẽ có trọng lượng chính xác bằng một miếng thép nếu nó có khối lượng lớn hơn nhiều. Lý do cho những khác biệt này là một đại lượng vật lý như mật độ. Công thức tính nó như sau:
ρ=m / V.
Ở đây m là khối lượng của vật thể, V là thể tích của nó. Chữ cái Hy Lạp ρ (rho) thường được sử dụng để biểu thị mật độ. Theo công thức, các đơn vị đo lường trong SI là kilôgam trên mét khối (kg / m3). Các đơn vị không thuộc hệ thống cũng có thể được sử dụng, chẳng hạn như g / cm3hoặc g / l (đối với chất lỏng).
Kim loại là gì
Trước khi đưa ra một bảng khối lượng riêng của các kim loại, chúng ta hãy giải thích chất mà chúng ta đang nói đến. Vật liệu kim loại khác với phi kim ở tính dẫn nhiệt, điện và độ dẻo cao. Đây là những đặc điểm phân biệt chính của chúng. Ngoài ra còn có các đặc tính nhỏ, chẳng hạn như có ánh kim loại đặc trưng, tính dễ uốn và độ âm điện thấp cho các nguyên tử của chúng.
Tất cả các kim loại ở điều kiện thường đều tồn tại ở thể rắn. Ngoại lệ duy nhất là thủy ngân, nhiệt độ kết tinh là -39oC. Kim loại rắn tồn tại dưới dạng mạng tinh thể. Loại thứ hai là một tập hợp các nguyên tử được tổ chức trong không gian theo một cách hình học nhất định. Mọi vật liệu kim loại nguyên chất (một thành phần) đều tồn tại ở một trong ba loại mạng tinh thể trong các điều kiện nhất định. Đây là các lưới sau:
- Khối trung tâm khuôn mặt (FCC).
- Khối trung tâm cơ thể (BCC).
- Đóng gói lục giác (hcp).
Nếu các điều kiện (nhiệt độ, áp suất) thay đổi, thì kim loại có thể chuyển từ trạng thái kết tinh này sang trạng thái kết tinh khác. Một ví dụ cổ điển là sự chuyển đổi bcc iron thành fcc khi nhiệt độ giảm xuống dưới 1392oC hoặc khi nó tăng trên 911oC.
Bảng mật độ kim loại
Khối lượng riêng của kim loại được xác định bởi hai yếu tố chính:
- Loại mạng tinh thể và khoảng cách giữa các nguyên tử trong đó.
- Khối lượng của nguyên tửnguyên tố hóa học.
Bảng khối lượng riêng của kim loại và các nguyên tố khác được đưa ra bên dưới.
Đây là số liệu tính bằng g / cm3. Để bảng khối lượng riêng của kim loại được biểu thị bằng kg / m3, cần nhân giá trị tương ứng với 1000. Bảng cho thấy các kim loại có khối lượng riêng rất khác nhau. Chúng có thể nhẹ hơn nước (natri, liti, kali) hoặc rất nặng (iridi, osmi, bạch kim, vàng).
Mật độ của hợp kim
Hợp kim là các chất đa thành phần, ví dụ, thép là hợp kim của sắt và cacbon. Cấu trúc tinh thể của hợp kim phức tạp hơn so với kim loại nguyên chất. Đối với thép, bao gồm các nguyên tử sắt và cacbon, có một số khả năng sắp xếp lẫn nhau của chúng (dung dịch rắn của cacbon trong sắt bcc hoặc fcc, sự hình thành một pha đặc biệt - xi măng, sự hình thành các thể vùi than chì, và một số loại khác).
Đối với khối lượng riêng của hợp kim, trong nhiều trường hợp có thể ước lượng bằng công thức đơn giản sau:
ρ=∑imi/ ∑iVtôi.
Trong đó i là số thành phần trong hợp kim. Nếu áp dụng biểu thức này cho hợp kim hai thành phần, thì công thức sau có thể nhận được:
ρ=ρ1 ρ2/ (ρ1+ x(ρ2-ρ1)).
Trong đó ρ1và ρ2là mật độ của các thành phần tương ứng, x là phần khối lượng của thành phần đầu tiên trong hợp kim. Nó được định nghĩavì vậy:
x=m1/ (m1+ m2).
Bảng khối lượng riêng của một số hợp kim tính bằng tấn trên mét khối được đưa ra dưới đây.
Vì mỗi hợp kim chủ yếu chứa một thành phần (thép - sắt, đồng - đồng, nichrome - niken, v.v.), không có gì ngạc nhiên khi mật độ của chúng gần với mật độ của kim loại nguyên chất.
