철보다 알류미늄이 더 가벼운 이유가 먼가요?

Question

철과 알류미늄은 만져봐도 비슷하고 좀 차갑고,

보기에도 비슷하게 생겼는데

또, 가격인 철보다 알류미늄은 더 비싸다고 하네요. 철의 3배인가 싶네요.

근데 알류미늄은 정말 소중한데도 가격이 비싸고

더 가벼운 이유가 먼가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

알루미늄이 철보다 더 가벼운 이유는 물리학적인 성질과 원자 구조의 차이 때문입니다.

먼저, 알루미늄의 원자 질량은 철의 원자 질량보다 약 27% 정도 더 가볍습니다. 따라서 동일한 수의 알루미늄과 철 원자를 비교하면, 알루미늄 원자의 총 질량은 철 원자의 총 질량보다 더 가벼워집니다.

또한, 알루미늄은 철보다 결정 구조가 더 간단합니다. 철은 비교적 복잡한 결정 구조를 가지고 있으며, 이로 인해 높은 밀도를 가지게 됩니다. 반면, 알루미늄은 단순한 결정 구조를 가지고 있어 밀도가 상대적으로 낮습니다.

따라서, 동일한 부피의 물질을 비교할 때 알루미늄이 더 가볍고 부피당 더 많은 양의 물질을 포함할 수 있습니다. 이러한 이유로 알루미늄은 비행기나 자동차와 같은 대형 운송 수단의 구조물에 많이 사용되며, 높은 강도와 가벼운 무게를 동시에 만족시킬 수 있는 재료로 평가받고 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.

알루미늄이 철보다 가벼운 이유는 주된 이유는 알루미늄 원자의 질량이 철 원자의 질량보다 작기 때문입니다. 알루미늄의 원자 질량은 26.98 g/mol이고, 철의 원자 질량은 55.85 g/mol입니다. 따라서 동일한 부피의 알루미늄과 철을 비교했을 때, 알루미늄은 철보다 더 가볍게 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

철보다 알루미늄이 가벼운 이유는 알루미늄의 원자량이 철보다 더 가벼워서입니다. 알루미늄 원자량은 26.98 이지만 철의 원자량은 55.85 입니다. 또한, 알루미늄은 철보다 원자 반지름이 작아서 공간에서 차지하는 체적이 작기 때문에 더 가볍게 만들 수 있습니다

Answer 4

밀도가 더 크기 때문입니다

철: 7.85 *10^3 kg/m^3

알루미늄: 2.7 *10^3 kg/m^3

밀도: 단위부피당 질량, 부피가 일정할 때 물체의 밀도가 클수록 그 물체의 질량은 큽니다

Answer 5

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 철과 알루미늄의 밀도는 철이 7.87 g/cm³인 반면, 알루미늄은 2.7 g/cm³으로, 알루미늄이 철보다 약 3배 가벼운 밀도를 가지고 있습니다. 이는 알루미늄 원자가 철 원자보다 더 가벼운 원자임에 기인합니다.

원자의 무게는 원자핵에 있는 양성자와 중성자의 합으로 결정됩니다. 알루미늄 원자핵은 13개의 양성자와 대부분 14개의 중성자로 이루어져 있으며, 이는 철 원자핵의 26개의 양성자와 30개의 중성자보다 훨씬 가볍습니다. 또한, 알루미늄의 원자 반지름이 철보다 크기 때문에, 동일한 부피 내에 알루미늄 원자가 더 많이 들어갈 수 있습니다. 이러한 이유로 알루미늄은 철보다 가볍습니다.

또한, 알루미늄은 철보다 화학적으로 더 활발하게 반응하기 때문에, 산화되기 쉬운 경향이 있습니다. 이는 알루미늄이 철보다 더 경량이지만, 부식이나 산화에 노출되는 환경에서는 더 빠르게 손상될 수 있다는 것을 의미합니다.