Wat is het dichtste element op het periodiek systeem?

Heb je je ooit afgevraagd welk element de hoogste dichtheid of massa per volume-eenheid heeft? Hoewel osmium over het algemeen wordt aangehaald als het element met de hoogste dichtheid, is het antwoord niet altijd waar. Hier is een uitleg van de dichtheid en hoe de waarde wordt bepaald.

Dichtheid is massa per volume-eenheid. Het kan experimenteel worden gemeten of worden voorspeld op basis van materie-eigenschappen en hoe het zich onder bepaalde omstandigheden gedraagt. Het blijkt dat elk van de twee elementen kan worden beschouwd als het element met de hoogste dichtheid: osmium of iridium. Zowel osmium als iridium zijn zeer dichte metalen, die elk ongeveer twee keer zoveel wegen als lood. Bij kamertemperatuur en druk is de berekende dichtheid van osmium 22,61 g / cm³ en de berekende dichtheid van iridium is 22,65 g / cm³. De experimenteel gemeten waarde (met behulp van röntgenkristallografie) voor osmium is echter 22,59 g / cm³, terwijl die van iridium slechts 22,56 g / cm is³. Normaal is osmium het dichtste element.

De dichtheid van het element hangt echter van veel factoren af. Deze omvatten de allotrope (vorm) van het element, de druk en de temperatuur, dus er is geen enkele waarde voor dichtheid. Waterstofgas op aarde heeft bijvoorbeeld een zeer lage dichtheid, maar datzelfde element in de zon heeft een dichtheid die die van osmium of iridium op aarde overtreft. Als zowel osmium als iridiumdichtheid onder normale omstandigheden worden gemeten, neemt osmium de prijs. Toch kunnen enigszins verschillende omstandigheden ervoor zorgen dat iridium naar voren komt.

Bij kamertemperatuur en een druk van meer dan 2,98 GPa is iridium dichter dan osmium, met een dichtheid van 22,75 gram per kubieke centimeter.

Waarom osmium het dichtst is als er zwaardere elementen bestaan

Ervan uitgaande dat osmium de hoogste dichtheid heeft, vraagt ​​u zich misschien af ​​waarom elementen met een hoger atoomnummer niet dichter zijn. Elk atoom weegt immers meer. Maar dichtheid is massa per volume-eenheid. Osmium (en iridium) hebben een zeer kleine atoomstraal, dus de massa is verpakt in een klein volume. De reden dat dit gebeurt is dat de f-elektronenorbitalen samengetrokken zijn op de n = 5 en n = 6 orbitalen omdat de elektronen daarin niet goed afgeschermd zijn tegen de aantrekkelijke kracht van de positief geladen kern. Ook brengt het hoge atoomnummer van osmium relativistische effecten in het spel. De elektronen cirkelen zo snel rond de atoomkern dat hun schijnbare massa toeneemt en de orbitale straal afneemt.

Verward? Kortom, osmium en iridium zijn dichter dan lood en andere elementen met hogere atoomnummers omdat deze metalen een groot atoomgetal combineren met een kleine atoomstraal.

Andere materialen met hoge dichtheid

Basalt is het type steen met de hoogste dichtheid. Met een gemiddelde waarde van ongeveer 3 gram per kubieke centimeter, komt het niet eens in de buurt van die van de metalen, maar het is nog steeds zwaar. Afhankelijk van de samenstelling kan dioriet ook als een mededinger worden beschouwd.

De dichtste vloeistof op aarde is het vloeibare element kwik, met een dichtheid van 13,5 gram per kubieke centimeter.