Todo estudante que está familiarizado com a tabela periódica sabe que a quantidade de metais nela compõe a maioria dos elementos químicos. Uma das características físicas importantes para eles é a densidade. Considere este valor no artigo e dê uma tabela da densidade de metais e ligas.
O que é densidade
Se você pegar os mesmos volumes de plástico e aço, o primeiro será muito mais fácil que o segundo. Por outro lado, um pedaço de plástico terá exatamente o mesmo peso que um pedaço de aço se for muito maior em volume. A razão para essas diferenças é uma quantidade física como a densidade. A fórmula para calculá-lo é a seguinte:
ρ=m/V.
Aqui m é a massa do corpo, V é o seu volume. A letra grega ρ (rho) é frequentemente usada para denotar densidade. Segue-se da fórmula que as unidades de medida no SI são quilogramas por metro cúbico (kg/m3). Unidades não sistêmicas também podem ser usadas, como g/cm3 ou g/l (para líquidos).
O que são metais
Antes de dar uma tabela de densidade dos metais, vamos explicar de que substância estamos falando. Os materiais metálicos diferem dos não metais em alta condutividade térmica e elétrica e ductilidade. Estas são as suas principais características distintivas. Existem também propriedades menores, como ter um brilho metálico característico, maleabilidade e baixa eletronegatividade para seus átomos.
Todos os metais em condições normais existem na forma sólida. A única exceção é o mercúrio, para o qual a temperatura de cristalização é -39oC. O metal sólido existe na forma de uma rede cristalina. Este último é uma coleção de átomos que são organizados no espaço de uma certa maneira geométrica. Qualquer material metálico puro (um componente) existe em um dos três tipos de redes cristalinas sob determinadas condições. Estas são as seguintes grades:
- Face Centered Cubic (FCC).
- Cúbico centrado no corpo (BCC).
- Hexagonal compacto (hcp).
Se as condições (temperatura, pressão) mudarem, então o metal pode passar de um estado cristalino para outro. Um exemplo clássico é a transição do ferro bcc para fcc quando a temperatura cai abaixo de 1392oC, ou quando sobe acima de 911oC.
Tabela de densidade de metal
A densidade dos metais é determinada por dois fatores principais:
- O tipo de rede cristalina e as distâncias interatômicas nela.
- A massa de um átomoelemento químico.
Tabela de densidade de metais e outros elementos é dada abaixo.
Aqui estão os números em g/cm3. Para que a tabela de densidade do metal seja expressa em kg/m3, é necessário multiplicar o valor correspondente por 1000. A tabela mostra que os metais possuem densidades muito diferentes. Eles podem ser mais leves que a água (sódio, lítio, potássio) ou muito pesados (irídio, ósmio, platina, ouro).
Densidade das ligas
As ligas são substâncias multicomponentes, por exemplo, o aço é uma liga de ferro e carbono. A estrutura cristalina das ligas é mais complexa do que a dos metais puros. Para o aço, que consiste em átomos de ferro e carbono, existem várias possibilidades para seu arranjo mútuo (solução sólida de carbono em ferro bcc ou fcc, a formação de uma fase especial - cementita, a formação de inclusões de grafite e algumas outras).
Quanto à densidade das ligas, em muitos casos ela pode ser estimada usando a seguinte fórmula simples:
ρ=∑imi/∑iV i.
Onde i é o número do componente na liga. Se esta expressão for aplicada a uma liga de dois componentes, então a seguinte fórmula pode ser obtida:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Onde ρ1 e ρ2 são as densidades dos componentes correspondentes, x é a fração de massa do primeiro componente no Liga. Está definidoentão:
x=m1/(m1+ m2).
Tabela de densidade de algumas ligas em toneladas por metro cúbico é fornecida abaixo.
Como cada liga contém predominantemente um componente (aço - ferro, bronze - cobre, nicromo - níquel etc.), não surpreende que suas densidades sejam próximas às dos metais puros.
