Ogni studente che ha familiarità con la tavola periodica sa che la quantità di metalli in essa contenuta costituisce la maggior parte degli elementi chimici. Una delle caratteristiche fisiche importanti per loro è la densità. Considera questo valore nell'articolo e fornisci una tabella della densità di metalli e leghe.
Cos'è la densità
Se prendi gli stessi volumi di plastica e acciaio, il primo sarà molto più facile del secondo. Al contrario, un pezzo di plastica avrà esattamente lo stesso peso di un pezzo di acciaio se ha un volume molto più grande. La ragione di queste differenze è una quantità fisica come la densità. La formula per calcolarlo è la seguente:
ρ=m/V.
Qui m è la massa del corpo, V è il suo volume. La lettera greca ρ (rho) è spesso usata per denotare la densità. Dalla formula segue che le unità di misura in SI sono chilogrammi per metro cubo (kg/m3). Possono essere utilizzate anche unità non sistemiche, come g/cm3 o g/l (per liquidi).
Cosa sono i metalli
Prima di dare una tabella della densità dei metalli, spieghiamo di quale sostanza stiamo parlando. I materiali metallici differiscono dai non metalli per l'elevata conduttività termica ed elettrica e la duttilità. Queste sono le loro principali caratteristiche distintive. Ci sono anche proprietà minori, come avere una caratteristica lucentezza metallica, malleabilità e bassa elettronegatività per i loro atomi.
Tutti i metalli in condizioni normali esistono in forma solida. L'unica eccezione è il mercurio, per il quale la temperatura di cristallizzazione è -39oC. Il metallo solido esiste sotto forma di un reticolo cristallino. Quest'ultimo è un insieme di atomi che sono organizzati nello spazio in un certo modo geometrico. Qualsiasi materiale metallico puro (monocomponente) esiste in uno dei tre tipi di reticoli cristallini in determinate condizioni. Queste sono le seguenti griglie:
- Face Centered Cubic (FCC).
- Cubo centrato sul corpo (BCC).
- Esagonale compatto (hcp).
Se le condizioni (temperatura, pressione) cambiano, il metallo può passare da uno stato cristallino all' altro. Un classico esempio è il passaggio da bcc ferro a fcc quando la temperatura scende al di sotto di 1392oC, o quando sale al di sopra di 911oC.
Tabella della densità dei metalli
La densità dei metalli è determinata da due fattori principali:
- Il tipo di reticolo cristallino e le distanze interatomiche in esso contenute.
- La massa di un atomoelemento chimico.
La tabella della densità dei metalli e di altri elementi è riportata di seguito.
Qui ci sono cifre in g/cm3. Affinché la tabella della densità dei metalli sia espressa in kg / m3, è necessario moltiplicare il valore corrispondente per 1000. La tabella mostra che i metalli hanno densità molto diverse. Possono essere più leggeri dell'acqua (sodio, litio, potassio) o molto pesanti (iridio, osmio, platino, oro).
Densità delle leghe
Le leghe sono sostanze multicomponenti, ad esempio l'acciaio è una lega di ferro e carbonio. La struttura cristallina delle leghe è più complessa di quella dei metalli puri. Per l'acciaio, che consiste in atomi di ferro e carbonio, ci sono diverse possibilità per la loro disposizione reciproca (soluzione solida di carbonio in ferro bcc o fcc, formazione di una fase speciale - cementite, formazione di inclusioni di grafite e alcune altre).
Per quanto riguarda la densità delle leghe, in molti casi può essere stimata utilizzando la seguente semplice formula:
ρ=∑imi/∑iV i.
Dove i è il numero del componente nella lega. Se questa espressione è applicata a una lega a due componenti, si può ottenere la seguente formula:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Dove ρ1 e ρ2 sono le densità dei componenti corrispondenti, x è la frazione di massa del primo componente nel lega. È definitoquindi:
x=m1/(m1+ m2).
Di seguito è riportata la tabella della densità di alcune leghe in tonnellate per metro cubo.
Poiché ogni lega contiene prevalentemente un componente (acciaio - ferro, bronzo - rame, nichelcromo - nichel e così via), non sorprende che le loro densità siano vicine a quelle dei metalli puri.
