Метали и сплави. Таблици за плътност на метали и сплави

Всеки ученик, който е запознат с таблицата на Менделеев, знае, че броят на металите в нея съставлява по-голямата част от химичните елементи. Едно от важните им физични свойства е плътността. Разгледайте тази стойност в статията и представете таблица за плътността на металите и сплавите.

Какво е плътност?

Ако вземете един и същ обем пластмаса и стомана, първата ще бъде много по-лека от втората. И обратното - парче пластмаса ще има точно същото тегло като парче стомана, ако обемът му е много по-голям. Причината за тези разлики е физична величина, наречена плътност. Формулата за изчисляването му е следната:

ρ = m/V.

Тук m е масата на тялото, V е неговият обем. Гръцката буква ρ (ro) често се използва за обозначаване на плътност. От формулата следва, че мерните единици по SI са килограми на кубичен метър (kg/m³). Могат да се използват и извънсистемни единици, напр. g/cm³ или g/l (за течности).

Какво представляват металите

Преди отколкото да се позовават Ако направим справка с таблицата за плътността на металите, ще изясним въпросния материал. Металните материали се различават от неметалните по високата си топло- и електропроводимост, както и по пластичността си. Това са основните им отличителни черти. Съществуват и вторични свойства, като наличието на характерен метален блясък, коваемост и ниска електроотрицателност на атомите им.

Всички метали при нормални условия съществуват в твърдо състояние. Единственото изключение е живакът, чиято температура на кристализация е -39^oC. Твърд метал съществува под формата на кристална решетка. Последният е съвкупност от атоми, които са организирани по определен геометричен начин в пространството. Всеки чист (еднокомпонентен) метален материал съществува в един от трите вида кристална решетка при дадени условия. Видовете решетки са следните:

• Лицевоцентричен кубичен (HCC).
• Кубичен с центриран обем (VCC).
• Хексагонална плътна опаковка (HPU).

Ако условията (температура, налягане) се променят, металът може да премине от едно кристално състояние в друго. Класически пример за това е преходът на желязото JCC в HCC, когато температурата падне под 1392^oC или когато се повиши над 911^oC.

Таблици за плътност на метали

Плътността на металите се определя от два основни фактора:

• от вида на решетката и междуатомните разстояния в нея.
• атомна маса на химичен елемент.

Таблици за плътността на метали и други елементи са дадени по-долу.

Ето числата в g/cm³. Така че таблицата за плътност на металите в kg/cm м3 е изразена, съответната стойност трябва да се умножи по 1000. Таблицата показва, че металите притежават с най-различна плътност. Те могат да бъдат по-леки от водата (натрий, литий, калий) или много тежки (иридий, осмий, платина, злато).

Плътност на сплавта

Сплавите са многокомпонентни вещества, напр. стоманата е сплав от желязо и въглерод. Кристалната структура на сплавите е по-сложна от тази на чистите метали. За стоманата, която е съставена от железни и въглеродни атоми, има няколко възможности за тяхното взаимно разположение (твърд разтвор на въглерод в Bcc или Hcc желязо, образуване на специална фаза - циментит, образуване на графитни включвания и някои други).

Що се отнася до плътността на сплавите, в много случаи тя може да се определи по следната проста формула:

ρ = ∑_im_i/∑_iV_i.

Където i е номерът на компонента в сплавта. Ако този израз се приложи към двукомпонентна сплав, може да се получи следната формула

ρ = ρ₁*ρ₂/(ρ₁+x*(ρ₂-ρ₁)).

Където ρ₁ и ρ₂ - плътността на съответните компоненти, x е масовата част на първия компонент в сплавта. Той се определя, както следва:

x = m₁/(m₁ + m₂).

По-долу е дадена таблица, показваща плътността в тонове на кубичен метър на някои сплави.

Тъй като всяка сплав съдържа основно един компонент (стоманата е желязо, бронзът е мед, NiCr е никел и т.н.), не е изненадващо, че плътността им е близка до съответните стойности за чистите метали.