Metalet janë elementë kimikë që përbëjnë pjesën më të madhe të tabelës periodike të D. I. Mendeleev. Në këtë artikull, ne do të konsiderojmë një pronë fizike kaq të rëndësishme si dendësia, dhe gjithashtu do të japim një tabelë të densitetit të metaleve në kg / m3.
Densiteti i materies
Para se të merremi me dendësinë e metaleve në kg/m3, le të njihemi me vetë sasinë fizike. Dendësia është raporti i masës së trupit m me vëllimin e tij V në hapësirë, i cili mund të shkruhet matematikisht si më poshtë:
ρ=m / V
Vlera në studim zakonisht shënohet me shkronjën e alfabetit grek ρ (ro).
Nëse pjesë të ndryshme të trupit kanë masa të ndryshme, atëherë duke përdorur formulën e shkruar, mund të përcaktoni dendësinë mesatare. Në këtë rast, dendësia lokale mund të ndryshojë ndjeshëm nga mesatarja.
Siç mund ta shihni nga formula, vlera e ρ shprehet në kg/m3 në sistemin SI. Karakterizon sasinë e një lënde që vendoset në një njësi të vëllimit të saj. Kjo karakteristikë në shumë raste është shenjë dalluese e substancave. Pra, për metale të ndryshme, dendësia në kg / m3është e ndryshme, duke i lejuar ato të identifikohen.
Metalet dhe dendësia e tyre
Materialet metalike janë të ngurta në temperaturën e dhomës dhe presionin atmosferik (mërkuri është i vetmi përjashtim). Kanë plasticitet të lartë, përçueshmëri elektrike dhe termike dhe kanë një shkëlqim karakteristik në gjendjen e lëmuar të sipërfaqes. Shumë veti të metaleve lidhen me praninë e një rrjete kristalore të renditur në të cilën bërthamat jonike pozitive qëndrojnë në nyjet, të lidhura me njëra-tjetrën me anë të një gazi elektronik negativ.
Sa i përket densitetit të metaleve, ajo ndryshon shumë. Pra, më pak të dendura janë metalet e lehta alkali, si litiumi, kaliumi ose natriumi. Për shembull, dendësia e litiumit është 534 kg/m3, që është pothuajse gjysma e asaj të ujit. Kjo do të thotë që pllakat e litiumit, kaliumit dhe natriumit nuk do të zhyten në ujë. Nga ana tjetër, metalet në tranzicion si renium, osmium, iridium, platin dhe ari kanë një dendësi të madhe, e cila është 20 ose më shumë herë se ρ e ujit.
Tabela e mëposhtme tregon dendësinë e metaleve. Të gjitha vlerat i referohen temperaturës së dhomës në g/cm3. Nëse këto vlera shumëzohen me 1000, atëherë marrim ρ në kg/m3.
Pse ka metale me densitet të lartë dhe metale me densitet të ulët? Fakti është se vlera e ρ për çdo rast specifik përcaktohet nga dy kryesorefaktorë:
- Veçori e rrjetës kristalore të metalit. Nëse kjo grilë përmban atome në paketimin më të dendur, atëherë dendësia e saj makroskopike do të jetë më e lartë. Rrjetat FCC dhe hcp kanë paketimin më të dendur.
- Vetitë fizike të atomit të metalit. Sa më e madhe masa e tij dhe sa më e vogël rrezja, aq më e lartë është vlera e ρ. Ky faktor shpjegon pse metalet me densitet të lartë janë elementë kimikë me një numër të lartë në tabelën periodike.
Përcaktimi eksperimental i densitetit
Supozoni se kemi një copë metali të panjohur. Si mund ta përcaktoni densitetin e tij? Duke kujtuar formulën për ρ, arrijmë në përgjigjen e pyetjes së bërë. Për të përcaktuar densitetin e metalit, mjafton ta peshoni atë në çdo ekuilibër dhe të matni vëllimin. Pastaj vlera e parë duhet të ndahet me të dytën, duke kujtuar të përdorni njësitë e sakta.
Nëse forma gjeometrike e trupit është komplekse, atëherë nuk do të jetë e lehtë të matet vëllimi i tij. Në raste të tilla, ju mund të përdorni ligjin e Arkimedit, pasi vëllimi i lëngut të zhvendosur kur trupi zhytet do të jetë saktësisht i barabartë me vëllimin e matur.
Metoda e peshave hidrostatike, e shpikur në fund të shekullit të 16-të nga Galileo, bazohet gjithashtu në përdorimin e ligjit të Arkimedit. Thelbi i metodës është matja e peshës trupore në ajër dhe më pas në lëng. Nëse vlera e parë shënohet me P0, dhe e dyta me P1, atëherë dendësia e metalit në kg/m3 llogaritet duke përdorur sa vijon formula:
ρ=P0 ρl / (P0 - P 1)
Ku ρl është dendësia e lëngut.
Përkufizimi teorik i densitetit
Në tabelën e mësipërme të densitetit të elementeve kimike, me të kuqe janë shënuar metalet për të cilat është dhënë dendësia teorike. Këta elementë janë radioaktivë, dhe ato janë marrë artificialisht në sasi të vogla. Këta faktorë e bëjnë të vështirë matjen e saktë të densitetit të tyre. Megjithatë, vlera e ρ mund të llogaritet me sukses.
Metoda e përcaktimit teorik të densitetit është mjaft e thjeshtë. Për ta bërë këtë, ju duhet të dini masën e një atomi, numrin e atomeve në rrjetën elementare kristalore dhe llojin e kësaj rrjete.
Për shembull, le të bëjmë një llogaritje për hekurin. Atomi i tij ka një masë prej 55.847 amu. Hekuri në kushte dhome ka një grilë bcc me një parametër prej 2.866 angstroms. Meqenëse ka dy atome për kub elementar bcc, marrim:
ρ=255, 8471, 6610-27 / (2, 8663 10 -30)=7,876 kg/m3
Nëse e krahasojmë këtë vlerë me tabelën një, mund të shohim se ato ndryshojnë vetëm në numrin e tretë dhjetor.
