Premýšľali ste niekedy nad tým, ktorý prvok má najvyšší hustota alebo hmotnosť na jednotku objemu? Zatiaľ čo osmium sa všeobecne uvádza ako prvok s najvyššou hustotou, odpoveď nie je vždy pravda. Tu je vysvetlenie hustoty a spôsobu určenia hodnoty.
Hustota je hmotnosť na jednotku objemu. Môže sa merať experimentálne alebo predpovedať na základe vlastností hmoty a toho, ako sa správa za určitých podmienok. Ako sa ukazuje, jeden z dvoch prvkov možno považovať za prvok s najvyššou hustotou: kovový prvok alebo irídium. Osmium aj irídium sú veľmi husté kovy, pričom každá váži približne dvakrát toľko ako olovo. na izbová teplota a tlak, vypočítaná hustota osmium je 22,61 g / cm3 a vypočítaná hustota irídia je 22,65 g / cm3. Experimentálne zmeraná hodnota (pomocou rôntgenovej kryštalografie) pre osmium je 22,59 g / cm3, zatiaľ čo obsah irídia je iba 22,56 g / cm3. Normálne je osmium najhustejším prvkom.
Hustota prvku však závisí od mnohých faktorov. Patria sem alokát (forma) prvku, tlak a teplota, takže pre hustotu neexistuje jediná hodnota. Napríklad plynný vodík na Zemi má veľmi nízku hustotu, ale ten istý prvok na Slnku má hustotu prevyšujúcu hustotu osmium alebo irídia na Zemi. Ak sa meria hustota osmium aj irídia za bežných podmienok, cenu získa osmium. Napriek tomu mierne odlišné podmienky môžu spôsobiť, že sa objaví irídium.
Pri izbovej teplote a tlaku nad 2,98 GPa je irídium hustejšie ako osmium s hustotou 22,75 gramov na kubický centimeter.
Prečo je Osmium najhustejšie, keď existujú ťažšie prvky
Za predpokladu, že osmium má najvyššiu hustotu, možno by vás zaujímalo, prečo prvky s vyšším atómovým číslom nie sú hustejšie. Koniec koncov, každý atóm váži viac. Hustota je však hmotnosť na jednotku objemu. Osmium (a irídium) majú veľmi malý atómový polomer, takže sa hmota balí do malého objemu. Dôvod, prečo sa tak stane, je f elektrónové orbitály sú stiahnuté na obežných dráhach n = 5 a n = 6, pretože elektróny v nich nie sú dobre chránené pred príťažlivou silou kladne nabitého jadra. Vysoký atómový počet osmium prináša do hry aj relativistické efekty. Elektróny obiehajú atómovým jadrom tak rýchlo, že sa zvyšuje ich zdanlivá hmota a zmenšuje sa orbitálny polomer.
Zmätený? V skratke sú osmium a irídium hustejšie ako olovo a ďalšie prvky s vyšším atómovým číslom, pretože tieto kovy kombinujú veľké atómové číslo s malým atómový polomer.
Ostatné materiály s hodnotami vysokej hustoty
Čadič je typ horniny s najvyššou hustotou. S priemernou hodnotou okolo 3 gramov na kubický centimeter nie je ani blízko hodnoty kovov, ale stále je ťažká. V závislosti od jeho zloženia sa diorit môže tiež považovať za uchádzača.
Najhustejšou kvapalinou na Zemi je ortuť s tekutými prvkami, ktorá má hustotu 13,5 gramov na kubický centimeter.