Задумывались ли вы, какой элемент имеет самый высокий плотность или масса на единицу объема? Хотя осмий обычно упоминается как элемент с самой высокой плотностью, ответ не всегда верен. Вот объяснение плотности и как определяется значение.
Плотность - это масса на единицу объема. Это может быть измерено экспериментально или предсказано на основе свойств вещества и того, как оно ведет себя в определенных условиях. Как выясняется, любой из двух элементов можно считать элемент с самой высокой плотностью: осмий или иридий. И осмий, и иридий очень плотные металлыкаждый весит примерно вдвое больше, чем свинец. В комнатная температура и давление, расчетная плотность осмия составляет 22,61 г / см.3 а расчетная плотность иридия составляет 22,65 г / см.3. Однако экспериментально измеренное значение (с использованием рентгеновской кристаллографии) для осмия составляет 22,59 г / см.3а у иридия - всего 22,56 г / см.3. Обычно осмий является самым плотным элементом.
Однако плотность элемента зависит от многих факторов. К ним относятся аллотроп (форма) элемента, давление и температура, поэтому нет единого значения плотности. Например, газообразный водород на земле имеет очень низкую плотность, но тот же элемент на Солнце имеет плотность, превышающую плотность либо осмия, либо иридия на Земле. Если плотность и осмия, и иридия измеряется в обычных условиях, приз получает приз. Тем не менее, несколько иные условия могут привести к тому, что иридий выйдет вперед.
При комнатной температуре и давлении выше 2,98 ГПа иридий более плотный, чем осмий, с плотностью 22,75 г на кубический сантиметр.
Почему осмий самый плотный, когда существуют более тяжелые элементы
Предполагая, что осмий имеет самую высокую плотность, вы можете спросить, почему элементы с более высоким атомным номером не являются более плотными. Ведь каждый атом весит больше. Но плотность это масса за единицу объема. Осмий (и иридий) имеют очень маленький атомный радиус, поэтому масса упакована в небольшой объем. Причина, по которой это происходит электронные орбитали сокращаются на n = 5 и n = 6 орбитали, потому что электроны в них не защищены от силы притяжения положительно заряженного ядра. Кроме того, высокое атомное число осмия вносит релятивистские эффекты в игру. Электроны вращаются вокруг атомного ядра так быстро, что их кажущаяся масса увеличивается, а радиус орбиты уменьшается.
Смущенный? Короче говоря, осмий и иридий более плотные, чем свинец и другие элементы с более высокими атомными номерами, потому что эти металлы объединяют большое атомное число с небольшим радиус атома.
Другие материалы с высокой плотностью
Базальт - тип породы с самой высокой плотностью. При среднем значении около 3 грамм на кубический сантиметр он даже не близок к металлу, но все еще тяжел. В зависимости от его состава, диорит может также считаться претендентом.
Самая плотная жидкость на Земле - это жидкий элемент ртути, плотность которого составляет 13,5 грамм на кубический сантиметр.