Was ist das dichteste Element im Periodensystem?

Haben Sie sich jemals gefragt, welches Element die höchste Dichte oder Masse pro Volumeneinheit aufweist? Während Osmium im Allgemeinen als das Element mit der höchsten Dichte bezeichnet wird, ist die Antwort nicht immer richtig. Hier ist eine Erklärung der Dichte und wie der Wert bestimmt wird.

Die Dichte ist die Masse pro Volumeneinheit. Sie kann experimentell gemessen oder anhand der Eigenschaften der Materie und ihres Verhaltens unter bestimmten Bedingungen vorhergesagt werden. Wie sich herausstellt, kann eines der beiden Elemente als das Element mit der höchsten Dichte angesehen werden: Osmium oder Iridium. Sowohl Osmium als auch Iridium sind sehr dichte Metalle, die etwa doppelt so viel wie Blei wiegen. Bei Raumtemperatur 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 das 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 (die 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 über der von Osmium oder Iridium auf der Erde liegt. 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 nach vorne kommt.

Bei Raumtemperatur und einem Druck über 2,98 GPa ist Iridium mit einer Dichte von 22,75 Gramm pro Kubikzentimeter dichter als Osmium.

Warum Osmium am dichtesten ist, wenn es schwerere Elemente gibt

Angenommen, Osmium hat die höchste Dichte, fragen Sie sich vielleicht, warum Elemente mit einer höheren Ordnungszahl nicht dichter sind. Immerhin wiegt jedes Atom mehr. Dichte ist aber Masse pro Volumeneinheit. Osmium (und Iridium) haben einen sehr kleinen Atomradius, daher wird die Masse in ein kleines Volumen gepackt. Der Grund dafür ist, dass die f-Elektronenorbitale an den Orbitalen n = 5 und n = 6 kontrahiert sind, weil die Elektronen in ihnen nicht gut gegen die 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-Bahnradius abnimmt.

Verwirrt? Kurz gesagt, Osmium und Iridium sind dichter als Blei und andere Elemente mit höheren Atomzahlen, da diese Metalle eine große Atomzahl mit einem kleinen Atomradius kombinieren.

Andere Materialien mit hohen Dichtewerten

Basalt ist die Gesteinsart mit der höchsten Dichte. Mit einem Durchschnittswert von rund 3 Gramm pro Kubikzentimeter ist es nicht annähernd so schwer wie die Metalle. Je nach Zusammensetzung kann Diorit auch als Konkurrent angesehen werden.

Die dichteste Flüssigkeit der Erde ist das flüssige Element Quecksilber mit einer Dichte von 13,5 Gramm pro Kubikzentimeter.