Jeder Schüler, der mit dem Periodensystem vertraut ist, weiß, dass die darin enth altenen Metalle den größten Teil der chemischen Elemente ausmachen. Eine der wichtigsten physikalischen Eigenschaften für sie ist die Dichte. Berücksichtigen Sie diesen Wert im Artikel und geben Sie eine Tabelle der Dichte von Metallen und Legierungen an.
Was ist Dichte
Wenn Sie die gleichen Mengen an Kunststoff und Stahl nehmen, wird das Erste viel einfacher sein als das Zweite. Umgekehrt hat ein Stück Kunststoff genau das gleiche Gewicht wie ein Stück Stahl, wenn es ein viel größeres Volumen hat. Der Grund für diese Unterschiede ist eine physikalische Größe wie die Dichte. Die Formel zur Berechnung lautet wie folgt:
ρ=m/V.
Hier ist m die Masse des Körpers, V sein Volumen. Der griechische Buchstabe ρ (rho) wird oft zur Bezeichnung der Dichte verwendet. Aus der Formel folgt, dass die Maßeinheiten in SI Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3) sind. Es können auch nicht-systemische Einheiten verwendet werden, wie z. B. g/cm3 oder g/l (für Flüssigkeiten).
Was sind Metalle
Bevor wir eine Tabelle mit der Dichte von Metallen geben, lassen Sie uns erklären, von welcher Substanz wir sprechen. Metallische Werkstoffe unterscheiden sich von Nichtmetallen durch hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit und Duktilität. Dies sind ihre Hauptunterscheidungsmerkmale. Es gibt auch untergeordnete Eigenschaften, wie z. B. einen charakteristischen metallischen Glanz, Formbarkeit und geringe Elektronegativität für ihre Atome.
Alle Metalle liegen unter normalen Bedingungen in fester Form vor. Einzige Ausnahme ist Quecksilber, dessen Kristallisationstemperatur -39 °C beträgt. Festes Metall liegt in Form eines Kristallgitters vor. Letzteres ist eine Ansammlung von Atomen, die auf eine bestimmte geometrische Weise im Raum organisiert sind. Jedes reine (einkomponentige) metallische Material existiert unter gegebenen Bedingungen in einer von drei Arten von Kristallgittern. Dies sind die folgenden Raster:
- Face Centered Cubic (FCC).
- Body Centered Cubic (BCC).
- Hexagonal dicht gepackt (hcp).
Wenn sich die Bedingungen (Temperatur, Druck) ändern, kann das Metall von einem in den anderen kristallinen Zustand übergehen. Ein klassisches Beispiel ist der Übergang von bcc Eisen zu fcc, wenn die Temperatur unter 1392°C fällt oder wenn sie über 911°C steigt.
Tabelle der Metalldichte
Die Dichte von Metallen wird durch zwei Hauptfaktoren bestimmt:
- Die Art des Kristallgitters und die Atomabstände darin.
- Die Masse eines Atomschemisches Element.
Tabelle der Dichte von Metallen und anderen Elementen ist unten angegeben.
Angaben in g/cm3. Damit die Metalldichtetabelle in kg / m3 ausgedrückt werden kann, muss der entsprechende Wert mit 1000 multipliziert werden. Die Tabelle zeigt, dass Metalle sehr unterschiedliche Dichten haben. Sie können leichter als Wasser (Natrium, Lithium, Kalium) oder sehr schwer (Iridium, Osmium, Platin, Gold) sein.
Dichte der Legierungen
Legierungen sind mehrkomponentige Stoffe, beispielsweise ist Stahl eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff. Die Kristallstruktur von Legierungen ist komplexer als bei reinen Metallen. Für Stahl, der aus Eisen- und Kohlenstoffatomen besteht, gibt es mehrere Möglichkeiten für ihre gegenseitige Anordnung (Mischkristall aus Kohlenstoff in bcc- oder fcc-Eisen, Bildung einer speziellen Phase - Zementit, Bildung von Graphiteinschlüssen und einige andere).
Die Dichte von Legierungen lässt sich in vielen Fällen mit der folgenden einfachen Formel abschätzen:
ρ=∑imi/∑iV i.
Wobei i die Nummer der Komponente in der Legierung ist. Wendet man diesen Ausdruck auf eine Zweikomponentenlegierung an, so erhält man folgende Formel:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Dabei sind ρ1 und ρ2 die Dichten der entsprechenden Komponenten, x ist der Massenanteil der ersten Komponente in der Legierung. Es ist definiertalso:
x=m1/(m1+ m2).
Die Tabelle der Dichte einiger Legierungen in Tonnen pro Kubikmeter ist unten angegeben.
Da jede Legierung überwiegend aus einer Komponente besteht (Stahl - Eisen, Bronze - Kupfer, Nichrom - Nickel usw.), ist es nicht verwunderlich, dass ihre Dichten denen reiner Metalle nahe kommen.
