Každý študent, ktorý pozná periodickú tabuľku, vie, že množstvo kovov v nej tvorí väčšinu chemických prvkov. Jednou z dôležitých fyzikálnych vlastností je pre nich hustota. Zvážte túto hodnotu v článku a uveďte tabuľku hustoty kovov a zliatin.
Čo je hustota
Ak vezmete rovnaký objem plastu a ocele, potom prvý bude oveľa jednoduchší ako druhý. Naopak, kus plastu bude mať presne rovnakú hmotnosť ako kus ocele, ak bude mať oveľa väčší objem. Dôvodom týchto rozdielov je taká fyzikálna veličina ako hustota. Vzorec na jej výpočet je nasledujúci:
ρ=m/V.
M je hmotnosť telesa, V je jeho objem. Na označenie hustoty sa často používa grécke písmeno ρ (rho). Zo vzorca vyplýva, že mernými jednotkami v SI sú kilogramy na meter kubický (kg/m3). Môžu sa použiť aj nesystémové jednotky, ako napríklad g/cm3 alebo g/l (pre kvapaliny).
Čo sú kovy
Pred uvedením tabuľky hustoty kovov si vysvetlíme, o akej látke hovoríme. Kovové materiály sa líšia od nekovov vysokou tepelnou a elektrickou vodivosťou a ťažnosťou. Toto sú ich hlavné rozlišovacie znaky. Existujú aj menšie vlastnosti, ako napríklad charakteristický kovový lesk, kujnosť a nízka elektronegativita ich atómov.
Všetky kovy za normálnych podmienok existujú v pevnej forme. Jedinou výnimkou je ortuť, ktorej teplota kryštalizácie je -39oC. Pevný kov existuje vo forme kryštálovej mriežky. Ten je súborom atómov, ktoré sú organizované v priestore určitým geometrickým spôsobom. Akýkoľvek čistý (jednozložkový) kovový materiál existuje za daných podmienok v jednom z troch typov kryštálových mriežok. Toto sú nasledujúce mriežky:
- Face Centered Cubic (FCC).
- Body Centered Cubic (BCC).
- Šesťhranné tesne zbalené (hcp).
Ak sa zmenia podmienky (teplota, tlak), kov môže prejsť z jedného do druhého kryštalického stavu. Klasickým príkladom je prechod železa bcc na fcc, keď teplota klesne pod 1392oC, alebo keď stúpne nad 911oC.
Tabuľka hustoty kovu
Hustota kovov je určená dvoma hlavnými faktormi:
- Typ kryštálovej mriežky a medziatómové vzdialenosti v nej.
- Hmotnosť atómuchemický prvok.
Tabuľka hustoty kovov a iných prvkov je uvedená nižšie.
Tu sú čísla v g/cm3. Aby bola tabuľka hustoty kovu vyjadrená v kg / m3, je potrebné vynásobiť zodpovedajúcu hodnotu číslom 1000. Tabuľka ukazuje, že kovy majú veľmi rozdielne hustoty. Môžu byť ľahšie ako voda (sodík, lítium, draslík) alebo veľmi ťažké (irídium, osmium, platina, zlato).
Hustota zliatin
Zliatiny sú viaczložkové látky, napríklad oceľ je zliatina železa a uhlíka. Kryštálová štruktúra zliatin je zložitejšia ako u čistých kovov. Pre oceľ, ktorá sa skladá z atómov železa a uhlíka, existuje viacero možností ich vzájomného usporiadania (pevný roztok uhlíka v bcc alebo fcc železe, vznik špeciálnej fázy - cementitu, vznik grafitových inklúzií a niektoré ďalšie).
Pokiaľ ide o hustotu zliatin, v mnohých prípadoch ju možno odhadnúť pomocou nasledujúceho jednoduchého vzorca:
ρ=∑imi/∑iV i.
Kde i je číslo zložky v zliatine. Ak sa tento výraz použije na dvojzložkovú zliatinu, možno získať nasledujúci vzorec:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Kde ρ1 a ρ2 sú hustoty zodpovedajúcich zložiek, x je hmotnostný zlomok prvej zložky v zliatina. Je to definovanétakže:
x=m1/(m1+ m2).
Tabuľka hustoty niektorých zliatin v tonách na meter kubický je uvedená nižšie.
Keďže každá zliatina obsahuje prevažne jednu zložku (oceľ – železo, bronz – meď, nichróm – nikel atď.), nie je prekvapujúce, že ich hustoty sú blízke hustote čistých kovov.
