Gustina je važna fizička veličina za bilo koje agregatno stanje materije. U ovom članku ćemo razmotriti pitanje kolika je gustina metala, daćemo tabelu ovog parametra za hemijske elemente i govoriti o najgušćem metalu na Zemlji.
O kojim fizičkim karakteristikama govorimo?
Gustina je vrijednost koja karakterizira količinu supstance u poznatoj zapremini. Prema ovoj definiciji, može se matematički izračunati na sljedeći način:
ρ=m/V.
Ovu vrijednost označite grčkim slovom ρ (ro).
Gustoća je univerzalna karakteristika jer se može koristiti za poređenje različitih materijala. Ova činjenica se može koristiti za njihovu identifikaciju, što je, prema legendi, učinio grčki filozof Arhimed (uspio je uspostaviti lažnu zlatnu krunu mjerenjem vrijednosti ρ za nju).
Ovaj parametar za određeni materijal zavisi od dva glavna faktora:
- od mase atoma i molekula koji čine supstancu;
- od prosječne međuatomske i međumolekularne udaljenosti.
Na primer, bilo koji od prelaznih metala (zlato, gvožđe, vanadijum, volfram) ima veću gustinu od bilo kog ugljeničnog materijala, pošto je masa potonjeg atoma deset puta manja. Još jedan primjer. Grafit i dijamant su dvije ugljične strukture. Drugi je gušći, jer su međuatomske udaljenosti u njegovoj rešetki manje.
Gustina metala
Ovo je najveća grupa u Mendeljejevom periodnom sistemu. Metal je svaka supstanca koja ima visoku toplotnu i električnu provodljivost, karakterističan površinski sjaj kada je polirana i sposobnost da se podvrgne plastičnoj deformaciji.
Takav hemijski element ima nisku elektronegativnost u poređenju sa supstancama kao što su azot, kiseonik i ugljenik. Ova činjenica dovodi do činjenice da atomi metala u masivnim strukturama međusobno stvaraju metalnu vezu. To je električna interakcija između pozitivno nabijenih jonskih baza i gasa negativnih elektrona.
Atomi metala u prostoru su raspoređeni u obliku uređene strukture, koja se naziva kristalna rešetka. Postoje samo tri tipa:
- cubic;
- BCC (kubna centrirana tijela);
- HCP (šestougaono zbijeno);
- FCC (cubic sa licem).
Gustoća metala je fizička veličina koja zavisi od vrste kristalne rešetke. Ispod je tabela ovog parametra za sve hemijske elemente u g / cm3, koji se u normalnim uslovima nalaze učvrsto stanje.
Iz tabele proizilazi da je gustina metala vrijednost koja varira u širokom rasponu. Dakle, najslabiji je litijum, koji je, sa istim zapreminama, dva puta lakši od vode. Gustoća rijetkih metala osmijuma najveća je u prirodi. To je 22,59g/cm3.
Kako pronalazite vrijednost?
Gustoća metala je karakteristika koja se može definirati na dva fundamentalno različita načina:
- eksperimentalno;
- teoretski.
Eksperimentalne metode su sljedeće:
- Direktna mjerenja tjelesne težine i zapremine. Ovo posljednje je lako izračunati ako su poznati geometrijski parametri tijela, a njegov oblik je idealan, na primjer, prizma, piramida ili lopta.
- Hidrostatička mjerenja. U ovom slučaju koriste se posebne vage koje je izumio Galileo u 16. vijeku. Princip njihovog rada je prilično jednostavan: prvo se tijelo nepoznate gustine važe u zraku, a zatim u tekućini (vodi). Nakon toga, tražena vrijednost se izračunava pomoću jednostavne formule.
Što se tiče teorijske metode za određivanje gustine metala, ovo je prilično jednostavna metoda koja zahtijeva poznavanje tipa kristalne rešetke, međuatomske udaljenosti u njoj i mase atoma. Zatim ćemo, koristeći primjer osmijuma, pokazati kako se koristi ova metoda.
Gustina osmijuma retkih metala
Hepronađeni u tragovima na našoj planeti. Najčešće se nalazi u obliku legura sa iridijumom i platinom, kao i u obliku oksida. Osmijum ima hcp rešetku sa parametrima a=2,7343 i c=4,32 angstroma. Prosječna masa jednog atoma je m=190,23 amu
Gore navedeni brojevi su dovoljni za određivanje vrijednosti ρ. Da biste to učinili, koristite originalnu formulu za gustoću i uzmite u obzir da jedna heksagonalna prizma sadrži šest atoma. Kao rezultat, dolazimo do radne formule:
ρ=4m/(√3a2c).
Zamjenjujući gore napisane brojke i uzimajući u obzir njihove dimenzije, dolazimo do rezultata: ρ=22 579 kg/m3.
Dakle, gustina rijetkog metala je 22,58 g/cm3, što je jednako eksperimentalno izmjerenoj tabličnoj vrijednosti.
