Densiteti është një sasi fizike e rëndësishme për çdo gjendje agregate të materies. Në këtë artikull do të shqyrtojmë pyetjen se sa është dendësia e metaleve, do të japim një tabelë të këtij parametri për elementët kimikë dhe do të flasim për metalin më të dendur në Tokë.
Për çfarë karakteristike fizike po flasim?
Densiteti është një vlerë që karakterizon sasinë e një substance në një vëllim të njohur. Sipas këtij përkufizimi, ai mund të llogaritet matematikisht si më poshtë:
ρ=m/V.
Përcaktoni këtë vlerë me shkronjën greke ρ (ro).
Densiteti është një karakteristikë universale sepse mund të përdoret për të krahasuar materiale të ndryshme. Ky fakt mund të përdoret për t'i identifikuar ato, gjë që është ajo që bëri filozofi grek Arkimedi, sipas legjendës (ai ishte në gjendje të krijonte një kurorë të artë të rreme duke matur vlerën e ρ për të).
Ky parametër për një material të caktuar varet nga dy faktorë kryesorë:
- nga masa e atomeve dhe molekulave që përbëjnë substancën;
- nga distancat mesatare ndëratomike dhe ndërmolekulare.
Për shembull, çdo metal kalimtar (ari, hekuri, vanadiumi, tungsteni) ka një densitet më të lartë se çdo material karboni, pasi masa e atomit të fundit është dhjetë herë më e vogël. Një shembull tjetër. Grafiti dhe diamanti janë dy struktura karboni. E dyta është më e dendur, pasi distancat ndëratomike në rrjetën e saj janë më të vogla.
Densiteti i metaleve
Ky është grupi më i madh në tabelën periodike të Mendelejevit. Metal është çdo substancë që ka një përçueshmëri të lartë termike dhe elektrike, një shkëlqim karakteristik të sipërfaqes kur lëmohet dhe aftësi për t'iu nënshtruar deformimit plastik.
Një element i tillë kimik ka një elektronegativitet të ulët në krahasim me substanca të tilla si azoti, oksigjeni dhe karboni. Ky fakt çon në faktin se atomet metalike në strukturat pjesa më e madhe formojnë një lidhje metalike me njëri-tjetrin. Është një ndërveprim elektrik ndërmjet bazave jonike të ngarkuara pozitivisht dhe një gazi elektronik negativ.
Atomet e metaleve në hapësirë janë të rregulluar në formën e një strukture të renditur, e cila quhet një rrjetë kristalore. Ekzistojnë vetëm tre lloje:
- kub;
- BCC (kubik në qendër të trupit);
- HCP (gjashtëkëndore e mbushur ngushtë);
- FCC (kubik në qendër të fytyrës).
Densiteti i metaleve është një sasi fizike që varet nga lloji i rrjetës kristalore. Më poshtë është një tabelë e këtij parametri për të gjithë elementët kimikë në g/cm3, të cilët në kushte normale janë nëgjendje e ngurtë.
Nga tabela del se dendësia e metaleve është një vlerë që ndryshon në një gamë të gjerë. Pra, më i dobëti është litiumi, i cili, me të njëjtat vëllime, është dy herë më i lehtë se uji. Dendësia e osmiumit të metalit të rrallë është më e larta në natyrë. Është 22,59 g/cm3.
Si e gjeni vlerën?
Densiteti i metaleve është një karakteristikë që mund të përcaktohet në dy mënyra thelbësisht të ndryshme:
- eksperimentale;
- teorik.
Metodat eksperimentale janë si më poshtë:
- Matje të drejtpërdrejta të peshës dhe vëllimit të trupit. Kjo e fundit është e lehtë për t'u llogaritur nëse dihen parametrat gjeometrikë të trupit dhe forma e tij është ideale, për shembull, një prizëm, një piramidë ose një top.
- Matje hidrostatike. Në këtë rast, përdoren peshore të veçanta, të shpikur nga Galileo në shekullin e 16-të. Parimi i funksionimit të tyre është mjaft i thjeshtë: së pari, një trup me densitet të panjohur peshohet në ajër, dhe më pas në një lëng (ujë). Pas kësaj, vlera e kërkuar llogaritet duke përdorur një formulë të thjeshtë.
Sa i përket metodës teorike për përcaktimin e densitetit të metaleve, kjo është një metodë mjaft e thjeshtë që kërkon njohuri për llojin e rrjetës kristalore, distancën ndëratomike në të dhe masën e atomit. Më pas, duke përdorur shembullin e osmiumit, do të tregojmë se si përdoret kjo metodë.
Densiteti i metalit të rrallë osmium
Aigjendet në sasi të vogla në planetin tonë. Më shpesh gjendet në formën e lidhjeve me iridium dhe platin, si dhe në formën e oksideve. Osmiumi ka një grilë hcp me parametra a=2,7343 dhe c=4,32 angstroms. Masa mesatare e një atomi është m=190,23 amu
Numrat e mësipërm janë të mjaftueshëm për të përcaktuar vlerën e ρ. Për ta bërë këtë, përdorni formulën origjinale për densitetin dhe merrni parasysh që një prizëm gjashtëkëndor përmban gjashtë atome. Si rezultat, arrijmë në formulën e punës:
ρ=4m/(√3a2c).
Duke zëvendësuar shifrat e shkruara më sipër dhe duke marrë parasysh përmasat e tyre, arrijmë në rezultatin: ρ=22 579 kg/m3.
Kështu, dendësia e një metali të rrallë është 22,58 g/cm3, që është e barabartë me vlerën e matur eksperimentalisht të tabelës.
