Czy zastanawiałeś się kiedyś, który element ma najwyższy? gęstość lub masa na jednostkę objętości? Podczas gdy osm jest ogólnie cytowany jako pierwiastek o największej gęstości, odpowiedź nie zawsze jest prawdziwa. Oto wyjaśnienie gęstości i sposobu określania wartości.
Gęstość to masa na jednostkę objętości. Można go zmierzyć eksperymentalnie lub przewidzieć na podstawie właściwości materii i jej zachowania w określonych warunkach. Jak się okazuje, jeden z dwóch elementów można uznać za element o najwyższej gęstości: osm lub iryd. Zarówno osm, jak i iryd są bardzo gęste metale, każdy waży około dwa razy więcej niż ołów. W temperatura pokojowa i ciśnienie, obliczona gęstość osmu wynosi 22,61 g / cm3 a obliczona gęstość irydu wynosi 22,65 g / cm3. Jednak eksperymentalnie zmierzona wartość (przy użyciu krystalografii rentgenowskiej) dla osmu wynosi 22,59 g / cm3, podczas gdy dla irydu wynosi tylko 22,56 g / cm3. Zwykle osm jest najgęstszym pierwiastkiem.
Jednak gęstość pierwiastka zależy od wielu czynników. Należą do nich allotrop (forma) elementu, ciśnienie i temperatura, więc nie ma jednej wartości dla gęstości. Na przykład gazowy wodór na Ziemi ma bardzo niską gęstość, jednak ten sam pierwiastek na Słońcu ma gęstość przewyższającą gęstość osmu lub irydu na Ziemi. Jeśli zarówno gęstość osmu, jak i irydu jest mierzona w zwykłych warunkach, osmuje nagrodę. Jednak nieco inne warunki mogą spowodować, że iryd wyjdzie na prowadzenie.
W temperaturze pokojowej i ciśnieniu powyżej 2,98 GPa iryd jest gęstszy niż osm, o gęstości 22,75 gramów na centymetr sześcienny.
Dlaczego osmium jest najgęstszy, gdy istnieją cięższe pierwiastki?
Zakładając, że osm ma najwyższą gęstość, możesz się zastanawiać, dlaczego pierwiastki o większej liczbie atomowej nie są gęstsze. W końcu każdy atom waży więcej. Ale gęstość jest masą na jednostkę objętości. Osm (i iryd) mają bardzo mały promień atomowy, więc masa jest upakowana w niewielkiej objętości. Powodem tego jest f orbitale elektronowe są skurczone na orbitalach n = 5 i n = 6, ponieważ znajdujące się w nich elektrony nie są dobrze osłonięte przed siłą przyciągania jądra naładowanego dodatnio. Ponadto wysoka liczba atomowa osmu wprowadza w grę efekty relatywistyczne. Elektrony krążą wokół jądra atomowego tak szybko, że ich masa pozorna wzrasta, a promień orbity maleje.
Zmieszany? Krótko mówiąc, osm i iryd są gęstsze niż ołów i inne pierwiastki o wyższych liczbach atomowych, ponieważ metale te łączą dużą liczbę atomową z małą promień atomowy.
Inne materiały o wartościach wysokiej gęstości
Bazalt jest rodzajem skały o największej gęstości. Ze średnią wartością około 3 gramów na centymetr sześcienny, nie jest nawet zbliżony do metali, ale wciąż jest ciężki. W zależności od składu diiorit może być również uważany za pretendenta.
Najgęstszą cieczą na Ziemi jest ciekły pierwiastek rtęci, który ma gęstość 13,5 gramów na centymetr sześcienny.