Ominaispaino
Myös: Suhteellinen tiheys, Tiheyssuhde, ominaispaino
Ominaispaino (myös suhteellinen tiheys) ilmaisee, kuinka paljon raskaampi aine on veteen verrattuna (tiheys 1,0 g/cm³), ja se on yksi luotettavimmista tunnusluvuista jalometallien aitouden tarkistuksessa.
Ominaispaino (tekninen termi: suhteellinen tiheys) on dimensioton suure, joka kuvaa aineen tiheyden suhdetta puhtaan veden tiheyteen 4 °C:ssa (= 1,0 g/cm³). Käytännössä termiä käytetään usein synonyyminä tiheydelle yksikössä g/cm³, koska lukuarvo on sama. Jalometallien ostajille ja tarkastajille suure on korvaamaton: aito kultaharkko tuntuu samankokoisena selvästi raskaammalta kuin kevyemmästä metallista tehty väärennös – ominaispaino paljastaa petoksen.
Kaava ja mittaus
Tiheys saadaan massasta ja tilavuudesta:
ρ = m / V
ρ = tiheys yksikössä g/cm³
m = massa grammoina (kuivapunnitus)
V = tilavuus yksikössä cm³
Epäsäännöllisillä kappaleilla (kolikot, palakulta) tilavuutta on vaikea mitata suoraan. Tyylikkäin menetelmä on Arkhimedeen periaate: kappale punnitaan kuivana ja sitten veteen upotettuna. Erotus vastaa syrjäytetyn veden painoa – siitä saadaan tilavuus ja siitä tiheys. Aitouden tarkistuksen laskurimme suorittaa tämän laskennan vaihe vaiheelta.
Ominaispainojen vertailu
| Metalli | Tiheys (g/cm³) | Huomautus |
|---|---|---|
| Osmium | 22,59 | tihein stabiili alkuaine |
| Iridium | 22,56 | toiseksi tihein alkuaine |
| Platina | 21,45 | raskaampaa kuin kulta |
| Kulta (999) | 19,32 | tärkein vertailuarvo |
| Volframi | 19,25 | vaarallinen väärentäjän metalli |
| Palladium | 12,02 | selvästi kevyempää kuin kulta |
| Hopea (999) | 10,49 | hyvin mitattavissa |
| Kupari | 8,96 | perusmetalli seoksissa |
| Alumiini | 2,70 | heti selvästi liian kevyt |
Volframin (19,25 g/cm³) läheisyys kullan arvoon (19,32 g/cm³) tekee volframiväärennösten paljastamisesta pelkällä tiheystestillä vaikeaa – tässä tarvitaan lisämenetelmiä, kuten ultraäänitarkastusta tai röntgenfluoresenssia.
Pitoisuuden vaikutus tiheyteen
Seokset poikkeavat puhtaan metallin arvoista. Mitä alhaisempi pitoisuus, sitä voimakkaammin lisämetalli vaikuttaa kokonaistiheyteen:
- 750-kulta (18 karaattia): n. 15,5–16,5 g/cm³ (lisämetallista riippuen)
- 585-kulta (14 karaattia): n. 12,9–14,0 g/cm³
- 925-hopea (sterlinghopea): n. 10,36 g/cm³
Se, joka haluaa laskea romukullan sulatusarvon, tarvitsee pitoisuuden – ja se, joka ei tunne pitoisuutta, voi rajata sitä yhdistetyllä tiheys- ja painomittauksella. Kolikon painon tarkistus vertaa automaattisesti tavallisten kolikoiden ohje- ja todellista painoa.
Käytännön aitouden tarkistus
- Kuivapunnitus tarkkuusvaa'alla (tarkkuus 0,01 g tai parempi).
- Veteen upotettuna punnitseminen tislatussa vedessä (lanka tai koppa, ei ilmakuplia).
- Tilavuuden laskeminen: V = (kuivamassa − vedenalainen massa) / 1,0 g/cm³
- Tiheyden laskeminen: ρ = kuivamassa / V
- Tuloksen vertailu yllä olevan taulukon ohjearvoihin.
Yli ± 0,5 g/cm³ poikkeama ohjearvosta on vakava varoitusmerkki. Kolikoilla suositellaan lisäksi kolikon koon tarkistusta (halkaisija ja paksuus).
Lyhyesti
Ominaispaino on yksi vanhimmista ja luotettavimmista fysikaalisista materiaalintarkistusmenetelmistä – Arkhimedeen sanotaan tunnistaneen perusajatuksen jo 3. vuosisadalla eaa. Jalometallien omistajille pätee: vaa'an ja vesilasin yhdistämällä voi paljastaa monta väärennöstä ilmaiseksi ja ilman laboratoriota.