Msongamano ni kiasi muhimu kimwili kwa jumla ya hali yoyote ya jambo. Katika makala hii, tutazingatia swali la nini ni msongamano wa metali, tutatoa jedwali la parameta hii kwa vipengele vya kemikali na kuzungumza juu ya chuma mnene zaidi duniani.
Ni tabia gani ya kimaumbile tunazungumzia?
Msongamano ni thamani inayobainisha kiasi cha dutu katika kiasi kinachojulikana. Kulingana na ufafanuzi huu, inaweza kukokotolewa kihisabati kama ifuatavyo:
ρ=m/V.
Teua thamani hii kwa herufi ya Kigiriki ρ (ro).
Msongamano ni sifa ya ulimwengu wote kwa sababu inaweza kutumika kulinganisha nyenzo tofauti. Ukweli huu unaweza kutumika kuwatambua, jambo ambalo mwanafalsafa wa Kigiriki Archimedes alifanya, kulingana na hadithi (aliweza kuanzisha taji ya dhahabu ya bandia kwa kupima thamani ya ρ kwa hilo).
Kigezo hiki cha nyenzo fulani inategemea mambo mawili kuu:
- kutoka kwa wingi wa atomi na molekuli zinazounda dutu hii;
- kutoka wastani wa umbali kati ya atomiki na kati ya molekuli.
Kwa mfano, metali zozote za mpito (dhahabu, chuma, vanadium, tungsten) zina msongamano mkubwa kuliko nyenzo yoyote ya kaboni, kwa kuwa uzito wa atomi ya mwisho ni mara kumi chini. Mfano mwingine. Graphite na almasi ni miundo miwili ya kaboni. Ya pili ni mnene zaidi, kwa kuwa umbali kati ya atomiki kwenye kimiani yake ni ndogo zaidi.
Msongamano wa metali
Hili ndilo kundi kubwa zaidi katika jedwali la upimaji la Mendeleev. Chuma ni kitu chochote kilicho na mshikamano wa juu wa mafuta na umeme, mng'ao maalum wa uso inapong'olewa, na uwezo wa kubadilika kwa plastiki.
Kipengele kama hiki cha kemikali kina uwezo mdogo wa kielektroniki ikilinganishwa na vitu kama vile nitrojeni, oksijeni na kaboni. Ukweli huu unaongoza kwa ukweli kwamba atomi za chuma katika miundo ya wingi huunda dhamana ya metali na kila mmoja. Ni mwingiliano wa umeme kati ya besi za ioni zenye chaji chanya na gesi hasi ya elektroni.
Atomu za metali katika nafasi zimepangwa katika umbo la muundo uliopangwa, unaoitwa kimiani kioo. Kuna aina tatu tu:
- cubic;
- BCC (mchemraba ulio katikati ya mwili);
- HCP (imefungwa kwa pembe sita);
- FCC (mchemraba ulio katikati ya uso).
Msongamano wa metali ni kiasi halisi ambacho kinategemea aina ya kimiani ya fuwele. Ifuatayo ni jedwali la kigezo hiki kwa vipengele vyote vya kemikali katika g/cm3, ambavyo katika hali ya kawaida viko ndani.hali dhabiti.
Kutoka kwa jedwali inafuata kwamba msongamano wa metali ni thamani ambayo hubadilika kulingana na anuwai. Kwa hivyo, dhaifu zaidi ni lithiamu, ambayo, kwa kiasi sawa, ni nyepesi mara mbili kuliko maji. Msongamano wa osmium ya chuma adimu ni ya juu zaidi katika asili. Ni 22.59g/cm3.
Unapataje thamani?
Msongamano wa metali ni sifa inayoweza kufafanuliwa kwa njia mbili tofauti kimsingi:
- majaribio;
- kinadharia.
Njia za majaribio ni kama ifuatavyo:
- Vipimo vya moja kwa moja vya uzito wa mwili na ujazo. Mwisho ni rahisi kuhesabu ikiwa vigezo vya kijiometri vya mwili vinajulikana, na umbo lake ni bora, kwa mfano, prism, piramidi au mpira.
- Vipimo vya Hydrostatic. Katika kesi hii, mizani maalum hutumiwa, iliyoundwa na Galileo katika karne ya 16. Kanuni ya operesheni yao ni rahisi sana: kwanza, mwili wa wiani usiojulikana hupimwa hewa, na kisha katika kioevu (maji). Baada ya hapo, thamani inayohitajika inakokotolewa kwa kutumia fomula rahisi.
Kuhusu mbinu ya kinadharia ya kubainisha msongamano wa metali, hii ni njia rahisi kabisa inayohitaji ujuzi wa aina ya kimiani cha fuwele, umbali kati ya atomiki ndani yake na wingi wa atomi. Ifuatayo, kwa kutumia mfano wa osmium, tutaonyesha jinsi njia hii inavyotumika.
Msongamano wa madini adimu ya osmium
Yeyekupatikana kwa kiasi kwenye sayari yetu. Mara nyingi hupatikana kwa namna ya aloi na iridium na platinamu, na pia kwa namna ya oksidi. Osmium ina kimiani cha hcp chenye vigezo a=2.7343 na c=4.32 angstroms. Uzito wa wastani wa atomi moja ni m=190.23 amu
Nambari zilizo hapo juu zinatosha kubainisha thamani ya ρ. Ili kufanya hivyo, tumia fomula ya asili ya wiani na uzingatia kwamba prism moja ya hexagonal ina atomi sita. Kama matokeo, tunafikia fomula ya kufanya kazi:
ρ=4m/(√3a2c).
Kubadilisha takwimu zilizoandikwa hapo juu na kuzingatia vipimo vyake, tunafikia matokeo: ρ=22 579 kg/m3.
Kwa hivyo, msongamano wa metali adimu ni 22.58 g/cm3, ambayo ni sawa na thamani ya jedwali iliyopimwa kwa majaribio.
