Haben Sie sich jemals gefragt, welches Element das höchste hat? Dichte oder Masse pro Volumeneinheit? Während Osmium allgemein als das Element mit der höchsten Dichte genannt wird, ist die Antwort nicht immer wahr. Hier ist eine Erklärung der Dichte und wie der Wert bestimmt wird.
Die Dichte ist die Masse pro Volumeneinheit. Es kann experimentell gemessen oder basierend auf den Eigenschaften der Materie und ihrem Verhalten unter bestimmten Bedingungen vorhergesagt werden. Wie sich herausstellt, kann eines von zwei Elementen als das betrachtet werden Element mit der höchsten Dichte: Osmium oder Iridium. Sowohl Osmium als auch Iridium sind sehr dichte Metallejedes wiegt ungefähr doppelt so viel wie Blei. Beim Zimmertemperatur und Druck beträgt die berechnete Dichte von Osmium 22,61 g / cm3 und die berechnete Dichte von Iridium beträgt 22,65 g / cm3. Der experimentell gemessene Wert (unter Verwendung von Röntgenkristallographie) für Osmium beträgt jedoch 22,59 g / cm3, während die von Iridium nur 22,56 g / cm beträgt3. Normalerweise ist Osmium das dichteste Element.
Die Dichte des Elements hängt jedoch von vielen Faktoren ab. Dazu gehören das Allotrop (Form) des Elements, der Druck und die Temperatur, sodass es keinen einzigen Wert für die Dichte gibt. Zum Beispiel hat Wasserstoffgas auf der Erde eine sehr geringe Dichte, aber dasselbe Element in der Sonne hat eine Dichte, die die von Osmium oder Iridium auf der Erde übertrifft. Wenn sowohl die Osmium- als auch die Iridiumdichte unter normalen Bedingungen gemessen werden, erhält Osmium den Preis. Etwas andere Bedingungen könnten jedoch dazu führen, dass Iridium die Nase vorn hat.
Bei Raumtemperatur und einem Druck über 2,98 GPa ist Iridium dichter als Osmium mit einer Dichte von 22,75 Gramm pro Kubikzentimeter.
Warum Osmium am dichtesten ist, wenn schwerere Elemente existieren
Angenommen, Osmium hat die höchste Dichte, fragen Sie sich vielleicht, warum Elemente mit einer höheren Ordnungszahl nicht dichter sind. Immerhin wiegt jedes Atom mehr. Aber Dichte ist Masse pro Volumeneinheit. Osmium (und Iridium) haben einen sehr kleinen Atomradius, so dass die Masse in ein kleines Volumen gepackt ist. Der Grund dafür ist: die f Elektronenorbitale sind an den Orbitalen n = 5 und n = 6 kontrahiert, weil die Elektronen in ihnen nicht gut von der Anziehungskraft des positiv geladenen Kerns abgeschirmt sind. Auch die hohe Ordnungszahl von Osmium bringt relativistische Effekte ins Spiel. Die Elektronen umkreisen den Atomkern so schnell, dass ihre scheinbare Masse zunimmt und der s-Orbitalradius abnimmt.
Verwirrt? Kurz gesagt, Osmium und Iridium sind dichter als Blei und andere Elemente mit höheren Ordnungszahlen, da diese Metalle eine große Ordnungszahl mit einer kleinen kombinieren Atomradius.
Andere Materialien mit hohen Dichtewerten
Basalt ist die Gesteinsart mit der höchsten Dichte. Mit einem Durchschnittswert von 3 Gramm pro Kubikzentimeter liegt es nicht einmal in der Nähe der Metalle, ist aber immer noch schwer. Abhängig von seiner Zusammensetzung kann Diorit auch als Anwärter angesehen werden.
Die dichteste Flüssigkeit der Erde ist das flüssige Element Quecksilber mit einer Dichte von 13,5 Gramm pro Kubikzentimeter.