თითოეულმა სტუდენტმა, რომელიც იცნობს პერიოდულ სისტემას, იცის, რომ მასში არსებული ლითონების რაოდენობა შეადგენს ქიმიურ ელემენტებს. მათთვის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ფიზიკური მახასიათებელია სიმკვრივე. განვიხილოთ ეს მნიშვნელობა სტატიაში და მიეცით ცხრილი ლითონებისა და შენადნობების სიმკვრივის შესახებ.
რა არის სიმკვრივე
თუ აიღებთ პლასტმასის და ფოლადის იგივე მოცულობებს, მაშინ პირველი ბევრად უფრო ადვილი იქნება, ვიდრე მეორე. პირიქით, პლასტმასის ნაჭერს ექნება ზუსტად იგივე წონა, რაც ფოლადის ნაჭერს, თუ ის გაცილებით დიდია მოცულობით. ამ განსხვავებების მიზეზი არის ისეთი ფიზიკური რაოდენობა, როგორიცაა სიმკვრივე. მისი გამოთვლის ფორმულა ასეთია:
ρ=m/V.
აქ m არის სხეულის მასა, V არის მისი მოცულობა. ბერძნული ასო ρ (rho) ხშირად გამოიყენება სიმკვრივის აღსანიშნავად. ფორმულიდან გამომდინარეობს, რომ SI-ში საზომი ერთეულები არის კილოგრამები კუბურ მეტრზე (კგ/მ3). ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას არასისტემური ერთეულები, როგორიცაა გ/სმ3 ან გ/ლ (სითხეებისთვის).
რა არის ლითონები
მეტალების სიმკვრივის ცხრილის ჩამოყალიბებამდე განვმარტოთ რა ნივთიერებაზეა საუბარი. ლითონის მასალები განსხვავდება არალითონებისგან მაღალი თერმული და ელექტრული გამტარობითა და გამტარობით. ეს არის მათი მთავარი განმასხვავებელი ნიშნები. ასევე არსებობს მცირე თვისებები, როგორიცაა დამახასიათებელი მეტალის ბზინვარება, ელასტიურობა და დაბალი ელექტროუარყოფითობა მათი ატომებისთვის.
ყველა ლითონი ნორმალურ პირობებში არსებობს მყარი სახით. ერთადერთი გამონაკლისი არის ვერცხლისწყალი, რომლის კრისტალიზაციის ტემპერატურაა -39oC. მყარი ლითონი არსებობს ბროლის გისოსის სახით. ეს უკანასკნელი არის ატომების ერთობლიობა, რომლებიც ორგანიზებულნი არიან სივრცეში გარკვეული გეომეტრიული გზით. ნებისმიერი სუფთა (ერთკომპონენტიანი) მეტალის მასალა მოცემულ პირობებში არსებობს კრისტალური გისოსებიდან ერთ-ერთში. ეს არის შემდეგი ბადეები:
- სახის ცენტრში კუბური (FCC).
- სხეულის ცენტრში კუბური (BCC).
- ექვსკუთხა შეფუთული (hcp).
თუ პირობები (ტემპერატურა, წნევა) შეიცვლება, მაშინ ლითონი შეიძლება გადავიდეს ერთი კრისტალური მდგომარეობიდან მეორეში. კლასიკური მაგალითია bcc რკინის გადასვლა fcc-ზე, როდესაც ტემპერატურა ეცემა 1392oC-ზე დაბლა, ან როდესაც ის აჭარბებს 911oC.
მეტალის სიმკვრივის ცხრილი
ლითონების სიმკვრივე განისაზღვრება ორი ძირითადი ფაქტორით:
- კრისტალური გისოსის ტიპი და მასში არსებული ატომთაშორისი მანძილი.
- ატომის მასაქიმიური ელემენტი.
მეტალების და სხვა ელემენტების სიმკვრივის ცხრილი მოცემულია ქვემოთ.
აქ არის ციფრები გ/სმ-ში3. იმისთვის, რომ ლითონის სიმკვრივის ცხრილი გამოისახოს კგ/მ3-ში, საჭიროა შესაბამისი მნიშვნელობის გამრავლება 1000-ზე. ცხრილიდან ჩანს, რომ ლითონებს აქვთ ძალიან განსხვავებული სიმკვრივე. ისინი შეიძლება იყოს წყალზე მსუბუქი (ნატრიუმი, ლითიუმი, კალიუმი) ან ძალიან მძიმე (ირიდიუმი, ოსმიუმი, პლატინა, ოქრო).
შენადნობების სიმკვრივე
შენადნობები მრავალკომპონენტიანი ნივთიერებებია, მაგალითად, ფოლადი არის რკინისა და ნახშირბადის შენადნობი. შენადნობების კრისტალური სტრუქტურა უფრო რთულია, ვიდრე სუფთა ლითონებისთვის. ფოლადისთვის, რომელიც შედგება რკინისა და ნახშირბადის ატომებისგან, არსებობს მათი ურთიერთმოწყობის რამდენიმე შესაძლებლობა (ნახშირბადის მყარი ხსნარი bcc ან fcc რკინაში, სპეციალური ფაზის ფორმირება - ცემენტიტი, გრაფიტის ჩანართების წარმოქმნა და სხვა).
რაც შეეხება შენადნობების სიმკვრივეს, ხშირ შემთხვევაში ის შეიძლება შეფასდეს შემდეგი მარტივი ფორმულის გამოყენებით:
ρ=∑iმi/∑iV მე.
სადაც i არის შენადნობის კომპონენტის რაოდენობა. თუ ეს გამოთქმა გამოიყენება ორკომპონენტიან შენადნობზე, მაშინ შეიძლება მივიღოთ შემდეგი ფორმულა:
ρ=ρ1ρ2/(რ1+x(ρ2-რ1)).
სადაც ρ1 და ρ2 არის შესაბამისი კომპონენტების სიმკვრივე, x არის პირველი კომპონენტის მასური წილი შენადნობი. განსაზღვრულიაასე რომ:
x=m1/(მ1+ m2)..
ზოგიერთი შენადნობის სიმკვრივის ცხრილი ტონებში კუბურ მეტრზე მოცემულია ქვემოთ.
რადგან თითოეული შენადნობი შეიცავს უპირატესად ერთ კომპონენტს (ფოლადი - რკინა, ბრინჯაო - სპილენძი, ნიქრომი - ნიკელი და ა.შ.), გასაკვირი არ არის, რომ მათი სიმკვრივე ახლოს არის სუფთა ლითონებთან.
