Металлын нягт кг/м3: хүснэгт. Нягтыг туршилтын болон онолын аргаар тодорхойлох

2024 Зохиолч: Angel Austin | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 17:52

Металл нь Д. И. Менделеевийн үелэх системийн ихэнх хэсгийг бүрдүүлдэг химийн элементүүд юм. Энэ нийтлэлд бид нягтрал гэх мэт чухал физик шинж чанарыг авч үзэхээс гадна кг / м3 дахь металлын нягтын хүснэгтийг өгөх болно.

Материйн нягт

Кг/м3 дахь металлын нягтын талаар ярихаасаа өмнө физик хэмжигдэхүүнтэй танилцъя. Нягт гэдэг нь биеийн масс m-ийн орон зай дахь V эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаа бөгөөд үүнийг математикийн хувьд дараах байдлаар бичиж болно:

ρ=м / V

Судлж буй утгыг ихэвчлэн Грек цагаан толгойн ρ (ro) үсгээр тэмдэглэдэг.

Хэрэв биеийн янз бүрийн хэсгүүд өөр өөр масстай бол бичсэн томъёог ашиглан дундаж нягтыг тодорхойлж болно. Энэ тохиолдолд орон нутгийн нягтрал дунджаас эрс ялгаатай байж болно.

Томъёноос харахад ρ-ийн утгыг SI системд кг/м3-ээр илэрхийлсэн байна. Энэ нь эзлэхүүний нэгжид агуулагдах бодисын хэмжээг тодорхойлдог. Энэ шинж чанар нь ихэнх тохиолдолд бодисын онцлог шинж юм. Тиймээс янз бүрийн металлын хувьд нягтрал нь кг / м3 байнаялгаатай тул тэдгээрийг таних боломжийг олгодог.

Метал ба тэдгээрийн нягт

Металл материал нь тасалгааны температур ба атмосферийн даралтад хатуу бодис юм (мөнгөн ус нь цорын ганц үл хамаарах зүйл). Тэдгээр нь өндөр хуванцар, цахилгаан, дулаан дамжилтын шинж чанартай бөгөөд гадаргуугийн өнгөлсөн төлөвт өвөрмөц гялалздаг. Металлын олон шинж чанар нь эерэг ионы цөмүүд нь сөрөг электрон хийн тусламжтайгаар бие биетэйгээ холбогдсон цэг дээр байрладаг эмх цэгцтэй болор тортой холбоотой байдаг.

Металлын нягтын хувьд маш олон янз байдаг. Тиймээс хамгийн бага нягт нь лити, кали, натри зэрэг хөнгөн шүлтлэг металлууд юм. Жишээлбэл, литийн нягт нь 534 кг/м3 бөгөөд энэ нь усны бараг тал хувь юм. Энэ нь лити, кали, натрийн ялтсууд усанд живэхгүй гэсэн үг юм. Нөгөөтэйгүүр, рений, осми, иридиум, цагаан алт, алт зэрэг шилжилтийн металлууд асар их нягттай бөгөөд энэ нь усны ρ-ээс 20 дахин их байна.

Доорх хүснэгтэд металлын нягтыг харуулав. Бүх утгууд нь өрөөний температурыг г/см³-ээр илэрхийлнэ. Хэрэв эдгээр утгыг 1000-аар үржүүлбэл кг/м-ээр ρ болно^3.

Яагаад өндөр нягтралтай, бага нягттай металлууд байдаг вэ? Баримт нь тодорхой тохиолдол бүрийн хувьд ρ-ийн утгыг хоёр үндсэн зүйлээр тодорхойлдогхүчин зүйлс:

1. Металлын болор торны онцлог. Хэрэв энэ тор нь хамгийн нягт савлагаатай атомуудыг агуулж байвал түүний макроскопийн нягт нь илүү өндөр байх болно. FCC болон hcp тор нь хамгийн нягт савлагаатай.
2. Металлын атомын физик шинж чанар. Түүний масс том, радиус бага байх тусам ρ-ийн утга өндөр байна. Энэ хүчин зүйл нь өндөр нягтралтай металууд яагаад үелэх системд их тоотой химийн элементүүд байдгийг тайлбарлаж байна.

Нягтыг туршилтаар тодорхойлох

Бидэнд үл мэдэгдэх металл байна гэж бодъё. Түүний нягтыг хэрхэн тодорхойлох вэ? ρ-ийн томъёог эргэн санаснаар бид асуусан асуултын хариултанд хүрнэ. Металлын нягтыг тодорхойлохын тулд ямар ч жин дээр жинлэж, эзлэхүүнийг хэмжихэд хангалттай. Дараа нь зөв нэгжийг ашиглахаа санаж эхний утгыг хоёр дахь утгаараа хуваах ёстой.

Хэрэв биеийн геометрийн хэлбэр нь нарийн төвөгтэй бол түүний эзлэхүүнийг хэмжихэд амаргүй байх болно. Ийм тохиолдолд та Архимедийн хуулийг ашиглаж болно, учир нь биеийг дүрэх үед шилжсэн шингэний хэмжээ нь хэмжсэн хэмжээтэй яг тэнцүү байх болно.

16-р зууны сүүлчээр Галилейгийн зохион бүтээсэн гидростатик жингийн арга нь мөн Архимедийн хуулийг ашиглахад үндэслэсэн байдаг. Аргын мөн чанар нь биеийн жинг агаарт, дараа нь шингэнээр хэмжих явдал юм. Хэрэв эхний утгыг P₀, хоёр дахь утгыг P_{1 гэж тэмдэглэвэл кг/м3 дахь металлын нягтыг дараах томъёогоор тооцоолно. томъёо:}

ρ=P₀ ρ_l / (P₀ - P 1₎

Энд ρ_{l нь шингэний нягт юм.}

Нягтын онолын тодорхойлолт

Дээрх химийн элементүүдийн нягтын хүснэгтэд онолын нягтыг өгсөн металлуудыг улаанаар тэмдэглэсэн болно. Эдгээр элементүүд нь цацраг идэвхт бодис бөгөөд тэдгээрийг бага хэмжээгээр зохиомлоор олж авсан. Эдгээр хүчин зүйлүүд нь тэдгээрийн нягтыг нарийн хэмжихэд хэцүү болгодог. Гэхдээ ρ-ийн утгыг амжилттай тооцоолж болно.

Нягтыг онолоор тодорхойлох арга нь маш энгийн. Үүнийг хийхийн тулд та нэг атомын масс, энгийн болор торны атомын тоо, энэ торны төрлийг мэдэх хэрэгтэй.

Жишээ нь төмрийн тооцоог авч үзье. Түүний атом нь 55.847 аму масстай. Өрөөний нөхцөлд төмөр нь 2.866 ангстромын параметр бүхий bcc тортой байдаг. Нэг энгийн bcc куб тутамд хоёр атом байдаг тул бид дараахийг авна:

ρ=255, 8471, 6610^-27 / (2, 866³ 10 -30^{)=7.876 кг/м}3

Хэрэв бид энэ утгыг хүснэгтийн 1-тэй харьцуулах юм бол тэдгээр нь зөвхөн аравтын гурав дахь бутархайгаар л ялгаатай болохыг харж болно.