Кожен школяр, який знайомий з таблицею Менделєєва, знає, що кількість металів у ній становить більшу частину хімічних елементів. Однією з важливих фізичних характеристик для них є щільність. Розглянемо цю величину в статті і наведемо таблицю щільності металів і сплавів.

Що таке щільність

Якщо взяти однакові обсяги пластмаси і стали, то перша буде набагато легше, ніж друга. Навпаки, шматок пластмаси буде мати точно таку ж вагу, як шматок сталі, якщо він буде набагато більше за обсягом. Причиною зазначених розходжень є така фізична величина, як щільність. Формула для обчислення має наступний вигляд: ? = m/V. Тут m - маса тіла, V - його об'єм. Грецька буква ? (рв) часто використовується для позначення щільності. З формули слід, що одиницями вимірювання величини в СІ є кілограми на кубічний метр (кг/м 3 ). Також можуть використовуватися позасистемні одиниці, наприклад, г/см 3 або г/л (для рідин).

Що таке метали

Перш ніж наводити таблицю щільності металів, пояснимо, про яку речовину йде мова. Металеві матеріали відрізняються від неметалів високими тепло - і електропровідністю і пластичністю. Це головні відмінні їх властивості. Також існують другорядні властивості, наприклад, наявність характерного металевого блиску, ковкість і низька электроотрицательность для їх атомів.

Усі метали при нормальних умовах перебувають у твердому вигляді. Виняток становить лише ртуть, для якої температура кристалізації становить -39 o C. Твердий метал існує у вигляді кристалічної решітки. Остання являє собою сукупність атомів, які певним геометричним способом організовані в просторі. Будь чистий (однокомпонентний) металевий матеріал існує в одному з трьох типів кристалічних ґраток при даних умовах. Це такі решітки:

Гранецентрированная кубічна (ГЦК).

Об'ємно-центрована кубічна (ОЦК).

Гексагональна плотноупакованная (ГПУ).

Якщо умови (температура, тиск) змінити, то метал може перейти з одного в інше кристалічний стан. Класичним прикладом є перехід ОЦК заліза в ГЦК, коли температура падає нижче 1392 o C, або коли вона підвищується вище 911 o C.

Таблиця щільності металів

Щільність металів визначається двома основними факторами:

Типом кристалічної решітки і межатомными відстанями в ній.

Масою атома хімічного елемента.

Таблиця щільності металів та інших елементів наводиться нижче. Тут наведені цифри в г/см 3 . Щоб таблиця щільності металів в кг/ м3 виражалася, необхідно відповідну величину помножити на 1000. З таблиці видно, що метали володіють різною щільністю. Вони можуть бути легше води (натрій, літій, калій) або ж бути дуже важкими (іридій, осмій, платина, золото).

Густину сплавів

Сплави являють собою багатокомпонентні речовини, наприклад, сталь - це сплав заліза і вуглецю. Кристалічна структура сплавів є більш складною, ніж для чистих металів. Для сталі, яка складається з атомів заліза і вуглецю, існує кілька можливостей їх взаємного розташування (твердий розчин вуглецю в ОЦК або ГЦК залізі, освіта спеціальної фази - цементиту, освіта графітних включень та деякі інші). Що стосується щільності сплавів, то в багатьох випадках її можна оцінити за такою простою формулою: ? = ? i m i /? i V i . Де i - номер компонента в сплаві. Якщо це вираз застосувати для двокомпонентного сплаву, то можна отримати наступну формулу: ? = ? 1 *? 2 /(? 1 +x*(? 2 -? 1 )). Де ? 1 і ? 2 - щільності відповідних компонент, x - масова частка першого компонента в сплаві. Вона визначається так: x = m 1 /(m 1 + m 2 ). Таблиця густини деяких сплавів в тоннах на метр кубічний наведена нижче. Оскільки кожен сплав містить переважно один компонент (сталь - залізо, бронза - мідь, ніхром - нікель і так далі), то не дивно, що їх щільності близькі до відповідних величин для чистих металів.