Khối lượng riêng của kẽm và một số kim loại khác nhau

Tháng tư 2, 2024

Trong nghiên cứu vật liệu và các ứng dụng công nghiệp, khối lượng riêng của kẽm đóng vai trò quan trọng. Khối lượng riêng của zn là một trong những thông số cơ bản giúp xác định tính chất vật lý của kim loại này. Trong bài viết dưới đây, hãy cùng PHELIEUVN khám phá và hiểu rõ hơn về khối lượng riêng của kẽm và tầm quan trọng của nó trong các lĩnh vực khác nhau.

Kẽm là gì?

Kẽm (Zn) là một nguyên tố hóa học thuộc Nhóm 12 (IIb) trong bảng tuần hoàn. Nổi tiếng với độ nóng chảy thấp, kẽm đóng vai trò thiết yếu cho sự sống và là một trong những kim loại được sử dụng rộng rãi nhất trong đời sống và công nghiệp.

Khái niệm về kẽm
Khái niệm chung về kẽm Zn

Đặc tính nổi bật:

  • Số nguyên tử: 30
  • Trọng lượng nguyên tử: 65,39
  • Độ nóng chảy: 420°C (788°F)
  • Điểm sôi: 907°C (1.665°F)
  • Tỉ trọng: 7,133 g/cm³ ở 25°C (68°F)
  • Trạng thái oxy hóa: +2
  • Cấu hình electron: [Ar] 3d¹⁰ 4s²

Khối lượng riêng của kẽm

Ngoài khối lượng của zn thì khối lượng riêng của kim loại này cũng được nhiều người quan tâm. Khối lượng riêng của kẽm g cm3 không chỉ là một con số đơn thuần, mà là một khái niệm sâu sắc, ẩn chứa nhiều ý nghĩa và ứng dụng trong cuộc sống và khoa học. Với giá trị 7,133 g/cm³ ở 25°C (68°F), zn khối lượng riêng là một đại lượng quan trọng trong đo lường cho biết chất lượng của kim loại này. Nó không chỉ là một chỉ số trừu tượng, mà còn biểu thị của sự cứng cáp, độ bền và tính linh hoạt của kim loại.

khối lượng riêng của kẽm
Thông tin về khối lượng riêng của kẽm

Điều này có nghĩa là 1 cm³ kẽm có khối lượng 7,133 g và 1 kg kẽm có thể tích 140,4 cm³.

Bên cạnh đó, sự biến đổi của khối lượng riêng theo nhiệt độ cũng là một điều đáng chú ý. Khi nhiệt độ tăng, kẽm trở nên linh hoạt hơn, khối lượng riêng của nó giảm xuống thích hợp để sử dụng trong các ứng dụng cần độ co giãn. Ngược lại, khi nhiệt độ giảm, kẽm trở nên cứng cáp hơn, khối lượng riêng của nó tăng lên, đồng thời cũng tăng khả năng chịu lực và ứng suất.

Tóm lại, khối lượng riêng của kẽm không chỉ là một con số trên giấy, mà là một khái niệm sâu sắc, đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu và tận dụng những đặc tính độc đáo của kim loại này trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống và khoa học.

Kẽm được tìm thấy ở đâu?

Trong mỗi tấn vỏ trái đất có khoảng 65 gam (2.3 ounces) của kim loại kẽm được tìm thấy, đó là một phần nhỏ nhưng quan trọng của hệ thống khoáng chất trên hành tinh. Các khoáng chất chính chứa kẽm bao gồm sulfua sphalerit (kẽm blende), cùng với những sản phẩm ôxy hóa như hemimorphite và smithsonite, tạo thành nền tảng cho hầu hết quặng kẽm trên toàn cầu. Kẽm tự nhiên được tìm thấy ở nhiều quốc gia trên thế giới như Úc, Hoa Kỳ, New Zealand với Trung Quốc, Peru và Úc đứng đầu trong sản xuất kẽm ở thế kỷ 21.

Không chỉ tồn tại trong vỏ trái đất, kẽm còn đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc của tế bào trong cơ thể. Nó xuất hiện trong khoảng 80 loại enzyme bao gồm cả các enzyme trong hệ thống vận chuyển, đồng hóa, thủy phân và xúc tác cho các phản ứng gắn kết chuỗi ADN. Đồng thời, kẽm còn tham gia vào việc tạo ra năng lượng cho các phản ứng sinh học khác, làm cho nó trở thành một yếu tố quan trọng trong sức khỏe và chức năng của cơ thể con người.

Vai trò của kẽm

Kẽm dù dưới dạng nguyên tố hay hợp chất, không chỉ đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp như làm ống nước và thép cuộn, mà còn có tác động lớn đến các quá trình sinh học quan trọng trong cơ thể con người.

Vai trò của kẽm
Vai trò của kẽm trong thực tế

Với vai trò lớn trong hệ thống sinh học, kẽm tham gia vào quá trình phân giải và tổng hợp các chất protein, axit nucleic, đóng một vai trò không thể thiếu trong sự phát triển và duy trì sức khỏe của cơ thể. Thiếu hụt kẽm có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe, từ các bệnh lý đến các biểu hiện bất thường trong cơ thể.

Cơ thể cần kẽm để duy trì sự tăng trưởng và phát triển của tế bào, từ giai đoạn thai kỳ cho đến các giai đoạn phát triển sau này của trẻ em. Điều này là vô cùng quan trọng đặc biệt trong việc đảm bảo sự phát triển toàn diện của cơ thể từ nhỏ đến lớn. Do đó, vai trò của kẽm không chỉ giới hạn trong lĩnh vực công nghiệp mà còn là yếu tố cần thiết cho sự sống và sức khỏe của con người.

Tính chất của Zn

Tính chất vật lí và cách nhận biết

Kẽm là một kim loại mang vẻ đẹp độc đáo với sắc lam nhạt nhẹ, ẩn chứa bên trong là sự dẻo dai và những tính chất hóa học thú vị.

Kẽm có tính dẻo dai ở nhiệt độ 100 – 150°C, cho phép gia công thành nhiều hình dạng khác nhau. Tuy nhiên, ở nhiệt độ bình thường, kẽm trở nên giòn hơn và khi vượt quá 2000°C, nó lại biến thành một kim loại giòn dễ vỡ.

Kẽm có khối lượng riêng 7,13 g/cm³, nặng hơn nhôm nhưng nhẹ hơn sắt. Nó nóng chảy ở 419,5°C và sôi ở 906°C, là những đặc điểm quan trọng trong ứng dụng luyện kim và gia công.

Nhận biết đơn giản: Kẽm có khả năng phản ứng với dung dịch NaOH, tạo ra khí hydro không màu. Đây là một phương pháp đơn giản để nhận biết kẽm so với các kim loại khác.

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

Tính chất hóa học của kẽm

Kẽm là một kim loại hoạt động với tính khử mạnh được thể hiện qua công thức hóa học: Zn → Zn2+ + 2e

Đối với phi kim

Trong quá trình tương tác với các phi kim, kẽm thể hiện sự linh hoạt và đa dạng. Ví dụ, phản ứng của kẽm với khí oxi tạo ra oxit kẽm (ZnO), một hợp chất quan trọng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Đồng thời, khi tiếp xúc với clor, kẽm tạo ra clorua kẽm (ZnCl2), một chất có ứng dụng rộng rãi trong sản xuất hóa chất và công nghệ xử lý nước.

2Zn + O2 → 2ZnO

Zn + Cl2 → ZnCl2

Đối với axit

Cùng với đó, kẽm cũng có khả năng tương tác với axit. Trong môi trường axit, phản ứng giữa kẽm và axit HCl hoặc H2SO4 tạo ra clorua kẽm (ZnCl2) và hidro (H2), làm nổi bật tính khử mạnh mẽ của kẽm.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2

Đối với bazo

Trong khi đó, khi tiếp xúc với dung dịch bazơ mạnh như NaOH hoặc KOH, kẽm tạo ra một phức chất có công thức Na2[Zn(OH)4], đồng thời phát ra khí hidro. Các phản ứng này không chỉ là cơ sở cho việc nghiên cứu về tính chất và ứng dụng của kẽm mà còn mở ra nhiều tiềm năng trong lĩnh vực hóa học và công nghệ.

Zn + 2NaOH + 2H2O → Na2[Zn(OH)4] + H2

Phương pháp xác định khối lượng riêng của kẽm g/cm3

Sử dụng tỷ trọng kế

Tỷ trọng kế là một công cụ thí nghiệm chính xác được chế tạo từ thủy tinh, thường có dạng hình trụ và được trang bị một quả bóng ở một đầu. Bên trong, tỷ trọng kế thường chứa thủy ngân hoặc một kim loại nặng, giúp nó duy trì sự ổn định và đứng thẳng khi sử dụng.

Công dụng chính của tỷ trọng kế là đo tỷ trọng của các chất như Ethylene Glycol, chất làm mát hoặc chất chống đông. Tuy nhiên, đối với Propylene Glycol với nồng độ lớn hơn 70%, không thể sử dụng tỷ trọng kế vì tại đó trọng lượng riêng sẽ giảm. Thông thường, nhiệt độ chuẩn để đo trọng lượng riêng bằng tỷ trọng kế là 20 độ C.

Sử dụng lực kế

Để sử dụng lực kế đo trọng lượng của một vật, trước tiên, bạn cần phải xác định thể tích của vật đó bằng cách sử dụng bình chia độ hoặc các công cụ tương đương.

Sau đó, bạn sẽ áp dụng công thức cần thiết để tính toán khối lượng riêng của vật. Nếu vật đó là đồng nhất và tinh khiết, thì khối lượng riêng của nó chính là khối lượng riêng của chất đó.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khối lượng riêng của kẽm

Khối lượng zn riêng là 7,13 g/cm³ ở 25°C (68°F). Tuy nhiên, giá trị này có thể thay đổi bởi một số yếu tố sau:

Yếu tố nhiệt độ:

  • Khi nhiệt độ tăng, khối lượng riêng của kẽm giảm. Nguyên nhân là do các nguyên tử kẽm di chuyển nhanh hơn, dẫn đến sự giãn nở của mạng tinh thể.
  • Ví dụ, ở 0°C (32°F), khối lượng riêng của kẽm là 7,14 g/cm³ và ở 100°C (212°F), nó giảm xuống 7,01 g/cm³.

Tác động của áp suất:

  • Khi áp suất tăng, khối lượng riêng của kẽm tăng. Áp suất cao làm giảm thể tích của kẽm, dẫn đến mật độ cao hơn.
  • Tuy nhiên, ảnh hưởng của áp suất lên khối lượng riêng của kẽm thường nhỏ hơn so với ảnh hưởng của nhiệt độ.

Tác động của các tạp chất:

  • Sự hiện diện của tạp chất có thể làm thay đổi khối lượng riêng của kẽm.
  • Ví dụ, nếu kẽm bị lẫn tạp chất nhẹ như nhôm, khối lượng riêng của nó sẽ giảm. Ngược lại, nếu kẽm bị lẫn tạp chất nặng như đồng, khối lượng riêng của nó sẽ tăng.

Về cấu trúc tinh thể:

  • Kẽm có thể tồn tại ở nhiều cấu trúc tinh thể khác nhau, mỗi cấu trúc có khối lượng riêng riêng.
  • Ví dụ, cấu trúc tinh thể lục phương (hcp) của kẽm có khối lượng riêng cao hơn cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối (bcc).

Về độ tinh khiết:

  • Kẽm càng tinh khiết, khối lượng riêng càng gần với giá trị lý tưởng (7,13 g/cm³).
  • Kẽm tạp chất có thể làm thay đổi khối lượng riêng do sự thay đổi về mật độ và cấu trúc tinh thể.

Từ những thông tin trên, ta có thể thấy rằng khối lượng riêng của kẽm không chỉ là một thông số cơ bản trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu mà còn đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng công nghiệp và khoa học khác. Việc hiểu rõ về khối lượng riêng này giúp chúng ta áp dụng và tối ưu hóa công nghệ, cũng như phát triển các sản phẩm có chất lượng tốt hơn và hiệu quả hơn. Khối lượng riêng của kẽm là một chỉ số quan trọng, đồng thời cũng là cầu nối để mọi người tìm hiểu, khám phá trong nghiên cứu và ứng dụng của kim loại kẽm trong đời sống.

Đánh giá bài viết
Nguyễn Thành Công
Latest posts by Nguyễn Thành Công (see all)

Bài viết liên quan

Xem tất cả

Contact Me on Zalo
0966.757.168