Každý student, který zná periodickou tabulku, ví, že množství kovů v ní tvoří většinu chemických prvků. Jednou z důležitých fyzikálních vlastností je pro ně hustota. Zvažte tuto hodnotu v článku a uveďte tabulku hustoty kovů a slitin.
Co je hustota
Pokud vezmete stejné objemy plastu a oceli, pak první bude mnohem jednodušší než druhý. A naopak, kus plastu bude mít přesně stejnou hmotnost jako kus oceli, pokud je objemově mnohem větší. Důvodem těchto rozdílů je taková fyzikální veličina, jako je hustota. Vzorec pro jeho výpočet je následující:
ρ=m/V.
Zde m je hmotnost tělesa, V je jeho objem. K označení hustoty se často používá řecké písmeno ρ (rho). Ze vzorce vyplývá, že jednotky měření v SI jsou kilogramy na metr krychlový (kg/m3). Mohou být také použity nesystémové jednotky, jako je g/cm3 nebo g/l (pro kapaliny).
Co jsou kovy
Než poskytneme tabulku hustoty kovů, vysvětlíme, o jaké látce mluvíme. Kovové materiály se liší od nekovů vysokou tepelnou a elektrickou vodivostí a tažností. To jsou jejich hlavní rozlišovací znaky. Existují také drobné vlastnosti, jako je charakteristický kovový lesk, kujnost a nízká elektronegativita pro jejich atomy.
Všechny kovy za normálních podmínek existují v pevné formě. Jedinou výjimkou je rtuť, u které je teplota krystalizace -39oC. Pevný kov existuje ve formě krystalové mřížky. Ten je souborem atomů, které jsou uspořádány v prostoru určitým geometrickým způsobem. Jakýkoli čistý (jednosložkový) kovový materiál existuje za daných podmínek v jednom ze tří typů krystalových mřížek. Jedná se o následující mřížky:
- Face Centered Cubic (FCC).
- Body Centered Cubic (BCC).
- Šestihranný uzavřený (hcp).
Pokud se podmínky (teplota, tlak) změní, může kov přejít z jednoho do druhého krystalického stavu. Klasickým příkladem je přechod železa bcc na fcc, když teplota klesne pod 1392oC, nebo když stoupne nad 911oC.
Tabulka hustoty kovů
Hustota kovů je určena dvěma hlavními faktory:
- Typ krystalové mřížky a meziatomové vzdálenosti v ní.
- Hmotnost atomuchemický prvek.
Tabulka hustoty kovů a dalších prvků je uvedena níže.
Zde jsou čísla v g/cm3. Aby mohla být tabulka hustoty kovu vyjádřena v kg / m3, je nutné odpovídající hodnotu vynásobit 1000. Tabulka ukazuje, že kovy mají velmi rozdílné hustoty. Mohou být lehčí než voda (sodík, lithium, draslík) nebo velmi těžké (iridium, osmium, platina, zlato).
Hustota slitin
Slitiny jsou vícesložkové látky, například ocel je slitina železa a uhlíku. Krystalová struktura slitin je složitější než u čistých kovů. U oceli, která se skládá z atomů železa a uhlíku, existuje více možností jejich vzájemného uspořádání (pevný roztok uhlíku v bcc nebo fcc železe, vznik speciální fáze - cementitu, vznik grafitových vměstků a některé další).
Pokud jde o hustotu slitin, v mnoha případech ji lze odhadnout pomocí následujícího jednoduchého vzorce:
ρ=∑imi/∑iV i.
Kde i je číslo složky ve slitině. Pokud je tento výraz aplikován na dvousložkovou slitinu, lze získat následující vzorec:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Kde ρ1 a ρ2 jsou hustoty odpovídajících složek, x je hmotnostní zlomek první složky v slitina. Je to definovánotakže:
x=m1/(m1+ m2).
Tabulka hustoty některých slitin v tunách na metr krychlový je uvedena níže.
Vzhledem k tomu, že každá slitina obsahuje převážně jednu složku (ocel - železo, bronz - měď, nichrom - nikl atd.), není divu, že se jejich hustoty blíží hustotě čistých kovů.
