Jeste li se ikad zapitali koji element ima najviše gustoća ili masa po jedinici volumena? Iako se osmij obično navodi kao element s najvećom gustoćom, odgovor nije uvijek točan. Evo objašnjenja gustoće i kako se određuje vrijednost.
Gustoća je masa po jedinici volumena. Može se eksperimentalno mjeriti ili predvidjeti na temelju svojstava materije i načina ponašanja u određenim uvjetima. Kao što ispada, bilo koji od dva elementa može se smatrati jedinom element s najvećom gustoćom: osmijum ili iridijum. I osmij i iridij su vrlo gusti metali, svaka teži otprilike dvostruko više od olova. Na sobna temperatura i tlaka, izračunata gustoća osmija je 22,61 g / cm3 a izračunata gustoća iridija je 22,65 g / cm3. Međutim, eksperimentalno izmjerena vrijednost (pomoću rendgenske kristalografije) za osmij iznosi 22,59 g / cm3, dok je iridij samo 22,56 g / cm3. Osmij je obično najgušći element.
Međutim, gustoća elementa ovisi o mnogim čimbenicima. To uključuje alotrop (oblik) elementa, tlak i temperaturu, tako da ne postoji niti jedna vrijednost za gustoću. Na primjer, plin vodika na zemlji ima vrlo nisku gustoću, a opet taj isti element na Suncu ima gustoću koja je veća od osmija ili iridija na Zemlji. Ako se gustoća osmija i iridija mjere u uobičajenim uvjetima, osmij uzima nagradu. Ipak, malo drugačiji uvjeti mogu dovesti do toga da iridij izlazi naprijed.
Na sobnoj temperaturi i tlaku iznad 2,98 GPa, iridij je gušći od osmija, a gustoća je 22,75 grama po kubnom centimetru.
Zašto je Osmium najgušći kada postoje teži elementi
Pod pretpostavkom da osmij ima najveću gustoću, možda se pitate zašto elementi s većim atomskim brojem nisu gušći. Uostalom, svaki atom teži više. Ali, gustoća je masa po jedinici volumena. Osmij (i iridium) imaju vrlo mali atomski polumjer, pa se masa pakuje u mali volumen. Razlog za to je orbitale f elektrona ugovaraju se na n = 5 i n = 6 orbitali jer elektroni u njima nisu dobro zaštićeni od privlačne sile jezgre pozitivno nabijene. Također, visoki atomski broj osmija donosi relativističke efekte u igri. Elektroni kruže oko atomskog jezgra tako brzo da se njihova prividna masa povećava, a polumjer orbita smanjuje.
Zbunjeni? Ukratko, osmij i iridij su gušći od olova i drugih elemenata s većim atomskim brojevima, jer ti metali kombiniraju veliki atomski broj s malim atomskog radijusa.
Ostali materijali s vrijednostima visoke gustoće
Basalt je vrsta stijena s najvećom gustoćom. Prosječna vrijednost oko 3 grama po kubnom centimetru nije ni blizu onoj metala, ali je i dalje teška. Ovisno o svom sastavu, diorit se također može smatrati natjecateljem.
Najgušća tekućina na Zemlji je tekući element žive, koji ima gustoću 13,5 grama po kubnom centimetru.