Svaki učenik koji je upoznat sa periodnim sistemom zna da količina metala u njemu čini većinu hemijskih elemenata. Jedna od važnih fizičkih karakteristika za njih je gustina. Uzmite u obzir ovu vrijednost u članku i dajte tabelu gustine metala i legura.
Šta je gustina
Ako uzmete iste količine plastike i čelika, onda će prvi biti mnogo lakši od drugog. Suprotno tome, komad plastike će imati potpuno istu težinu kao komad čelika ako je mnogo veći. Razlog za ove razlike je takva fizička veličina kao što je gustina. Formula za izračunavanje je sljedeća:
ρ=m/V.
Ovdje je m masa tijela, V je njegova zapremina. Grčko slovo ρ (rho) se često koristi za označavanje gustine. Iz formule proizilazi da su mjerne jedinice u SI kilogrami po kubnom metru (kg/m3). Mogu se koristiti i nesistemske jedinice, kao što su g/cm3 ili g/l (za tečnosti).
Šta su metali
Pre nego što damo tabelu gustine metala, objasnimo o kojoj supstanci je reč. Metalni materijali se razlikuju od nemetala po visokoj toplotnoj i električnoj provodljivosti i duktilnosti. Ovo su njihove glavne karakteristike. Postoje i manja svojstva, kao što je karakterističan metalni sjaj, savitljivost i niska elektronegativnost za njihove atome.
Svi metali pod normalnim uslovima postoje u čvrstom obliku. Jedini izuzetak je živa, za koju je temperatura kristalizacije -39oC. Čvrsti metal postoji u obliku kristalne rešetke. Potonji je skup atoma koji su organizirani u prostoru na određeni geometrijski način. Svaki čisti (jednokomponentni) metalni materijal postoji u jednoj od tri vrste kristalnih rešetki pod datim uslovima. Ovo su sljedeće mreže:
- Face Centered Cubic (FCC).
- Body Centered Cubic (BCC).
- Heksagonalno zbijeno (hcp).
Ako se uslovi (temperatura, pritisak) promene, onda metal može preći iz jednog u drugo kristalno stanje. Klasičan primjer je prijelaz bcc željeza u fcc kada temperatura padne ispod 1392oC, ili kada poraste iznad 911oC.
Tabela gustine metala
Gustoću metala određuju dva glavna faktora:
- Tip kristalne rešetke i međuatomske udaljenosti u njoj.
- Masa atomahemijski element.
Tabela gustine metala i drugih elemenata je data ispod.
Ovo su brojke u g/cm3. Da bi tabela gustine metala bila izražena u kg/m3, potrebno je odgovarajuću vrednost pomnožiti sa 1000. Tabela pokazuje da metali imaju veoma različite gustine. Mogu biti lakši od vode (natrijum, litijum, kalijum) ili veoma teški (iridijum, osmijum, platina, zlato).
Gustina legura
Legure su višekomponentne tvari, na primjer, čelik je legura željeza i ugljika. Kristalna struktura legura je složenija nego kod čistih metala. Za čelik, koji se sastoji od atoma željeza i ugljika, postoji nekoliko mogućnosti njihovog međusobnog rasporeda (čvrsto otapanje ugljika u bcc ili fcc željezu, formiranje posebne faze - cementita, formiranje inkluzija grafita i neke druge).
Što se tiče gustine legura, u mnogim slučajevima ona se može procijeniti pomoću sljedeće jednostavne formule:
ρ=∑imi/∑iV i.
Gdje je i broj komponente u leguri. Ako se ovaj izraz primijeni na dvokomponentnu leguru, onda se može dobiti sljedeća formula:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Gdje su ρ1 i ρ2 gustine odgovarajućih komponenti, x je maseni udio prve komponente u legura. Definisano jedakle:
x=m1/(m1+ m2).
Tabela gustine nekih legura u tonama po kubnom metru je data ispod.
Budući da svaka legura sadrži pretežno jednu komponentu (čelik - gvožđe, bronza - bakar, nihrom - nikl, itd.), nije iznenađujuće da su njihove gustine bliske gustoći čistih metala.
