Jak zjistit hustotu kovových prvků

Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je podívat se na strukturu obalu kovu.

Například když se podíváte na Wikipedia , vidíte, že Tungsten má kubickou krystalovou strukturu zaměřenou na tělo. To znamená, že v každé jednotkové buňce budou dva atomy wolframu. Můžeme pak předpovědět hustotu dokonalé wolframové krystalové mřížky pomocí určité geometrie a převodu jednotek.

Nejprve vám dám rovnici, kterou si můžete docela snadno dokázat, takže nepůjdu do toho. Hustota krystalu je: $$ \ rho = \ frac {n * M} {N_A * V} $$

Kde, $ n $ je počet atomů v jednotkové buňce, $ M $ je molární hmotnost atomu, $ N_A $ je číslo společnosti Avogadro, $ V $ je objem jednotkové buňky.

Takže pro Tungsten to bude $$ \ rho = \ frac {2 * 183,83 g * mol ^ {- 1}} {6,022 * 10 ^ {23} * (\ frac {4 * 139 * 10 ^ {- 10} cm} {\ sqrt {3}}) ^ 3} = 18,45 \ frac {g} {cm ^ 3} $$

Experimentální hustota wolframu je 19,33 $ \ frac {g} {cm ^ 3} $.

Odpověď je obvykle o něco lepší než to, ale stále docela blízko.

Jedinou informací, kterou potřebujete k provedení tohoto výpočtu, který na periodické tabulce není, je struktura balení a atomový poloměr.

Něco, co je pozoruhodné, je faktor atomového balení, $ APF $, který pochází ze zjištění poměru objemu atomů k objemu jednotkové buňky a představuje, kolik prostoru atomy vyplní v krychli, nebo jak efektivní struktura je při balení.

U kubických centrovaných na tělo (BCC) $$ APF = \ frac {2 * \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3} {(\ frac { 4r} {\ sqrt {3}}) ^ 3} = 0,68 $$

To znamená, že BCC, zaujímá op 68% z celkového dostupného prostoru na jednotku buňky pro sféry stejné velikosti.

Podívejte se na tento odkaz , pokud o tom chcete získat více informací.

Takže, pokud chcete odpovědět na aktuální otázku, jak zjistíme trend s tím vším, nyní víme, že hustota závisí na poloměru, pro který již máme trend, molární hmotnosti, která má také velmi jednoduchý trend, a struktuře balení, která je skutečnou neznámou.

Toto je z této stránky,

V teorii rezonančních valenčních vazeb je faktory, které určují výběr jedné z alternativních krystalových struktur kovu nebo intermetalické sloučeniny, se točí kolem energie rezonance vazeb mezi interatomovými pozicemi. Je jasné, že některé způsoby rezonance by přispívaly větší měrou (byly mechanicky stabilnější než jiné), a že zejména jednoduchý poměr počtu vazeb k počtu pozic by byl výjimečný. Výsledný princip spočívá v tom, že speciální stabilita je spojena s nejjednoduššími poměry nebo „čísly vazeb“: 1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 3/4 atd. Volba struktury a hodnota axiální poměr (který určuje relativní délky vazeb) je tedy výsledkem snahy atomu využít jeho valenci při tvorbě stabilních vazeb s jednoduchým počtem zlomků vazeb. kterému ve skutečnosti nerozumím, ale zdá se, že vysvětluje, proč jsou zvoleny určité mřížky.

V zásadě s využitím skutečnosti, že poloměr klesá doprava a zvyšuje se molekulová hmotnost správně, předpovídali bychom, že hustota se v periodické tabulce pro elementární kovy rovnoměrně zvýší, kromě toho, že různé kovy se balí různými způsoby. Hexagonal Close Packed je nejúčinnější balicí systém, takže bych se nedivil, kdybych zjistil, že je to spojeno s mnoha kovy s vysokou hustotou.

Doufám, že to dá dobrou představu o tom, jak existuje nějaký trend, ale také proč tam žádný trend opravdu není.

EDIT:

Abych zjistil, která má nejvyšší hustotu, začal bych tím, že zjistím, které balení je v šestihranném uzavření Sbalená struktura je nejúčinnější strukturou balení s $ APF $ =. 74

Komentáře

• Existují dva nejúčinnější struktura balení ures: HCP a FCC (face-centered cubic). Mají stejný faktor balení.