Logam adalah unsur kimia yang menyusun sebagian besar tabel periodik D. I. Mendeleev. Dalam artikel ini, kita akan mempertimbangkan sifat fisik penting seperti massa jenis, dan juga memberikan tabel massa jenis logam dalam kg / m3.
Kerapatan materi
Sebelum membahas massa jenis logam dalam kg/m3, mari kita kenali besaran fisis itu sendiri. Massa jenis adalah perbandingan massa tubuh m dengan volumenya V dalam ruang, yang dapat dituliskan secara matematis sebagai berikut:
ρ=m / V
Nilai yang dipelajari biasanya dilambangkan dengan huruf alfabet Yunani (ro).
Jika bagian tubuh yang berbeda memiliki massa yang berbeda, maka dengan menggunakan rumus tertulis, Anda dapat menentukan massa jenis rata-rata. Dalam hal ini, kepadatan lokal mungkin berbeda secara signifikan dari rata-rata.
Seperti yang Anda lihat dari rumus, nilai dinyatakan dalam kg/m3dalam sistem SI. Ini mencirikan jumlah zat yang ditempatkan dalam satuan volumenya. Karakteristik ini dalam banyak kasus adalah ciri khas zat. Jadi, untuk logam yang berbeda, massa jenis dalam kg / m3berbeda, memungkinkan mereka untuk diidentifikasi.
Logam dan kerapatannya
Bahan logam adalah padatan pada suhu kamar dan tekanan atmosfer (merkuri adalah satu-satunya pengecualian). Mereka memiliki plastisitas tinggi, konduktivitas listrik dan termal dan memiliki kilau karakteristik dalam keadaan permukaan yang dipoles. Banyak sifat logam dikaitkan dengan keberadaan kisi kristal yang teratur di mana inti ion positif duduk di simpul, terhubung satu sama lain melalui gas elektron negatif.
Mengenai densitas logam, sangat bervariasi. Jadi, yang paling tidak padat adalah logam ringan alkali, seperti litium, kalium atau natrium. Misalnya, kerapatan litium adalah 534 kg/m3, yang hampir setengahnya air. Ini berarti pelat litium, kalium, dan natrium tidak akan tenggelam dalam air. Di sisi lain, logam transisi seperti renium, osmium, iridium, platinum, dan emas memiliki kerapatan yang sangat besar, yaitu 20 kali atau lebih air.
Tabel di bawah menunjukkan kerapatan logam. Semua nilai mengacu pada suhu kamar dalam g/cm3. Jika nilai-nilai ini dikalikan dengan 1.000, maka kita mendapatkan dalam kg/m3.
Mengapa ada logam berdensitas tinggi dan logam berdensitas rendah? Faktanya adalah bahwa nilai untuk setiap kasus tertentu ditentukan oleh dua utamafaktor:
- Fitur kisi kristal logam. Jika kisi ini mengandung atom dalam kemasan paling padat, maka kerapatan makroskopiknya akan lebih tinggi. Kisi FCC dan hcp memiliki kemasan terpadat.
- Sifat fisik atom logam. Semakin besar massanya dan semakin kecil jari-jarinya, semakin tinggi nilai. Faktor ini menjelaskan mengapa logam berdensitas tinggi adalah unsur kimia dengan angka tinggi dalam tabel periodik.
Penentuan densitas secara eksperimental
Misalkan kita memiliki sepotong logam yang tidak diketahui. Bagaimana cara menentukan kepadatannya? Mengingat rumus untuk, kita sampai pada jawaban atas pertanyaan yang diajukan. Untuk menentukan kerapatan logam, cukup menimbangnya dengan timbangan apa pun dan mengukur volumenya. Kemudian nilai pertama harus dibagi dengan yang kedua, ingat untuk menggunakan satuan yang benar.
Jika bentuk geometris benda itu rumit, maka tidak mudah untuk mengukur volumenya. Dalam kasus seperti itu, Anda dapat menggunakan hukum Archimedes, karena volume cairan yang dipindahkan ketika benda dicelupkan akan sama persis dengan volume yang diukur.
Metode beban hidrostatik, ditemukan pada akhir abad ke-16 oleh Galileo, juga didasarkan pada penggunaan hukum Archimedes. Inti dari metode ini adalah mengukur berat badan di udara dan kemudian dalam cairan. Jika nilai pertama dilambangkan dengan P0, dan yang kedua dengan P1, maka massa jenis logam dalam kg/m3 dihitung dengan menggunakan persamaan berikut rumus:
ρ=P0 l / (P0 - P 1)
Di mana l adalah massa jenis cairan.
Definisi teoritis kerapatan
Dalam tabel kerapatan unsur kimia di atas, logam yang kerapatan teoretisnya diberikan ditandai dengan warna merah. Unsur-unsur ini bersifat radioaktif, dan mereka diperoleh secara artifisial dalam jumlah kecil. Faktor-faktor ini membuat sulit untuk mengukur kepadatannya secara akurat. Namun, nilai dapat berhasil dihitung.
Metode penentuan densitas secara teoritis cukup sederhana. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui massa satu atom, jumlah atom dalam kisi kristal dasar dan jenis kisi ini.
Misalnya, mari kita menghitung besi. Atomnya memiliki massa 55,847 sma. Setrika dalam kondisi ruangan memiliki kisi bcc dengan parameter 2.866 angstrom. Karena ada dua atom per kubus bcc dasar, kita mendapatkan:
ρ=255, 8471, 6610-27 / (2, 8663 10 -30)=7.876 kg/m3
Jika kita membandingkan nilai ini dengan tabel satu, kita dapat melihat bahwa mereka hanya berbeda di tempat desimal ketiga.
