Hvordan finder jeg massefylde af elementmetaller

En måde, du kan gøre dette på, er ved at se på metalens pakkestruktur.

Som et eksempel, hvis du ser på Wikipedia , ser du, at Wolfram har en kropscentreret kubisk krystalstruktur. Dette betyder, at der i hver enhedscelle vil være to wolframatomer. Vi kan derefter forudsige tætheden af et perfekt wolframkrystalgitter ved hjælp af en vis geometri og enhedskonvertering.

Først og fremmest vil jeg give dig en ligning, som du kan bevise for dig selv ganske let, så jeg vil ikke gå ind i det. Densitet af en krystal er: $$ \ rho = \ frac {n * M} {N_A * V} $$

Hvor $ n $ er antallet af atomer i enhedscellen, $ M $ er atomens molære masse, $ N_A $ er Avogadros nummer, $ V $ er enhedens cellevolumen.

Så for Wolfram viser det sig at være $$ \ rho = \ frac {2 * 183.83 g * mol ^ {- 1}} {6.022 * 10 ^ {23} * (\ frac {4 * 139 * 10 ^ {- 10} cm} {\ sqrt {3}}) ^ 3} = 18,45 \ frac {g} {cm ^ 3} $$

Tungstenens eksperimentelle tæthed er $ 19,33 \ frac {g} {cm ^ 3} $.

Svaret er normalt lidt bedre end det, men stadig ret tæt.

Den eneste information, du har brug for til at udføre denne beregning, der ikke er i et periodisk system, er pakkestrukturen og atomradius.

Noget, der er bemærkelsesværdigt, er atom-pakningsfaktoren, $ APF $, der kommer fra at finde forholdet mellem atomernes volumen og volumenet af enhedscellen og repræsenterer hvor meget plads atomerne udfylder terningen, eller hvor effektiv strukturen er ved pakning.

For body-centreret kubik (BCC), $$ APF = \ frac {2 * \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3} {(\ frac { 4r} {\ sqrt {3}}) ^ 3} = 0.68 $$

Det betyder BCC, tager op 68% af den samlede tilgængelige plads pr. Celleenhed for kugler med samme størrelse.

Tjek dette link , hvis du vil have mere information om det.

Så for at besvare det aktuelle spørgsmål, hvordan finder vi en trend med alt dette, ved vi nu, at densitet afhænger af radius, som vi allerede har en tendens til, molær masse, som også har en meget enkel tendens, og pakkestruktur, som er den virkelige ukendte.

Der er dette fra denne side,

I den resonerende valensbindingsteori er faktorer, der bestemmer valget af en blandt alternative krystalstrukturer af et metal eller en intermetallisk forbindelse drejer sig om energien for resonans af bindinger mellem interatomiske positioner. Det er klart, at nogle former for resonans ville yde større bidrag (være mere mekanisk stabile end andre), og at især et simpelt forhold mellem antal obligationer og antal positioner ville være usædvanligt. Det resulterende princip er, at en særlig stabilitet er forbundet med de enkleste forhold eller “obligationstal”: 1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 3/4 osv. Valget af struktur og værdien af det aksiale forhold (som bestemmer de relative bindingslængder) er således et resultat af et atoms indsats for at bruge dets valens til dannelse af stabile bindinger med enkle brøkbindingstal. som jeg faktisk ikke forstår, men synes at forklare, hvorfor visse gitter vælges.

Grundlæggende ved at bruge det faktum, at radius falder, når det går rigtigt, og molekylvægten stiger når vi går rigtigt, ville vi forudsige, at densiteten ville stige ensartet over det periodiske system for elementære metaller, bortset fra at forskellige metaller pakker på forskellige måder. Sekskantet tæt pakket er det mest effektive pakningssystem, så jeg ville ikke blive overrasket over at finde ud af, at med mange metaller med høj densitet.

Jeg håber, det giver en god idé om, hvordan der er en slags tendens, men også hvorfor ingen tendens virkelig er der.

EDIT:

For at finde ud af, hvem der har den højeste tæthed, vil jeg starte med at finde ud af, hvilken pakke i en sekskantet nær- Pakket struktur, da det er den mest effektive pakningsstruktur med en $ APF $ =. 74

Kommentarer

• Der er to mest effektive pakningsstruktur urer: HCP og FCC (ansigt-centreret kubisk). De har identisk pakningsfaktor.