Ste se že kdaj vprašali, kateri element ima največ gostota ali masa na enoto prostornine? Medtem ko se osmij na splošno navaja kot element z največjo gostoto, odgovor ni vedno pravi. Tu je razlaga gostote in način določanja vrednosti.
Gostota je masa na enoto prostornine. Lahko ga merimo eksperimentalno ali napovemo na podlagi lastnosti snovi in načina obnašanja pod določenimi pogoji. Kot kaže, se lahko kateri koli od dveh elementov šteje za element z največjo gostoto: osmij ali iridij. Tako osmij kot iridij sta zelo goste kovine, vsaka tehta približno dvakrat več kot svinec. Na sobna temperatura in tlakom, izračunana gostota osmija znaša 22,61 g / cm3 in izračunana gostota iridija je 22,65 g / cm3. Toda eksperimentalno izmerjena vrednost (z rentgensko kristalografijo) za osmij znaša 22,59 g / cm3, medtem ko je količina iridija le 22,56 g / cm3. Običajno je osmij najgostejši element.
Gostota elementa pa je odvisna od številnih dejavnikov. Sem spadajo alotrop (oblika) elementa, tlak in temperatura, tako da ni ene same vrednosti za gostoto. Na primer, vodikov zemeljski plin ima zelo nizko gostoto, vendar ima isti element na Soncu gostoto, ki presega osmij ali iridij na Zemlji. Če merimo tako gostoto osmija kot iridija v običajnih pogojih, osmij prevzame nagrado. Kljub temu lahko nekoliko drugačni pogoji povzročijo, da se iridium pojavi naprej.
Pri sobni temperaturi in tlaku nad 2,98 GPa je iridij gostejši od osmija, z gostoto 22,75 grama na kubični centimeter.
Zakaj je osmij najgostejši, ko obstajajo težji elementi
Ob predpostavki, da ima osmij največjo gostoto, se morda sprašujete, zakaj elementi z večjim atomskim številom niso gostejši. Navsezadnje vsak atom tehta več. Ampak, gostota je masa na enoto prostornine. Osmij (in iridij) imata zelo majhen atomski polmer, zato je masa pakirana v majhen volumen. Razlog za to je orbitali f elektronov se zmanjšajo pri n = 5 in n = 6 orbitalah, ker elektroni v njih niso dobro zaščiteni pred privlačno silo jedra s pozitivnim nabojem. Prav tako veliko atomsko število osmija prinaša relativistične učinke. Elektroni krožijo v atomskem jedru tako hitro, da se njihova navidezna masa poveča, s polmeri orbite pa se zmanjšajo.
Zmeden? Na kratko, osmij in iridij sta gostejša od svinca in drugih elementov z večjimi atomskimi številkami, ker te kovine združujejo veliko atomsko število z majhnim atomski polmer.
Drugi materiali z vrednostmi visoke gostote
Basalt je vrsta kamnine z največjo gostoto. S povprečno vrednostjo približno 3 grame na kubični centimeter sploh ni blizu kovine, vendar je še vedno težka. Diorit se lahko upošteva tudi glede na sestavo.
Najgostejša tekočina na Zemlji je tekoče telo živo srebro, ki ima gostoto 13,5 gramov na kubični centimeter.