HACİM KÜTLESİ (Özgül Ağırlık, Yoğunluk)

UNI tablolarına ve Uluslararası anlaşmalara göre, özgül ağırlık ya da yoğunluk terimleri yerine hacim kütlesi teriminin kullanılmasına karar verilmiştir. Terazi ile ölçülmüş olan kütle, hacim ile bölünür.
Hacim Kütlesi = Kütlesi/Hacim
Tek olarak M.Ö 5 y.y ' da Erodot aynı hacme sahip beyaz altın, gümüş ve saf altının ağırlıklarının farklı olduklarını tespit etmiştir. Netice itibariyle hacim kütlesi kavramı çok eskilere dayanmaktadır.

Hacim Kütlesinin Değişik İfadeleri:

a) Hacmi bir santimetre küp, yani bir mili litre olan bir nesnenin gram cinsinden ağırlığıdır.
b) Bir nesnenin aynı hacme sahip 4 C' deki sudan kaç kat ağır olduğunu belirten rakamdır.
c) Bir desimetre karelik alanda bir mikronluk (milimetrenin 1000' de 1' i) kalınlığın elde edilmesi için gerekli olan santigramdır. Bu tanım özellikle altın ve gümüş kaplamada geçerlidir.
Nesnelerin hacim kütlesi ısı ile değişir, bu nedenle rakamlar dereceler ile birlikte verilir. Belirtilmediği hallerde 20 C' deki değerler kastedilmektedir.
Erimiş maddenin soğumasında meydana gelen külçe, aynı maddenin haddelenmiş halinde farklı bir değere sahiptir. Bu fark çok büyük olmadığından pratik uygulamalarda dikkate alınmaz. Tabloda birkaç örnek sunulmuştur. Sıvı haldeki bir metalin hacim kütlesinin katı halinden düşük olması ilginçtir. Sonuç olarak metaller eritildiğinde daha ağır olan katı parçacıklar dibe çökebilir. Bu nedenle karıştırma işlemi kesinlikle gereklidir.

Kadmiyum, Hacim Kütlesi = 8,370
Gümüş, Hacim Kütlesi = 9,510
Altın, Hacim Kütlesi = 19,296
Bakır, Hacim Kütlesi = 8,217
Kurşun. Hacim Kütlesi = 113005
Çinko, Hacim Kütlesi = 6,480
Kalay, Hacim Kütlesi = 7,184

Civanın ağır, alüminyum hafif olduğu söylendiğinde, hacim kütleleri hakkında bilgi verilmektedir, yani civanın yoğunluğunun alüminyumunkinden ağır olduğu belirtilmek istenmektedir. Bir kuvvet tarafından itilen bir nesnenin hacim kütlesi ne kadar düşükse, katledeceği yol o kadar uzun olur. Bu yöntem elin kullanılmadığı ve yoğunluğun göz kararı kestirilmesi gerektiğinde kullanılır. Örnek olarak, başın hareketleri sonucunda çok sallanan küpelerin plastik veya küpelerin sallanması çok daha azdır.
Düşük hacim kütleli nesneler terazinin küçük ağırlıklarında kullanılır. Nedeni ise hacimleri büyük olacağından tutulmaları daha kolay olacaktır. Genelde alüminyum kullanılır. Diğer ağırlıklar içinde pirinç kaplı kurşun kullanılır.
Pratiği arttıkça kuyumcu bir nesnenin hacim kütlesine eli ile karar verebilir. Sadece dokunma ile beyaz altını platinden, bunlarında diğer metallerden ayırabilmektedir. Beyaz altını platinden, bunlarında diğer metallerden ayırabilmektedir. Beyaz altın ile paladyum arasındaki fark belli olmamaktadır. Ancak 750' milyemlik altının hacim kütlesi paladyumunkinin 3 katıdır.
Günümüzde kuyumcu 750 milyemlik altınla 500' lük altını eli ile tartarak anlayabilmektedir. Zamanla edinilen bu alışkanlık değişik avantajlar sağlamaktadır. II. Dünya savaşında birkaç kuyumcu kıymetli metal kıtlığını fırsat bilerek altın kaplı adi metal külçelerini pazarlayan dolandırıcıların tuzağına düşmemiştir. Gözün el ve beyine hacme göre ağırlığın ne olması gerektiğini söylemesi şarttır. Boru ve delikli külçeler gibi hacmi tam olarak anlaşılmadığı durumlarda işler zorlaşmaktadır. Bu durumlarda kuyumcunun ölçme yapmasının öğrenmesi gerekmektedir. En yüksek hacim kütlesine platin ailesine mensup olan osmiyumda ve iridyumda rastlanmıştır.

Azalan Hacim Kütlesine Göre Metaller
Osmiyum 22,5
İridyum 22,42
Platin 21,37
Altın 19,3
Volfram 18,6..19,1
Uranyum 18,7
Tantalyum 16,6
Cıva 0 C 13,596
Cıva 20 C 13,546
Radyum 12,30
Paladyum 12,16
Rutenyum 12,06
Talyum 11,86
Toryum 11,3..11,7
Kurşun 11,34
Gümüş 10,42..1053
Bizmut 9,8
Molibden 9,6
Nikel 8,6..8,9
Kobalt 8,9
Bakır 8,30..8,95
Kadmiyum 8,64
Demir 7,86
Manganez 7,42
Kalay 7,30
İndiyum 7,28
Çinko 7,14
Krom 6,92
Antimon 6,68
Zirkonuyum 6,4
Galyum 5,9
Vanadyum 5,86
Arsenik 5,75
Germanyum 5,46
Titanyum 4,5
Berilyum 3,5
Alüminyum 2,699
Bor 2,5
Berilyum 1,84
Magnezyum 1,74
Hacim kütlesinin bilinmesi her zaman kalpazanlığı ortaya çıkaramaz. Örnek olarak tungsten (volfram) ve altın değer olarak çok yakın olduklarından ilk metalin altın kaplı külçesini ayırmak çok zor olup değişik bilimsel metotlar gerektirir.
1977 yılının Mart ayında Frankfurt Gümrüğünde 11 gram altın kaplı 100 gramlık tungsten külçeye rastlanmıştır. Kimyasal yoldan tüm kalınlığın incelenmesi ile emin olunabilir.

ÖLÇME

Hacim kütlesinin ölçme metodunu ilk oraya atan Arşimet aynı zamanda ilk olarak bir kalpazanlığında ortaya çıkarmıştır. Nitekim Siraküs Kralı II. Gerone' nin Kraliyet tacının tamamen altın olmadığını tespit etmiştir. Yıl M.Ö 240' ta.
Hacim kütlesinin değerli taşlarını incelenmesinde büyük önemi vardır. Tek kolu olan ve hidrostatik terazi olarak bilinen bir çeşit terazi ile ölçülür.
Sıvıların hacim kütlesinin ölçülmesi için bir cam silindirle bir yoğunluk metre gerekmektedir. Yoğunluk metre üst tarafında ölçekli bir çubuğu bulunan cam bir nesne olup, doğrudan hacim kütlesi okunabilmektedir. Bazıları derece cinsinden okunmakta olup bunlara Baume denir.
İki gruba ayrılırlar: Sudan daha ağır ve amonyak gibi sudan daha hafif sıvılar. Bu aygıtlar özellikle deneyler, kıymetli metallerin rafinesi ve galvanize için gerekli olan asitler için kullanılır.

KUYUMCULUKTA HACİM KÜTLESİ TESBİTİ

Terazi Metodu İle
Hacim kütlesi nesnesinin ağırlığı ile yer değiştiren suyun ağırlığı oranıdır. Terazi ile ağırlığı ihmal edilebilir bir naylon iple asılı maddenin kütlesi tartılır. Aynı tartı işlemi asılı aynı maddenin bir bardak suya batırılmış halde iken gerçekleştirilir. Ağırlık değişimi yer değiştiren suyun ağırlığı olacaktır. Bu iki değerin birbirlerine bölümünden hacim kütlesi bulunur.
Susuz (Rr) ve sulu (Rc) ağ kütleleri tartılıp. Ayrıca ağlı sulu (Tr) ve susuz (Tc) tartılar gerçekleştirilir. T değerleri toplamı ifade ederler: 1) Ağ + nesne havada 2) Ağ nesne suda. Nesnenin havada ve suda ağırlığı Tr-Rr ve Tc-Rc dir. Bunları Pr ve Pc ile ifade edebiliriz. Hacim kütlesi ise:
Pr/Pr-Pc = nesnenin ağırlığı/ yerdeğiştiren suyun ağırlığı.
Terazi ve Beher Metodu İle
Pikometre (diğer adı beher) üzerinde hacmin mililitre cinsinden ifade edildiği bir cam kaptır. Büyük nesnelerin girebileceği şekilde iki kısımdan oluşmaktadır.
Toz, talaş, damla ve granül halindeki metaller için kullanılabilmektedir.
a) Nesne katıdır.
b) Boş ve kuru beher tartılır.
c) Eğer şekilde gösterilen beher kullanılırsa 20 C' de ml ya da 10gr saf su içerir. Nesne behere yerleştirilir, yeniden tartılabilir (boş beher-nesne)
d) Azami değere kadar saf su doldurulur. 10 ml ile olan fark nesnenin ağırlığı olacaktır.
e) Nesnenin: ağırlığı ile eksik suyun ağırlığı bölünür ve hacim kütlesi hesaplanır.

HİDROSTATİK METODUN UYGULANMASI

Hacim kütlesinin iki metalden oluşan alaşımların ayarının tespitinde kullanılmaktadır. Bu metoda hidrostatik denmektedir. Kimyasal analizin verdiği değerler kadar kesin olmamakla birlikte kullanışlı bir yöntemdedir. Özellikle numune alınması mümkün olmayan durumlarda kullanılır.
Metodun dayandığı prensip şudur: Bir alaşımın ayarı, hacim kütlesi 1000'lik metalin hacim kütlesine ne kadar yakınsı olursa 1000' e kadar yakın olur. Gümüşün hacim kütlesi 10,5 Bakırın eklenmesi hem 10,5' i hemde ayarı düşürür, çünkü saf bakır ancak 8,9' a ulaşabilmektedir. Eğer hacim kütlesi 8,9' u aşmıyorsa, gümüş yok demektir ve malzeme 1000' lik bakırdır.