كل طالب مطلع على الجدول الدوري يعرف أن كمية المعادن فيه تشكل معظم العناصر الكيميائية. الكثافة هي إحدى الخصائص الفيزيائية المهمة بالنسبة لهم. ضع في اعتبارك هذه القيمة في المقالة وقم بإعطاء جدول لكثافة المعادن والسبائك.
ما هي الكثافة
إذا كنت تأخذ نفس الأحجام من البلاستيك والصلب ، فسيكون الأول أسهل بكثير من الثاني. على العكس من ذلك ، سيكون لقطعة من البلاستيك نفس وزن قطعة الفولاذ تمامًا إذا كانت أكبر من حيث الحجم. سبب هذه الاختلافات هو الكمية المادية مثل الكثافة. معادلة حسابها كالتالي:
ρ=م / ف
هنا م هي كتلة الجسم ، V هو حجمها. غالبًا ما يستخدم الحرف اليوناني ρ (rho) للإشارة إلى الكثافة. يتبع من الصيغة أن وحدات القياس في النظام الدولي للوحدات هي كيلوجرام لكل متر مكعب (kg / m3). يمكن أيضًا استخدام الوحدات غير النظامية ، مثل g / cm3أو g / l (للسوائل).
ما هي المعادن
قبل إعطاء جدول لكثافة المعادن ، دعونا نشرح ما هي المادة التي نتحدث عنها. تختلف المواد المعدنية عن اللافلزات في الموصلية الحرارية والكهربائية العالية والليونة. هذه هي السمات المميزة الرئيسية. هناك أيضًا خصائص ثانوية ، مثل وجود بريق معدني مميز ، وقابلية للتطويع ، وانخفاض كهرسلبية لذراتهم.
جميع المعادن في الظروف العادية موجودة في شكل صلب. الاستثناء الوحيد هو الزئبق ، حيث تكون درجة حرارة التبلور فيه -39oC. يوجد المعدن الصلب على شكل شبكة بلورية. الأخير عبارة عن مجموعة من الذرات التي يتم تنظيمها في الفضاء بطريقة هندسية معينة. توجد أي مادة معدنية نقية (مكونة واحدة) في واحد من ثلاثة أنواع من المشابك البلورية في ظل ظروف معينة. هذه هي الشبكات التالية:
- وجه مركز مكعب (FCC).
- مكعب وسط الجسم (BCC).
- سداسية مغلقة (hcp).
إذا تغيرت الظروف (درجة الحرارة والضغط) ، فيمكن أن ينتقل المعدن من حالة إلى حالة بلورية أخرى. المثال الكلاسيكي هو انتقال الحديد مخفي إلى قاعدة مكواة عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 1392o C ، أو عندما ترتفع فوق 911oC.
جدول كثافة المعادن
يتم تحديد كثافة المعادن من خلال عاملين رئيسيين:
- نوع الشبكة البلورية والمسافات بين الذرية فيها.
- كتلة الذرةعنصر كيميائي.
جدول كثافة المعادن والعناصر الأخرى موضح أدناه.
هذه هي الأشكال في g / cm3. من أجل التعبير عن جدول كثافة المعدن بالكيلو جرام / م 3 ، من الضروري ضرب القيمة المقابلة في 1000. يوضح الجدول أن المعادن لها كثافة مختلفة جدًا. يمكن أن تكون أخف من الماء (الصوديوم والليثيوم والبوتاسيوم) أو ثقيلة جدًا (الإيريديوم والأوزميوم والبلاتين والذهب).
كثافة السبائك
السبائك عبارة عن مواد متعددة المكونات ، على سبيل المثال ، الصلب هو سبيكة من الحديد والكربون. التركيب البلوري للسبائك أكثر تعقيدًا من المعادن النقية. بالنسبة للصلب ، الذي يتكون من ذرات الحديد والكربون ، هناك العديد من الاحتمالات لترتيبها المتبادل (محلول صلب للكربون في حديد مخفي أو صلب ، وتشكيل مرحلة خاصة - السمنتيت ، وتشكيل شوائب الجرافيت ، وبعض أخرى).
بالنسبة لكثافة السبائك ، في كثير من الحالات يمكن تقديرها باستخدام الصيغة البسيطة التالية:
ρ=∑imi/ ∑iVأنا.
حيث i هو رقم المكون في السبيكة. إذا تم تطبيق هذا التعبير على سبيكة مكونة من عنصرين ، فيمكن الحصول على الصيغة التالية:
ρ=ρ1 ρ2/ (ρ1+ x(ρ2-ρ1)).
حيث ρ1و ρ2هي كثافات المكونات المقابلة ، x هي الجزء الكتلي للمكون الأول في سبيكة. يتم تعريفهلذلك:
س=م1/ (م1+ م2).
جدول كثافة بعض السبائك بالأطنان لكل متر مكعب مبين أدناه
نظرًا لأن كل سبيكة تحتوي في الغالب على مكون واحد (صلب - حديد ، برونز - نحاس ، نيكروم - نيكل ، وما إلى ذلك) ، فليس من المستغرب أن تكون كثافتها قريبة من تلك الموجودة في المعادن النقية.
