Přemýšleli jste někdy, který prvek má nejvyšší hustota nebo hmotnost na jednotku objemu? Zatímco osmium je obecně citováno jako prvek s nejvyšší hustotou, odpověď není vždy pravda. Zde je vysvětlení hustoty a způsobu stanovení hodnoty.
Hustota je hmotnost na jednotku objemu. Lze jej experimentálně měřit nebo předpovídat na základě vlastností hmoty a toho, jak se za určitých podmínek chová. Jak se ukazuje, jeden ze dvou prvků lze považovat za prvek s nejvyšší hustotou: osmium nebo iridium. Osmium i iridium jsou velmi husté kovy, přičemž každá váží přibližně dvakrát tolik než olovo. Na pokojová teplota a tlak, vypočtená hustota osmium je 22,61 g / cm3 a vypočtená hustota iridia je 22,65 g / cm3. Experimentálně měřená hodnota (pomocí rentgenové krystalografie) pro osmium je 22,59 g / cm3, zatímco obsah iridia je pouze 22,56 g / cm3. Normálně je osmium nejhustší prvek.
Hustota prvku však závisí na mnoha faktorech. Patří sem allotrope (forma) prvku, tlak a teplota, takže neexistuje jediná hodnota hustoty. Například plynný vodík na Zemi má velmi nízkou hustotu, ale stejný prvek na Slunci má hustotu převyšující hustotu osmium nebo iridia na Zemi. Pokud se měří hustota osmium i iridia za běžných podmínek, získává cenu osmium. Přesto mírně odlišné podmínky mohou způsobit, že iridium vyjde dopředu.
Při pokojové teplotě a tlaku nad 2,98 GPa je iridium hustší než osmium s hustotou 22,75 gramů na centimetr krychlový.
Proč je Osmium nejhustší, když existují těžší prvky
Za předpokladu, že osmium má nejvyšší hustotu, můžete se divit, proč prvky s vyšším atomovým číslem nejsou hustší. Koneckonců, každý atom váží více. Ale hustota je hmotnost na jednotku objemu. Osmium (a iridium) mají velmi malý atomový poloměr, takže hmota je zabalena do malého objemu. Důvodem je to f elektronové orbitaly jsou zkráceny na orbitálech n = 5 a n = 6, protože elektrony v nich nejsou dobře chráněny před přitažlivou silou kladně nabitého jádra. Také vysoký atomový počet osmium přináší do hry relativistické efekty. Elektrony obíhají atomovým jádrem tak rychle, že se jejich zdánlivá hmotnost zvyšuje a zmenšuje se orbitální poloměr.
Zmatený? Stručně řečeno, osmium a iridium jsou hustší než olovo a další prvky s vyšším atomovým číslem, protože tyto kovy kombinují velké atomové číslo s malým atomový poloměr.
Ostatní materiály s hodnotami vysoké hustoty
Čedič je typ horniny s nejvyšší hustotou. S průměrnou hodnotou kolem 3 gramů na krychlový centimetr není ani v blízkosti kovů, ale je stále těžký. V závislosti na složení může být diorit také považován za uchazeče.
Nejhustší kapalinou na Zemi je rtuť s tekutými prvky, která má hustotu 13,5 gramů na krychlový centimetr.