Խտությունը կարևոր ֆիզիկական մեծություն է նյութի ցանկացած ագրեգատային վիճակի համար: Այս հոդվածում մենք կքննարկենք այն հարցը, թե որն է մետաղների խտությունը, կտանք այս պարամետրի աղյուսակը քիմիական տարրերի համար և կխոսենք Երկրի վրա ամենախիտ մետաղի մասին:
Ի՞նչ ֆիզիկական բնութագրի մասին է խոսքը։
Խտությունը արժեք է, որը բնութագրում է նյութի քանակությունը հայտնի ծավալում: Համաձայն այս սահմանման՝ այն մաթեմատիկորեն կարելի է հաշվարկել հետևյալ կերպ՝
ρ=m/V.
Նշեք այս արժեքը հունարեն ρ տառով (ro):
Խտությունը համընդհանուր հատկանիշ է, քանի որ այն կարող է օգտագործվել տարբեր նյութեր համեմատելու համար: Այս փաստը կարող է օգտագործվել նրանց նույնականացնելու համար, ինչն էլ արել է հույն փիլիսոփա Արքիմեդը, ըստ լեգենդի (նա կարողացել է կեղծ ոսկե թագ հաստատել՝ չափելով դրա արժեքը ρ-ի համար):
Այս պարամետրը որոշակի նյութի համար կախված է երկու հիմնական գործոնից.
- նյութը կազմող ատոմների և մոլեկուլների զանգվածից;
- միջատոմային և միջմոլեկուլային հեռավորություններից։
Օրինակ, անցումային մետաղներից որևէ մեկը (ոսկի, երկաթ, վանադիում, վոլֆրամ) ունի ավելի մեծ խտություն, քան ցանկացած ածխածնային նյութ, քանի որ վերջինիս ատոմի զանգվածը տասն անգամ պակաս է: Մեկ այլ օրինակ. Գրաֆիտը և ադամանդը երկու ածխածնային կառուցվածք են: Երկրորդն ավելի խիտ է, քանի որ նրա վանդակում միջատոմային հեռավորություններն ավելի փոքր են։
Մետաղների խտություն
Սա Մենդելեևի պարբերական աղյուսակի ամենամեծ խումբն է։ Մետաղը ցանկացած նյութ է, որն ունի բարձր ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն, մակերևույթի բնորոշ փայլ, երբ այն փայլեցվում է և կարող է ենթարկվել պլաստիկ դեֆորմացիայի։
Նման քիմիական տարրն ունի ցածր էլեկտրաբացասականություն՝ համեմատած այնպիսի նյութերի հետ, ինչպիսիք են ազոտը, թթվածինը և ածխածինը: Այս փաստը հանգեցնում է նրան, որ մետաղի ատոմները զանգվածային կառույցներում մետաղական կապ են կազմում միմյանց հետ: Այն էլեկտրական փոխազդեցություն է դրական լիցքավորված իոնային հիմքերի և բացասական էլեկտրոնային գազի միջև։
Տիեզերքում մետաղի ատոմները դասավորված են կարգավորված կառուցվածքի տեսքով, որը կոչվում է բյուրեղային ցանց։ Կա միայն երեք տեսակ՝
- խորանարդ;
- BCC (մարմնի կենտրոնում խորանարդ);
- HCP (վեցանկյուն փակ փաթեթավորված);
- FCC (դեմքի կենտրոնացված խորանարդ):
Մետաղների խտությունը ֆիզիկական մեծություն է, որը կախված է բյուրեղային ցանցի տեսակից։ Ստորև բերված է այս պարամետրի աղյուսակը բոլոր քիմիական տարրերի համար՝ g/cm3, որոնք նորմալ պայմաններում գտնվում են.պինդ վիճակ։
Աղյուսակից հետևում է, որ մետաղների խտությունը մեծ տիրույթում տատանվող արժեք է: Այսպիսով, ամենաթույլը լիթիումն է, որը նույն ծավալներով երկու անգամ թեթեւ է ջրից։ Հազվագյուտ մետաղի օսմիումի խտությունը բնության մեջ ամենաբարձրն է։ Այն կազմում է 22,59 գ/սմ3.
Ինչպե՞ս եք գտնում արժեքը:
Մետաղների խտությունը բնութագրիչ է, որը կարող է սահմանվել երկու սկզբունքորեն տարբեր եղանակներով.
- փորձարարական;
- տեսական.
Փորձարարական մեթոդները հետևյալն են.
- Մարմնի քաշի և ծավալի ուղղակի չափումներ: Վերջինս հեշտ է հաշվարկել, եթե մարմնի երկրաչափական պարամետրերը հայտնի են, և նրա ձևն իդեալական է, օրինակ՝ պրիզմա, բուրգ կամ գնդակ։
- Հիդրոստատիկ չափումներ. Այս դեպքում օգտագործվում են հատուկ կշեռքներ, որոնք հորինել է Գալիլեոն 16-րդ դարում։ Դրանց գործարկման սկզբունքը բավականին պարզ է՝ նախ օդում կշռում են անհայտ խտության մարմինը, իսկ հետո հեղուկի (ջրի) մեջ։ Դրանից հետո անհրաժեշտ արժեքը հաշվարկվում է պարզ բանաձևով։
Ինչ վերաբերում է մետաղների խտության որոշման տեսական մեթոդին, ապա սա բավականին պարզ մեթոդ է, որը պահանջում է բյուրեղային ցանցի տեսակի, դրա միջատոմային հեռավորության և ատոմի զանգվածի իմացություն։ Հաջորդը, օգտագործելով օսմիումի օրինակը, մենք ցույց կտանք, թե ինչպես է օգտագործվում այս մեթոդը:
Հազվագյուտ մետաղի օսմիումի խտություն
Նամեր մոլորակի վրա հայտնաբերված հետքերով: Ամենից հաճախ այն հանդիպում է իրիդիումի և պլատինի հետ համաձուլվածքների, ինչպես նաև օքսիդների տեսքով։ Օսմիումն ունի hcp վանդակավոր a=2,7343 և c=4,32 անգստրոմ պարամետրերով: Մեկ ատոմի միջին զանգվածը m=190,23 amu
Վերոնշյալ թվերը բավարար են ρ-ի արժեքը որոշելու համար։ Դա անելու համար օգտագործեք խտության սկզբնական բանաձևը և հաշվի առեք, որ մեկ վեցանկյուն պրիզմա պարունակում է վեց ատոմ: Արդյունքում մենք հասնում ենք աշխատանքային բանաձևին.
ρ=4m/(√3a2գ).
Փոխարինելով վերևում գրված թվերը և հաշվի առնելով դրանց չափերը՝ հանգում ենք արդյունքի՝ ρ=22 579 կգ/մ3..
Այսպիսով, հազվագյուտ մետաղի խտությունը 22,58 գ/սմ է3, որը հավասար է փորձնականորեն չափված աղյուսակի արժեքին:
