Metale i stopy. Tablice gęstości dla metali i stopów

Każdy uczeń, który zna tablicę Mendelejewa wie, że ilość metali w niej zawarta stanowi większość pierwiastków chemicznych. Jedną z ich ważnych cech fizycznych jest gęstość. Rozważ tę wielkość w artykule i pokaż tabelę gęstości metali i stopów.

Co to jest Gęstość

Jeśli weźmiemy te same objętości plastiku i stali, to ten pierwszy będzie znacznie lżejszy od drugiego. I odwrotnie, kawałek plastiku będzie miał dokładnie taki sam ciężar jak kawałek stali, jeśli jest znacznie większy objętościowo. Powodem tych różnic jest wielkość fizyczna zwana gęstością. Wzór na jego obliczenie ma następującą postać:

ρ = m/V.

Tutaj m to masa ciała, V to jego objętość. Grecka litera ρ (ro) jest często używana do oznaczania gęstości. Ze wzoru wynika, że jednostkami miary w układzie SI są kilogramy na metr sześcienny (kg/m³). Można również stosować jednostki pozasystemowe, np. g/cm³ lub g/l (dla cieczy).

Co to są metale

Przed niż dawać Jeśli zapoznamy się z tabelą gęstości dla metali, wyjaśnimy, o jakim materiale mówimy. Materiały metaliczne różnią się od niemetali wysoką przewodnością cieplną i elektryczną oraz plastycznością. To są ich główne właściwości wyróżniające. Istnieją również właściwości wtórne, takie jak charakterystyczny metaliczny połysk, kowalność i niska elektronegatywność ich atomów.

Wszystkie metale w normalnych warunkach istnieją jako ciało stałe. Jedynym wyjątkiem jest rtęć, której temperatura krystalizacji wynosi -39^oC. Metal stały występuje w postaci siatki krystalicznej. Ten ostatni to zbiór atomów, które są geometrycznie ułożone w przestrzeni w określony sposób. Każdy czysty (jednoskładnikowy) materiał metaliczny w danych warunkach istnieje w jednym z trzech typów sieci krystalicznej. Są to następujące kraty:

• sześcienny z wypukłością (HCC).
• Sześcienny skoncentrowany na objętości (BCC).
• Sześciokątna siatka gęsto upakowana (HPLC).

Jeśli warunki (temperatura, ciśnienie) są zmienione, metal może przejść z jednego stanu krystalicznego do drugiego. Klasycznym przykładem jest przejście żelaza JCC w HCC, gdy temperatura spada poniżej 1392^oC, lub gdy wzrośnie powyżej 911^oC.

Tabela gęstości metali

O gęstości metali decydują dwa główne czynniki:

• Rodzaj siatki i odległości międzyatomowe w niej występujące.
• Masa atomowa pierwiastka chemicznego.

Poniżej przedstawiono wykresy gęstości metali i innych pierwiastków.

Liczby tutaj podane są w g/cm³. Tak, że w tabeli gęstości metali w kg/ м3 w celu wyrażenia, wartość należy pomnożyć przez 1000. Z tabeli wynika, że metale mają o różnej gęstości. Gęstość stopu może być lżejszy od wody (sód, lit, potas) lub bardzo ciężki (iryd, osm, platyna, złoto).

Gęstość stopów

Stopy to substancje wieloskładnikowe, np. stal jest stopem żelaza i węgla. Struktura krystaliczna stopów jest bardziej złożona niż czystych metali. Dla stali, która składa się z atomów żelaza i węgla, istnieje kilka możliwości ich wzajemnego ułożenia (roztwór stały węgla w żelazie Bcc lub Hcc, tworzenie specjalnej fazy - cementytu, tworzenie wtrąceń grafitu i kilka innych).

Jeśli chodzi o gęstość stopu, w wielu przypadkach można ją oszacować za pomocą następującego prostego wzoru

ρ = ∑_im_i/∑_iV_i.

Gdzie i oznacza numer składnika w stopie. Jeśli zastosujemy to wyrażenie do ligatury dwuskładnikowej, otrzymamy następujący wzór:

ρ = ρ₁*ρ₂/(ρ₁+x*(ρ₂-ρ₁)).

Gdzie ρ₁ oraz ρ₂ - gęstości odpowiednich składników, x oznacza ułamek masowy pierwszego składnika w stopie. Definiuje się ją w następujący sposób:

x = m₁/(m₁ + m₂).

Poniżej przedstawiono tabelę gęstości niektórych stopów w tonach na metr sześcienny.

Ponieważ każdy stop zawiera głównie jeden składnik (stal - żelazo, brąz - miedź, NiCr - nikiel i tak dalej), nie jest zaskakujące, że ich gęstości są zbliżone do odpowiednich wartości dla czystych metali.