Плотность металлов чем обусловлена: Плотность металлов: расчет и примеры использования

Физические свойства металлов

Репетиторы ❯ Химия ❯ Физические свойства металлов

Автор: Татьяна С., онлайн репетитор по химии

●

31.10.2011

●

Раздел: Химия

Особенностями строения металлов определяются их характерные физические свойства.

Пластичность. При деформации (изменении формы куска металла) ионы лишь смещаются относительно друг друга, но разрыва не происходит, так как связывающие их электроны, соответственно переместившись, продолжают осуществлять связь между сместившимися ионами.

На практике пластичность проявляется в том, что под ударами молота металлы не дробятся на куски, а расплющиваются – они ковки. Самый пластичный металл – золото: его можно вытягивать в тонкие золотые нити, невидимые человеческому глазу или раскатывать в тончайшие полупрозрачные листы.

Электрическая проводимость объясняется способностью электронов легко перемещаться по всему куску металла.

Высокая теплопроводность также обусловлена движением электронов, так как именно они передают теплоту в разные участки куска металла, благодаря электронам металлы обладают характерными оптическими свойствами непрозрачности и металлического блеска. Металлы блестят потому, что отражают от своей поверхности световые лучи, а не пропускают их, как стекло, и не поглощают их как сажа.

Различные свойства проявляются в металлах в неодинаковой степени.  Самой лучшей проводимостью обладает серебро, второе место по электронной проводимости занимает медь, далее следует алюминий.  С помощью этих металлов можно передавать электрическую  энергию на большие расстояния .

Но в электротехнике в качестве материала для проводки используются алюминий и медь, так они значительно дешевле серебра.

В таком же порядке металлы располагаются и по теплопроводности: серебро, медь, алюминий.

Из более важных свойств металла стоит обратить внимание на плотность, твёрдость, прочность и температуру плавления. Плотность металла тем больше, чем больше его относительная атомная масса и чем меньше радиус атома и наоборот. Например, у лития – 534 кг/м³, а у осмия – 22500 кг/м³. Металлы с плотностью ниже 5000 кг/м³ называют лёгкими: магний, алюминий, титан. Металлы с большой плотностью: свинец, осмий.

Такие свойства металлов, как прочность, твёрдость и температура плавления зависят от прочности металлической связи. Особенно сильна эта связь у тяжёлых металлов с достраивающимся предпоследним электронным слоем атома: тантала, вольфрама и др. Эти металлы и отличаются высокой твёрдостью и низкой плавкостью.

Температура плавления металлов изменяется от 39˚ С (ртуть) до 3410˚ С (вольфрам). Ртуть является единственным жидким металлом.

Твёрдость металлов изменяется в широких пределах: щелочные металлы достаточны мягкие, а саамы твёрдые металлы не поддаются обработке напильником.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Остались вопросы?

Задайте свой вопрос и получите ответ от профессионального преподавателя.

Задать вопрос

Физика

Курсы по физике 10 класс

Математика

Математика 11 класс

Математика

Курсы по геометрии 8 класс

История России

Курс подготовки к ГИА по «Истории»

Испанский язык

Курсы испанского для начинающих

Цифровая фотография

Курс цифровой фотографии

Математика

Курсы по математике 10 класс

Математика

Курсы по алгебре 7 класс

Плотность — металл — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Кривые охлаждения сплавов. | Зависимость теплоемкости олова от температуры.  [1]

Плотность металла тесно связана с его структурой и атомным строением. Объем, занимаемый 1 г-атомом вещества ( VA), определяется как УлЛ / р, где А — масса 1 грамм-атома.  [2]

Плотность металла тесно связана с его структурой и атомным строением. Следует иметь в виду, что при данном определении атомного объема в его величину входит доля межатомных пор, образующихся при формировании кристаллической решетки. Поскольку VA является усредненным параметром, он, как и плотность, будет зависеть от количества дефектов в кристалле.  [3]

Плотность металлов не может считаться их характерным свойством. К легким металлам относят щелочные, щелочноземельные металлы, бериллий, алюминий, скандий, иттрий и титан; к тяжелым — все остальные. Таким образом, легких металлов меньше и техническую ценность в качестве легких конструкционных материалов представляют лишь алюминий, титан, бериллий и магний.

Плотность металлов сравнительно редко зависит от температуры.  [4]

Плотность металла определяется числом атомов в единице объема. При данном составе и кристаллической структуре она не зависит сколько-нибудь заметно от величины, формы и ориентировки зерен. Как плотность, так и микроструктура могут быть изменены за счет химического состава. Соответствующую зависимость можно представить графически ( см. верхнюю кривую на фиг.  [5]

Плотность металлов весьма различна и варьирует в широких пределах. Металлы плотностью не выше 5 г / см3 называют легкими, остальные — тяжелыми. Кипят металлы при очень высоких температурах ( платина — при 4350 С, медь — при 2877 Сит.  [6]

Плотность металлов весьма различна. При этом металлы с плотностью не выше 5 г / см3 называют л е г к и м и, а остальные — тяжелыми. Как правило, легкие металлы и самые легкоплавкие; например, щелочной металл цезий плавится при — J-280 С.  [7]

Плотность металлов может быть вычислена IB первом приближении из постоянных решетки, определенных при помощи рентге-ноструктурнаго анализа.  [8]

Плотность металлов весьма различна. При этом металл ] с плотностью не выше 5 г / ел3 называют легкими, а остал ] ные — тяжелыми. Как правило, легкие металлы и самь легкоплавкие; например, щелочной металл цезий плавится пр 28 С.  [9]

Плотность металлов в стеклообразном состоянии обычно ниже, чем кристаллов, лишь на 2 % и КРР сходны с кривыми для расплавов.  [10]

Плотность металла заметно меняется с температурой. Из-за увеличения амплитуды колебаний атомов при повышении температуры среднее равновесное расстояние между атомами увеличивается, а плотность, следовательно, уменьшается.  [11]

Плотность металла в результате пластической дефор-мации практически не изменяется. Сказанное не относится к случаю обработки давлением слитков, плотность которых, например, при ковке увеличивается из-за ликвидации газовых пузырей и усадочных раковин.  [12]

Плотность металла в ядре точки зависит также от формы контактной поверхности электродов. Электроды со сферической поверхностью обеспечивают при равных условиях более плотный металл в ядре, чем электроды с рабочей частью п виде усеченного конуса.  [13]

Кристаллическая решетка.  [14]

Плотность металлов является еще одним важным критерием их деления. У легких металлов или их сплавов она составляет менее 4 4 г / см3, а у тяжелых металлов или их сплавов превышает эту величину. Важными в технике легкими металлами являются алюминий, магний и их сплавы, к важнейшим тяжелым металлам относятся медь, свинец, цинк, олово и сплавы, полученные из них. Между этими группами находится титан, который, как правило, относят к легким металлам.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Плотность металла и ее влияние на производство

Плотность – это характеристика материала, которую мы все хорошо знаем.

Однако он прячется в материалах, поэтому в конечном итоге мы не очень часто о нем думаем. У нас даже есть шутки по этому поводу из-за этой непреднамеренной завесы. «Что тяжелее: тонна перьев или тонна кирпичей?» Цель «шутки» — заставить кого-то сказать «тонну кирпичей», потому что, конечно, кирпичи весят больше, чем перья! Эта шутка особенно хитрая, потому что она намеренно опускает половину важности плотности. Плотность определяется как масса на единицу объема . В нашей шутливой установке мы узнали, что у нас есть эквивалентная масса перьев и кирпичей. Фишка шутки в громкости. У нас нет информации об объеме имеющихся у нас кирпичей или перьев! Разум тяготеет к этому упущению и начинает делать предположения. Кто-то обычно держал в руках перо и кирпич и, как правило, делал ошибочные выводы из одинаковых объемов каждого из них. Давайте побудем вместе и посмотрим, как работает эта шутка.

Плотность обычного кирпича составляет 1,992 грамма на кубический сантиметр.

Этот выписанный способ уже вносит некоторую ясность в то, что такое плотность. Куб из кирпича со сторонами 1 см будет весить 1,992 грамма. Плотность типичного пера составляет около 0,0025 грамма на кубический сантиметр. Ага! Это означает, что кубики кирпичей и перьев одинакового размера будут весить совершенно по-разному. Давайте переставим вещи, чтобы пролить свет на нашу шутку.

Ранее мы определили плотность следующим образом:

Мы можем использовать некоторые математические вычисления, чтобы обойти это соотношение и обнаружить следующее:

Теперь мы можем подставить наши значения плотности (1,992 кирпича, 0,0025 пера) и массы (1 метрическая тонна = 1 000 000 граммов), чтобы определить следующие объемы. :

Это значит, что в нашей шутке объем перьев у нас в 800 раз больше. Вот почему веса равны и почему шутка работает: из-за плотности.

Почему это все так важно?

Плотность — это только одна из многих характеристик материалов, включая металл. Это соображение необходимо учитывать при разработке материала компонента. Допустим, мы разрабатываем предмет, который имеет гипотетический набор потребностей, в которых титан и алюминий имеют схожие преимущества. Для нашего примера предположим, что мы проектируем аэрокосмический компонент с определенными требованиями к коррозии и набором размеров, но не более того. Давайте заглянем в интернет и найдем плотности! Сохраняя те же единицы, 9Алюминий 0003 имеет плотность 2,7·, а титан имеет плотность 4,5·. Теперь мы должны спросить себя, что это различие означает для нашего компонента. В конце концов, все остальные характеристики как алюминия, так и титана соответствуют нашим потребностям в нашем гипотетическом сценарии. Однако этот пример — самолет. Компоненты, изготовленные из любого материала, могут функционировать должным образом, но самолет должен быть легким, чтобы способствовать, ну, в общем, полету. Это означает, что алюминиевый компонент, несмотря на его функциональность, является более оптимальным вариантом, поскольку он позволяет минимизировать вес компонента.

Разве титан не легче алюминия?

Редко инженерные проблемы бывают такими простыми. Отсутствие простоты делает приведенные выше утверждения запутанными. Разве титан не легче алюминия? Поэтому он должен быть плотнее, верно? Мы эмпирически убедились в приведенных выше значениях плотности, что это не так. Титан плотнее алюминия. Чтобы лучше понять, почему все это по-прежнему имеет смысл, давайте добавим требование прочности к нашему изготовленному компоненту и удалим требования к размерам. Теперь мы должны учитывать коррозию, прочность и вес. Титан значительно прочнее алюминия. Это означает, что для достижения той же прочности, что и у алюминиевого аналога, нам потребуется меньше титана. На самом деле настолько меньше, что обычно конечный вес одинаково прочного титанового изделия легче, чем алюминиевого! Наше понимание плотности подтверждается. Наша концепция плотности как полезной характеристики также сохраняется.

Почему важна плотность сплава?

Эти примеры показывают, почему плотность является важным фактором. На самом деле, все характеристики материала могут быть учтены в той или иной степени при проектировании предмета. Крупнейший пример управления этим пониманием — композиты. В вышеупомянутых примерах мы увидели конструктивные соображения, которые может сыграть плотность. В одном мы могли уменьшить размеры, чтобы соответствовать аналогичным преимуществам, а в другом у нас были важные различия в весе нашего предмета. Композиты стремятся объединить характеристики нескольких материалов в одно целое. Это отличается от собранного компонента, поскольку композиты объединены таким образом, что их можно рассматривать как один материал. Плотность, как мы теперь хорошо знаем, определяет вес каждого материала в композите. Таким образом, все желаемые характеристики композита и выбранных материалов соотносятся с плотностью, если вес имеет какое-либо значение. Например, титан можно легко использовать для усиления композита с минимальным увеличением веса.

Вероятно, это самое большое, что вы когда-либо думали о плотности. Хотя мы видим, насколько это важно. Это мера того, сколько вещей на самом деле находится в данном пространстве. Поскольку инженерный мир требует, чтобы компоненты были меньше и легче, а продукты имели больше функций в меньшем пространстве, концепция плотности, возможно, актуальна как никогда. Материалы, используемые в наших передовых продуктах, должны быть более конкретными для выполнения необходимых функций. Сегодняшние материалы нацелены на то, чтобы меньше тратить – больше пользы в меньшем пространстве. Понимание плотности позволяет инженерии удовлетворить эту потребность.

Все статьи Периодическая таблица

— Как найти плотность элементов металлов

Один из способов сделать это — посмотреть на структуру упаковки металла.

Например, если вы посмотрите на Википедию, вы увидите, что вольфрам имеет объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру. Это означает, что в каждой элементарной ячейке будет два атома вольфрама. Затем мы можем предсказать плотность идеальной кристаллической решетки вольфрама, используя некоторую геометрию и преобразование единиц измерения. 93}$.

Обычно ответ немного лучше, но все же довольно близко.

Единственная информация, необходимая для этого расчета, которой нет в периодической таблице, — это структура упаковки и атомный радиус.

Следует отметить коэффициент атомной упаковки $APF$, который получается из нахождения отношения объема атомов к объему элементарной ячейки и показывает, сколько места атомы заполняют в кубе, или насколько эффективно состав находится при упаковке. 93}=0.68$$

Это означает, что BCC занимает около 68% всего доступного пространства на элементарную ячейку для сфер одинакового размера.

Перейдите по этой ссылке, если вам нужна дополнительная информация об этом.

Итак, чтобы ответить на актуальный вопрос, как нам найти тренд со всем этим, мы теперь знаем, что плотность зависит от радиуса, для которого у нас уже есть тренд, молярной массы, которая также имеет очень простой тренд, и упаковки структура, которая является реальным неизвестным.

Вот это с этой страницы,

В теории резонирующей валентной связи факторы, определяющие выбор одной из альтернативных кристаллических структур металла или интерметаллического соединения, вращаются вокруг энергии резонанса связей между межатомными положениями. Ясно, что некоторые формы резонанса будут вносить больший вклад (быть более механически устойчивыми, чем другие), и что, в частности, простое отношение числа связей к числу положений было бы исключительным. Полученный принцип состоит в том, что особая устойчивость связана с простейшими соотношениями или «числами связей»: 1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 3/4 и т. д. Выбор структуры и величины осевое отношение (которое определяет относительную длину связи), таким образом, является результатом попытки атома использовать свою валентность для образования стабильных связей с простым дробным числом связей. что я на самом деле не понимаю, но, кажется, объясняет, почему выбраны определенные решетки.

По сути, используя тот факт, что радиус уменьшается при правильном направлении, а молекулярная масса увеличивается при правильном направлении, мы можем предсказать, что плотность будет увеличиваться равномерно по периодической таблице для элементарных металлов, за исключением того, что разные металлы упаковываются по-разному.