Physikalische Eigenschaften der wichtigsten Metalle

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In den nachfolgenden Tabellen sind die physikalischen Eigenschaften der gebräuchlichen reinen Metalle sowie von Kohlenstoff aufgeführt (Tab. 1 - Tab. 4). Die Werte können je nach Reinheitsgrad u. U. stark schwanken, teilweise sind sie auch schwierig zu bestimmen und daher mit Unsicherheiten behaftet. Bei der Zusammenstellung der Tabellen wurde versucht, aus den Angaben in der Literatur diejenigen Werte auszuwählen, die als die wahrscheinlichsten anzusehen sind. Einige Eigenschaften sind anisotrop, d.h. ihre Werte variieren je nach Kristallorientierung. In solchen Fällen wurden - wenn möglich - die Werte für Vielkristalle angegeben.

Table 1: Mechanische Eigenschaften der wichtigsten Metalle
Element/Metall Dichte 1

[g/cm³]

Elastizitätsmodul 1[GPa] Schubmodul

[GPa]

Querkontraktionszahl
Aluminium 2.70 65 27 0.34
Antimon 6.62 56 20.4 0.28
Beryllium 1.85 298 150 0.12
Blei 11.36 14.5 6 0.44
Cadmium 8.65 57.5 29 0.30
Chrom 7.19 160 0.25
Eisen 7.89 208 83 0.28
Gallium 5.91 9.6 0.46
Gold 19.32 79 28 0.42
Indium 7.31 11 0.45
Iridium 22.65 538 214 0.26
Kobalt 8.85 216 0.31
Kohlenstoff (Grafit) 2.1-2.3 5
Kupfer 8.95 115 48 0.34
Magnesium 1.74 46 18 0.28
Mangan 7.43 165 77 0.24
Molybdän 10.21 347 122 0.30
Nickel 8.90 216 83 0.31
Niob 8.57 113 39 0.38
Osmium 22.61 570 220 0.25
Palladium 12.02 124 51 0.39
Platin 21.45 173 67 0.39
Quecksilber 13.55
Rhenium 21.04 480 215 0.26
Rhodium 12.41 386 153 0.26
Ruthenium 12.45 485 172 0.29
Silber 10.49 82 27 0.37
Tantal 16.60 188 70 0.35
Titan 4.51 120 43 0.34
Vanadium 6.10 136 52 0.36
Wismut 9.80 33 13 0.33
Wolfram 19.32 360 158 0.30
Zink 7.13 96 36 0.29
Zinn 7.30 47 18 0.33
Zirkonium 6.49 98 36 0.33
1 bei 20°C



Table 2: Atomare Eigenschaften der wichtigsten Metalle
Element/Metall Chemisches
Symbol 		Ordnungszahl Atommasse Kristallstruktur 1 Gitterparameter 1
a oder b 2
[1010m] 		Gitterparameter 1
a oder b 2
[10-10m] 		Arbeitsleistung
[eV] 		Ionisierungspotenzial
[eV]
Aluminium Al 13 26,98 foc 4,049 4,08 - 4,3 5,98
Antimon Sb 51 121,75 rhl 4,507 4,1 8,64
Beryllium Be 4 9,01 hcp 2,286 3,584 3,2 - 3,9 9,32
Blei Pb 87 207,19 fcc 4,949 4,0 - 4,1 7,42
Cadmium Cd 48 112,40 hcp 2,979 5,617 3,7 - 4,1 8,99
Chrom Cr 24 52,00 bcc 2,884 4,4 - 4,7 6,76
Eisen Fe 26 55,85 bcc 2,866 4,1 - 4,5 7,9
Gallium Ga 31 69,72 ort 4,524 7,661 3,8 - 4,1 6,0
Gold Au 79 196,97 fcc 4,078 4,3 - 5,1 9,22
Indium In 49 114,82 tet 4,594 4,951 4,0 5,79
Iridium Ir 77 192,20 fcc 3,839 4,6 - 5,3 9,1
Kobalt Co 27 58,93 hcp 2,507 4,069 4,4 - 4,6 7,86
Kohlenstoff (Graphit) C 6 12,01 hcp-Schichtgitter3 2,456 6,696 4,8 11,27
Kupfer Cu 29 63,54 fcc 3,615 4,4 7,72
Magnesium Mg 12 24,31 hcp 3,209 5,210 3,7 7,64
Mangan Mn 25 54,94 kubisch-komplex 8,912 3,8 - 4,1 6,0
Molybdän Mo 42 95,94 bcc 3,147 4,1 - 4,5 7,18
Nickel Ni 28 58,71 fcc 3,524 5,0 - 5,2 7,63
Niob Nb 41 92,91 bcc 3,301 4,0 6,77
Osmium Os 76 190,23 hcp 2,734 4,320 4,5 8,7
Palladium Pd 46 106,40 fcc 3,890 4,5 - 5,0 8,34
Platin Pt 78 195,09 fcc 3,931 4,1 - 5,5 9,0
Quecksilber Hg 80 200,59 rhl4 3,0614 4,5 10,44
Rhenium Re 75 186,20 hcp 2,760 4,458 4,7 - 5,0 7,8
Rhodium Rh 45 102,91 fcc 3,804 4,6 - 4,9 7,46
Ruthenium Ru 44 101,07 hcp 2,704 4,281 4,5 7,37
Silber Ag 47 107,87 fcc 4,086 4,3 7,57
Tantal Ta 73 180,95 bcc 3,303 4,0 - 4,2 7,89
Titan Ti 2 47,90 hcp 2,950 4,683 4,0 - 4,4 6,83
Vanadium V 23 50,94 bcc 3,039 3,8 - 4,2 6,71
Bismut Bi 83 208,98 rhl 4,746 4,1 - 4,5 8,0
Wolfram W 74 183,85 bcc 3,158 4,3 - 5,0 7,98
Zink Zn 30 65,37 hcp 2,665 4,947 3,1 - 4,3 9,39
Zinn Sn 50 118,69 tet 5,831 3,181 3,6 - 4,1 7,33
Zirconium Zr 40 91,22 hcp 3,231 5,148 3,7 - 4,3 6,92
1 bei 20°C
2 Für rhomboedrische Kristalle wird der Rhomboederwinkel α in Winkelgraden und Minuten angegeben, für orthorhombische Kristalle wird der Parameter β in m x 10-10 angegeben
3 α-Kristall
4 bei -50°C

fcc = kubisch-flächenzentriert // bcc = kubisch-körperzentriert // hcp = sechseckig dicht kugelförmig // ort = orthorhombisch // tet = tetragonal // rhl = rhomboedrisch

Table 3: Thermische Eigenschaften der wichtigsten Metalle
Element/Metall Spezifische Wärme 1
[kJ/(K*kg)] 		ErweichungsTemperatur
[°C] 		Schmelzpunkt
[°C] 		Fusionswärme
[kJ/kg] 		Dampfdruck beim Schmelzpunkt
[Pa] 		Siedepunkt
[°C] 		Verdampfungstemperatur
[kJ/g] 		Wärmeleitfähigkeit
[W/(m*K)] 		Längenausdehnungskoeffizient
[10-6m/K] 		Volumenänderung beim Erstarren
[%]
Aluminium 0,900 150 660 398 2,5x10-6 2467 10,47 237 23,6 -6,5
Antimon 0,210 630 163 2,5x10-9 1587 1,97 24,3 10,5 +9,5
Beryllium 1,824 1277 1090 4,3 2477 200 12,3
Blei 0,130 200 327 25 4,21x10-7 1750 24,70 35,3 29,3 -3,5
Cadmium 0,230 321 54 14,8 767 0,88 96,8 41,0 -4,0
Chrom 0,450 1857 314 990 2672 5,86 93,7 6,2
Eisen 0,444 500 1537 268 7,05 2750 80,2 12,2 -3,0
Gallium 0,370 29,8 80,4 9,6x10-36 2204 3,90 40,6 18,0 +3,0
Gold 0,128 100 1064 63 2,4x10-3 3080 1,55 317 14,3 -5,1
Indium 0,233 157 28,5 1,5x10-17 2072 1,97 81,6 -2,5
Iridium 0,130 2410 144 1,5 4130 3,31 147 6,5
Cobalt 0,420 1495 260 175 2927 6,66 100 13,8
Kohlenstoff (Graphit) 0,720 3825 sublimiert 119 - 165 155
Kupfer 0,385 190 1084 205 5,2x10-2 2567 4,77 401 16,5 -4,2
Magnesium 1,020 650 373 361 1107 5,44 156 26,0 -4,1
Mangan 0,480 1244 264 121 1962 4,10 7,8 23,0 -1,7
Molybdän 0,250 900 2623 292 3,6 4639 5,61 138 5,2
Nickel 0,440 520 1453 301 237 2913 6,45 90,7 13,0 -2,5
Niob 0,272 2477 289 7,9x10-2 4744 7,79 53,7 7,3
Osmium 0,130 3045 141 2,52 5012 3,81 87,6 6,5
Palladium 0,244 1554 143 1,33 2970 3,48 71,8 11,1 -5,5
Platin 0,130 540 1772 113 3,2x10-2 3827 2,62 71,6 9,0 -6,0
Quecksilber 0,140 -38,9 11,7 3,1x10-4 357 0,29 8,34 60,8 -3,7
Rhenium 0,137 3186 178 3,24 5596 3,42 72 6,7
Rhodium 0,242 1966 211 6,36x10-1 3695 5,19 150 8,5 -10,8
Ruthenium 0,238 2310 252 1,4 4150 6,62 117 9,5
Silber 0,232 180 961,9 105 3,4x10-1 2212 2,39 429 19,5 -3,8
Tantal 0,140 850 3017 157 7,86x10-1 5448 4,32 57,5 6,5
Titan 0,520 1668 403 4,9x10-1 2830 8,80 21,9 10,8
Vanadium 0,490 1902 330 3,06 3287 10,3 30,7 8,3
Bismut 0,122 271 54 6,5x10-4 1564 1,43 7,87 14,0 -0,33
Wolfram 0,138 1000 3422 193 4,27 5555 3,98 174 4,5
Zink 0,385 170 420 100 3,06 907 1,76 116 36,0 -4,7
Zinn 0,228 100 222 59 6x10-21 2602 1,95 66,6 26,7 -2,8
Zirconium 0,281 1852 224 1,7x10-3 4409 4,6 22,7 5,9
1 bei 20°C
Table 4: Elektrische Eigenschaften der wichtigsten Metalle
Element/Metall Spezifischer elektrischer Widerstand 1
[Ω*mm2/m] 		Elektrische Leitfähigkeit1
[MS/m] 		Temperaturkoeffizient des
elektrischen Widerstands2
[10-3/K] 		Absolute thermische
e.m.f.3
[µV/K] 		Kritische Supraleitertemperatur
[K] 		Dämpfungsspannung (gemessen)
[V] 		Schmelzspannung (gemessen)
[V] 		Schmelzspannung (berechnet)4
[V] 		Mindestlichtbogenspannung
[V] 		Mindestlichtbogenstrom
[A]
Aluminium 2,65 37,7 4,6 -1,6 1,18 0,1 0,3 0,29 11,2 0,4
Antimon 38,6 2,6 5,4 +20,6 - +46,8 0,2 0,28 10,5
Beryllium 4,2 23,8 10,0 -3,3 0,026 0,48
Blei 19,2 5,2 4,2 -1,2 7,196 0,19 0,17 11,5 0,1
Cadmium 7,50 13,30 4,3 -0,1 - +3,6 0,52 0,12 0,17 12 0,4
Chrom 14,95 6,7 3,0 +14,0 3,0 0,67 16 0,45
Eisen 9,72 10,3 6,6 +16,0 0,19 0,6 0,54 11,5
Gallium 43,2 2,3 4,0 1,08 0,04 0,35
Gold 2,35 42,6 4,0 +1,7 0,08 0,43 0,42 15
Indium 8,37 11,94 4,9 3,41 0,11
Iridium 5,31 18,83 4,1 +1,5 0,11 0,86 11,5
Cobalt 6,24 16,0 6,6 -18,5 0,54 0,01 - 0,02
Kohlenstoff (Graphit) 30,0 3,33 20 0,4
Kupfer 1,67 59,9 4,3 +1,7 0,12 0,43 0,42 12 - 13
Magnesium 4,42 22,62 4,2 +3,4 0,28
Mangan 185,0 0,54 0,5 0,47 0,75
Molybdän 5,20 19,2 4,7 +5,9 0,92 0,3 0,75 0,91 12 0,4 -0,5
Nickel 6,85 14,6 6,8 -18,9 0,16 0,65 0,54 14
Niob 13,1 7,6 3,4 -0,5 9,2 0,778
Osmium 8,12 12,31 4,2 0,66 1,04 0,8 -0,9
Palladium 10,82 9,24 3,8 -0,9 3,3 0,57 0,57 15 - 16 0,8 -1,0
Platin 10,54 9,58 3,9 -4,4 0,0019 0,25 0,71 0,64 17
Quecksilber 94,9 1,14 1,0 +8,5 4,15 0,35
Rhenium 19,3 5,2 4,6 1,7 1,09
Rhodium 4,51 22,2 4,4 +1,7 0,000325 0,70 14
Ruthenium 0,238 2310 252 1,4 4150 6,62 117 9,5
Silber 0,232 180 961,9 105 3,4x10-1 2212 2,39 429 19,5 -3,8
Tantal 0,140 850 3017 157 7,86x10-1 5448 4,32 57,5 6,5
Titan 0,520 1668 403 4,9x10-1 2830 8,80 21,9 10,8
Vanadium 0,490 1902 330 3,06 3287 10,3 30,7 8,3
Bismut 0,122 271 54 6,5x10-4 1564 1,43 7,87 14,0 -0,33
Wolfram 0,138 1000 3422 193 4,27 5555 3,98 174 4,5
Zink 0,385 170 420 100 3,06 907 1,76 116 36,0 -4,7
Zinn 0,228 100 222 59 6x10-21 2602 1,95 66,6 26,7 -2,8
Zirconium 0,281 1852 224 1,7x10-3 4409 4,6 22,7 5,9
1 bei 20°C
2 Nah an Raumtemperatur
3 Nah an Raumtemperatur, jedoch können die Werte für Metalle mit nicht kubischer Struktur stark variieren
4 Berechnet mit UMelt = [4L * (T2Melt - T20)]1/2mit UMelt= Schmelzspannung, L = Lorenz Konstante (2,45x10-8[V/K], TMelt= Schmelztemperatur, T0= Temperatur an einem von der Einschnürungsstelle entfernten Punkt
Tabelle 4: Elektrische Eigenschaften der wichtigsten Metalle

Referenzen

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