Todo estudiante que esté familiarizado con la tabla periódica sabe que la cantidad de metales que contiene constituye la mayor parte de los elementos químicos. Una de las características físicas importantes para ellos es la densidad. Considere este valor en el artículo y dé una tabla de la densidad de metales y aleaciones.
¿Qué es la densidad?
Si toma los mismos volúmenes de plástico y acero, entonces el primero será mucho más fácil que el segundo. Por el contrario, una pieza de plástico tendrá exactamente el mismo peso que una pieza de acero si tiene un volumen mucho mayor. La razón de estas diferencias es una cantidad física como la densidad. La fórmula para calcularlo es la siguiente:
ρ=m/V.
Aquí m es la masa del cuerpo, V es su volumen. La letra griega ρ (rho) se usa a menudo para denotar densidad. De la fórmula se deduce que las unidades de medida en el SI son kilogramos por metro cúbico (kg/m3). También se pueden usar unidades no sistémicas, como g/cm3 o g/l (para líquidos).
¿Qué son los metales?
Antes de dar una tabla de la densidad de los metales, expliquemos de qué sustancia estamos hablando. Los materiales metálicos difieren de los no metales en alta conductividad térmica y eléctrica y ductilidad. Estas son sus principales características distintivas. También hay propiedades menores, como tener un brillo metálico característico, maleabilidad y baja electronegatividad para sus átomos.
Todos los metales en condiciones normales existen en forma sólida. La única excepción es el mercurio, cuya temperatura de cristalización es -39oC. El metal sólido existe en forma de red cristalina. Este último es una colección de átomos que están organizados en el espacio de cierta forma geométrica. Cualquier material metálico puro (de un componente) existe en uno de los tres tipos de redes cristalinas bajo condiciones dadas. Estas son las siguientes cuadrículas:
- Cúbico centrado en las caras (FCC).
- Cúbico centrado en el cuerpo (BCC).
- Hexagonal compacto (hcp).
Si las condiciones (temperatura, presión) cambian, entonces el metal puede pasar de un estado cristalino a otro. Un ejemplo clásico es la transición del hierro bcc a fcc cuando la temperatura cae por debajo de 1392oC, o cuando sube por encima de 911oC.
Tabla de densidad de metales
La densidad de los metales está determinada por dos factores principales:
- El tipo de red cristalina y las distancias interatómicas en ella.
- La masa de un átomoelemento químico.
La tabla de densidad de metales y otros elementos se muestra a continuación.
Estas son cifras en g/cm3. Para que la tabla de densidades de metales se exprese en kg/m3, es necesario multiplicar el valor correspondiente por 1000. La tabla muestra que los metales tienen densidades muy diferentes. Pueden ser más ligeros que el agua (sodio, litio, potasio) o muy pesados (iridio, osmio, platino, oro).
Densidad de las aleaciones
Las aleaciones son sustancias de varios componentes, por ejemplo, el acero es una aleación de hierro y carbono. La estructura cristalina de las aleaciones es más compleja que la de los metales puros. Para el acero, que consta de átomos de hierro y carbono, existen varias posibilidades para su disposición mutua (solución sólida de carbono en hierro bcc o fcc, formación de una fase especial: cementita, formación de inclusiones de grafito y algunas otras).
En cuanto a la densidad de las aleaciones, en muchos casos se puede estimar mediante la siguiente fórmula sencilla:
ρ=∑imi/∑iV i.
Donde i es el número del componente en la aleación. Si esta expresión se aplica a una aleación de dos componentes, entonces se puede obtener la siguiente fórmula:
ρ=ρ1ρ2/(ρ1+x(ρ2-ρ1)).
Donde ρ1 y ρ2 son las densidades de los componentes correspondientes, x es la fracción de masa del primer componente en el aleación. se defineentonces:
x=m1/(m1+ m2).
A continuación se muestra la tabla de densidad de algunas aleaciones en toneladas por metro cúbico.
Dado que cada aleación contiene predominantemente un componente (acero - hierro, bronce - cobre, nicromo - níquel, etc.), no sorprende que sus densidades sean cercanas a las de los metales puros.
