घनत्व पदार्थ की किसी भी समग्र अवस्था के लिए एक महत्वपूर्ण भौतिक मात्रा है। इस लेख में, हम इस प्रश्न पर विचार करेंगे कि धातुओं का घनत्व क्या है, हम रासायनिक तत्वों के लिए इस पैरामीटर की एक तालिका देंगे और पृथ्वी पर सबसे घनी धातु के बारे में बात करेंगे।
हम किस शारीरिक विशेषता की बात कर रहे हैं?
घनत्व वह मान है जो किसी ज्ञात आयतन में किसी पदार्थ की मात्रा को दर्शाता है। इस परिभाषा के अनुसार, इसे गणितीय रूप से इस प्रकार परिकलित किया जा सकता है:
ρ=मी/वी.
इस मान को ग्रीक अक्षर (ro) से निरूपित करें।
घनत्व एक सार्वभौमिक विशेषता है क्योंकि इसका उपयोग विभिन्न सामग्रियों की तुलना करने के लिए किया जा सकता है। इस तथ्य का उपयोग उनकी पहचान करने के लिए किया जा सकता है, जो कि ग्रीक दार्शनिक आर्किमिडीज ने किया था, किंवदंती के अनुसार (वह इसके लिए ρ के मूल्य को मापकर एक नकली सुनहरा मुकुट स्थापित करने में सक्षम था)।
किसी विशेष सामग्री के लिए यह पैरामीटर दो मुख्य कारकों पर निर्भर करता है:
- पदार्थ बनाने वाले परमाणुओं और अणुओं के द्रव्यमान से;
- औसत अंतर-परमाणु और अंतर-आणविक दूरी से।
उदाहरण के लिए, किसी भी संक्रमण धातु (सोना, लोहा, वैनेडियम, टंगस्टन) में किसी भी कार्बन सामग्री की तुलना में अधिक घनत्व होता है, क्योंकि बाद वाले परमाणु का द्रव्यमान दस गुना कम होता है। एक और उदाहरण। ग्रेफाइट और हीरा दो कार्बन संरचनाएं हैं। दूसरा सघन है, क्योंकि इसके जालक में अंतरापरमाण्विक दूरियां छोटी होती हैं।
धातुओं का घनत्व
मेंडेलीफ की आवर्त सारणी में यह सबसे बड़ा समूह है। एक धातु कोई भी पदार्थ है जिसमें उच्च तापीय और विद्युत चालकता होती है, पॉलिश होने पर एक विशिष्ट सतह चमक होती है, और प्लास्टिक विरूपण से गुजरने की क्षमता होती है।
ऐसे रासायनिक तत्व में नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और कार्बन जैसे पदार्थों की तुलना में कम विद्युत ऋणात्मकता होती है। यह तथ्य इस तथ्य की ओर ले जाता है कि थोक संरचनाओं में धातु के परमाणु एक दूसरे के साथ एक धातु बंधन बनाते हैं। यह धनावेशित आयनिक क्षारों और ऋणात्मक इलेक्ट्रॉन गैस के बीच विद्युतीय अंतःक्रिया है।
अंतरिक्ष में धातु के परमाणु एक क्रमबद्ध संरचना के रूप में व्यवस्थित होते हैं, जिसे क्रिस्टल जालक कहते हैं। केवल तीन प्रकार हैं:
- घन;
- बीसीसी (बॉडी केंद्रित क्यूबिक);
- एचसीपी (हेक्सागोनल क्लोज-पैक);
- FCC (चेहरे पर केंद्रित घन).
धातुओं का घनत्व एक भौतिक मात्रा है जो क्रिस्टल जालक के प्रकार पर निर्भर करती है। जी / सेमी3 में सभी रासायनिक तत्वों के लिए इस पैरामीटर की एक तालिका नीचे दी गई है, जो सामान्य परिस्थितियों में हैंठोस अवस्था।
तालिका से यह निम्नानुसार है कि धातुओं का घनत्व एक ऐसा मान है जो एक विस्तृत श्रृंखला में भिन्न होता है। तो, सबसे कमजोर लिथियम है, जो समान मात्रा में पानी से दो गुना हल्का है। दुर्लभ धातु आज़मियम का घनत्व प्रकृति में सबसे अधिक होता है। यह 22.59 ग्राम/सेमी3 है।
आप मूल्य कैसे ज्ञात करते हैं?
धातुओं का घनत्व एक विशेषता है जिसे दो मौलिक रूप से अलग-अलग तरीकों से परिभाषित किया जा सकता है:
- प्रयोगात्मक;
- सैद्धांतिक।
प्रयोगात्मक तरीके इस प्रकार हैं:
- शरीर के वजन और आयतन का प्रत्यक्ष माप। उत्तरार्द्ध की गणना करना आसान है यदि शरीर के ज्यामितीय मापदंडों को जाना जाता है, और इसका आकार आदर्श है, उदाहरण के लिए, एक प्रिज्म, एक पिरामिड या एक गेंद।
- हाइड्रोस्टैटिक माप। इस मामले में, 16 वीं शताब्दी में गैलीलियो द्वारा आविष्कार किए गए विशेष तराजू का उपयोग किया जाता है। उनके संचालन का सिद्धांत काफी सरल है: पहले, अज्ञात घनत्व के शरीर को हवा में तौला जाता है, और फिर एक तरल (पानी) में। उसके बाद, आवश्यक मान की गणना एक साधारण सूत्र का उपयोग करके की जाती है।
धातुओं के घनत्व को निर्धारित करने के लिए सैद्धांतिक विधि के लिए, यह एक काफी सरल विधि है जिसके लिए क्रिस्टल जाली के प्रकार, इसमें अंतर-परमाणु दूरी और परमाणु के द्रव्यमान के ज्ञान की आवश्यकता होती है। अगला, ऑस्मियम के उदाहरण का उपयोग करते हुए, हम दिखाएंगे कि इस विधि का उपयोग कैसे किया जाता है।
दुर्लभ धातु आज़मियम का घनत्व
वहहमारे ग्रह पर ट्रेस मात्रा में पाया जाता है। ज्यादातर यह इरिडियम और प्लैटिनम के साथ-साथ ऑक्साइड के रूप में मिश्र धातुओं के रूप में पाया जाता है। ऑस्मियम में एक एचसीपी जाली है जिसमें पैरामीटर ए=2.7343 और सी=4.32 एंगस्ट्रॉम हैं। एक परमाणु का औसत द्रव्यमान m=190.23 amu है
उपरोक्त संख्याएं ρ का मान निर्धारित करने के लिए पर्याप्त हैं। ऐसा करने के लिए, घनत्व के लिए मूल सूत्र का उपयोग करें और ध्यान रखें कि एक हेक्सागोनल प्रिज्म में छह परमाणु होते हैं। परिणामस्वरूप, हम कार्य सूत्र पर पहुँचते हैं:
ρ=4मी/(√3a2c).
ऊपर लिखे आंकड़ों को प्रतिस्थापित करने और उनके आयामों को ध्यान में रखते हुए, हम परिणाम पर पहुंचते हैं: ρ=22 579 किग्रा/मी3।
इस प्रकार, एक दुर्लभ धातु का घनत्व 22.58 g/cm3 है, जो प्रयोगात्मक रूप से मापी गई तालिका मान के बराबर है।
