Cum să găsim densitatea elementelor metalice

O modalitate prin care puteți face acest lucru este examinarea structurii de ambalare a metalului.

De exemplu, dacă priviți Wikipedia , vedeți că tungstenul are o structură cristalină cubică centrată pe corp. Aceasta înseamnă că, în fiecare unitate celulară, vor exista doi atomi de tungsten. Putem apoi să prezicem densitatea unei rețele de cristal de tungsten perfect folosind o geometrie și o conversie a unității.

În primul rând, vă voi oferi o ecuație pe care o puteți dovedi destul de ușor, așa că nu voi merge în asta. Densitatea unui cristal este: $$ \ rho = \ frac {n * M} {N_A * V} $$

Unde, $ n $ este numărul de atomi din celula unitate, $ M $ este masa molară a atomului, $ N_A $ este numărul lui Avogadro, $ V $ este volumul celulei unitare.

Deci, pentru Tungsten, acesta este $$ \ rho = \ frac {2 * 183.83 g * mol ^ {- 1}} {6.022 * 10 ^ {23} * (\ frac {4 * 139 * 10 ^ {- 10} cm} {\ sqrt {3}}) ^ 3} = 18.45 \ frac {g} {cm ^ 3} $$

Densitatea experimentală a tungstenului este de 19,33 $ \ frac {g} {cm ^ 3} $.

Răspunsul este de obicei puțin mai bine decât asta, dar totuși destul de aproape.

Singurele informații de care aveți nevoie pentru a face acest calcul, care nu se află pe un tabel periodic, sunt structura de ambalare și raza atomică.

Ceva demn de remarcat este factorul de ambalare atomică, $ APF $, care provine din găsirea raportului dintre volumul atomilor și volumul celulei unitare și reprezintă cât de mult spațiu umplu atomii în cub sau cât de eficient este structura este la ambalare.

Pentru cubul centrat pe corp (BCC), $$ APF = \ frac {2 * \ frac {4} {3} \ pi r ^ 3} {(\ frac { 4r} {\ sqrt {3}}) ^ 3} = 0,68 $$

Asta înseamnă BCC, ocupă 68% din spațiul total disponibil pe unitate de celulă pentru sfere de dimensiuni egale.

Consultați acest link dacă doriți mai multe informații despre asta.

Deci, pentru a răspunde la întrebarea actuală, cum putem găsi un cu toate acestea, știm acum că densitatea depinde de raza, pentru care avem deja o tendință, masa molară, care are, de asemenea, o tendință foarte simplă și structura de ambalare, care este adevărata necunoscută.

Există acest lucru din această pagină,

În teoria legăturii de valență rezonante, factorii care determină alegerea unuia dintre structurile cristaline alternative ale unui compus metalic sau intermetalic se învârt în jurul energiei de rezonanță a legăturilor între pozițiile interatomice. Este clar că unele moduri de rezonanță ar aduce contribuții mai mari (ar fi mai stabile din punct de vedere mecanic decât altele) și că, în special, un raport simplu între numărul de obligațiuni și numărul de poziții ar fi excepțional. Principiul rezultat este că o stabilitate specială este asociată cu cele mai simple raporturi sau „numere de legătură”: 1/2, 1/3, 2/3, 1/4, 3/4, etc. Alegerea structurii și valoarea raportul axial (care determină lungimile relative ale legăturii) sunt astfel un rezultat al efortului unui atom de a-și folosi valența în formarea de legături stabile cu numere simple de legături fracționate. ceea ce nu înțeleg de fapt, dar pare să explice de ce se aleg anumite rețele.

Practic, folosind faptul că raza scade mergând la dreapta și crește greutatea moleculară mergând corect, am prezice că densitatea ar crește uniform în tabelul periodic pentru metalele elementare, cu excepția faptului că diferite metale se împachetează în moduri diferite. Ambalajul închis hexagonal este cel mai eficient sistem de ambalare, așa că nu aș fi surprins să constat că este asociat cu multe metale cu densitate ridicată.

Sper că acest lucru oferă o idee bună despre modul în care există un fel de tendință, dar și de ce nu există nicio tendință cu adevărat acolo.

EDIT:

Pentru a afla care are cea mai mare densitate, aș începe prin a afla ce pachet într-o închidere hexagonală- Structura de ambalare este cea mai eficientă structură de ambalare cu un $ APF $ =. 74

Comentarii

• Există două structura de ambalare cea mai eficientă minereuri: HCP și FCC (cub centrat pe față). Au un factor de ambalare identic.