Kas olete kunagi mõelnud, milline element on kõrgeim tihedus või mass ruumalaühiku kohta? Kui osmiumi nimetatakse tavaliselt suurima tihedusega elemendiks, ei vasta vastus alati tõele. Siin on tiheduse ja väärtuse määramise selgitus.
Tihedus on mass ruumalaühiku kohta. Seda saab eksperimentaalselt mõõta või ennustada aine omaduste ja selle järgi, kuidas ta teatud tingimustel käitub. Nagu selgub, võib mõlemat kahest elemendist pidada kõige suurema tihedusega element: osmium või iriidium. Nii osmium kui iriidium on väga tihedad metallid, igaüks kaalub umbes kaks korda rohkem kui plii. Kell toatemperatuuril ja rõhk, on osmiumi arvutatud tihedus 22,61 g / cm3 ja iriidiumi arvutatud tihedus on 22,65 g / cm3. Osmiumi eksperimentaalselt mõõdetud väärtus (kasutades röntgenkristallograafiat) on 22,59 g / cm3, samal ajal kui iriidiumi oma on ainult 22,56 g / cm3. Tavaliselt on osmium kõige tihedam element.
Kuid elemendi tihedus sõltub paljudest teguritest. Need hõlmavad elemendi allotropi (vormi), rõhku ja temperatuuri, seega pole tiheduse jaoks ühte väärtust. Näiteks on vesiniku maagaasi tihedus väga madal, kuid sama Päikese elemendi tihedus ületab Maa osmiumi või iriidiumi tiheduse. Kui tavapärastes tingimustes mõõdetakse nii osmiumi kui ka iriidiumi tihedust, võidab osmium. Kuid pisut erinevad tingimused võivad põhjustada iriidiumi välja tulemist.
Toatemperatuuril ja rõhul üle 2,98 GPa on iriidium tihedam kui osmium, tihedusega 22,75 grammi kuupsentimeetri kohta.
Miks on Osmium kõige tihedam, kui on olemas raskemaid elemente
Eeldusel, et osmium on kõige suurema tihedusega, võiksite küsida, miks pole suurema aatomiarvuga elemendid tihedamad. Lõppude lõpuks, iga aatom kaalub rohkem. Kuid tihedus on mass mahuühiku kohta. Osmiumil (ja iriidiumil) on väga väike aatomiraadius, seega pakitakse mass väikesesse kogusesse. Põhjus, miks see juhtub, on f elektronide orbitaalid on sõlmitud n = 5 ja n = 6 orbitaalil, kuna neis olevad elektronid pole hästi kaitstud positiivse laenguga tuuma atraktiivse jõu eest. Ka osmiumi kõrge aatomiarv toob mängu relativistlikud efektid. Elektronid tiirlevad aatomituuma ümber nii kiiresti, et nende näiv mass suureneb ja s orbitaalraadius väheneb.
Segaduses? Lühidalt - osmium ja iriidium on tihedamad kui plii ja muud suurema aatomiarvuga elemendid, kuna need metallid ühendavad suure aatomiarvu väikese aatomi raadius.
Muud suure tihedusega materjalid
Basalt on kõrgeima tihedusega kivimitüüp. Keskmise väärtusega umbes 3 grammi kuupsentimeetri kohta pole see isegi metallide omale sarnane, kuid on siiski raske. Sõltuvalt koostisest võib dioriiti pidada ka konkurendiks.
Kõige tihedam vedelik Maal on vedel element elavhõbe, mille tihedus on 13,5 grammi kuupsentimeetri kohta.