Metallit ja lejeeringit. Metallien ja metalliseosten tiheystaulukot

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 17:46

Jokainen jaksollisen järjestelmän tunteva opiskelija tietää, että siinä olevien metallien määrä muodostaa suurimman osan kemiallisista alkuaineista. Yksi niiden tärkeistä fysikaalisista ominaisuuksista on tiheys. Harkitse tätä arvoa artikkelissa ja anna taulukko metallien ja metalliseosten tiheydestä.

Mikä on tiheys

Jos otat samat määrät muovia ja terästä, ensimmäinen on paljon helpompi kuin toinen. Toisa alta muovipalalla on täsmälleen sama paino kuin teräspalalla, jos sen tilavuus on paljon suurempi. Syynä näihin eroihin on sellainen fysikaalinen suure kuin tiheys. Sen laskentakaava on seuraava:

ρ=m/V.

Tässä m on kappaleen massa, V on sen tilavuus. Kreikan kirjainta ρ (rho) käytetään usein kuvaamaan tiheyttä. Kaavasta seuraa, että SI:n mittayksiköt ovat kilogrammoja kuutiometriä kohden (kg/m³). Voidaan käyttää myös ei-systeemisiä yksiköitä, kuten g/cm^{3 tai g/l (nesteille).}

Mitä ovat metallit

Ennen kuin annamme metallien tiheystaulukon, selitämme, mistä aineesta puhumme. Metalliset materiaalit eroavat ei-metalleista korkealla lämmön- ja sähkönjohtavuudella ja sitkeydellä. Nämä ovat niiden tärkeimmät erottavat piirteet. On myös pieniä ominaisuuksia, kuten tyypillinen metallikiilto, muokattavuus ja niiden atomien alhainen elektronegatiivisuus.

Kaikki metallit ovat normaaleissa olosuhteissa kiinteässä muodossa. Ainoa poikkeus on elohopea, jonka kiteytyslämpötila on -39oC. Kiinteä metalli on olemassa kidehilan muodossa. Jälkimmäinen on kokoelma atomeja, jotka on järjestetty avaruuteen tietyllä geometrisella tavalla. Mitä tahansa puhdasta (yksikomponenttista) metallimateriaalia esiintyy yhdessä kolmesta kidehilatyypistä tietyissä olosuhteissa. Nämä ovat seuraavat ruudukot:

• Face Centered Cubic (FCC).
• Body Centered Cubic (BCC).
• Kuusikulmainen tiiviisti pakattu (hcp).

Jos olosuhteet (lämpötila, paine) muuttuvat, metalli voi siirtyä kidetilasta toiseen. Klassinen esimerkki on bcc-raudan siirtyminen fcc:hen, kun lämpötila laskee alle 1392^oC tai kun se nousee yli 911^oC.

Metallin tiheystaulukko

Metallien tiheyden määrää kaksi päätekijää:

• Kidehilan tyyppi ja atomien väliset etäisyydet siinä.
• Atomin massakemiallinen alkuaine.

Metallien ja muiden alkuaineiden tiheystaulukko on alla.

Tässä on luvut g/cm3. Jotta metallitiheystaulukko ilmaistaan kg / m3, on vastaava arvo kerrottava 1000:lla. Taulukosta näkyy, että metallien tiheydet ovat hyvin erilaisia. Ne voivat olla vettä kevyempiä (natrium, litium, kalium) tai erittäin raskaita (iridium, osmium, platina, kulta).

Seosten tiheys

Seokset ovat monikomponenttisia aineita, esimerkiksi teräs on raudan ja hiilen seos. Seosten kiderakenne on monimutkaisempi kuin puhtaiden metallien. Teräkselle, joka koostuu raudasta ja hiiliatomeista, on useita mahdollisuuksia niiden keskinäiseen järjestelyyn (kiinteä hiilen liuos bcc- tai fcc-raudassa, erityisen faasin - sementiitin - muodostuminen, grafiittisulkeutumien muodostuminen ja jotkut muut).

Seosten tiheys voidaan monissa tapauksissa arvioida seuraavalla yksinkertaisella kaavalla:

ρ=∑_im_i/∑_iV _i.

Missä i on lejeeringin komponentin numero. Jos tätä lauseketta sovelletaan kaksikomponenttiseen seokseen, voidaan saada seuraava kaava:

ρ=ρ₁ρ₂/(ρ₁+x(ρ₂-ρ_1)).

Missä ρ₁ ja ρ_{2 ovat vastaavien komponenttien tiheydet, x on ensimmäisen komponentin massaosuus metalliseos. Se on määriteltysiis:}

x=m₁/(m₁+ m_2).

Alla on taulukko joidenkin seosten tiheydestä tonneina kuutiometriä kohti.

Koska jokainen seos sisältää pääasiassa yhden komponentin (teräs - rauta, pronssi - kupari, nikromi - nikkeli ja niin edelleen), ei ole yllättävää, että niiden tiheydet ovat lähellä puhtaiden metallien tiheyksiä.