Qual è l'elemento più denso nella tavola periodica?

Vi siete mai chiesti quale elemento abbia la più alta densità o massa per unità di volume? Mentre l'osmio è generalmente citato come l'elemento con la più alta densità, la risposta non è sempre vera. Ecco una spiegazione della densità e di come viene determinato il valore.

La densità è la massa per unità di volume. Può essere misurato sperimentalmente o previsto in base alle proprietà della materia e al suo comportamento in determinate condizioni. A quanto pare, uno dei due elementi può essere considerato l'elemento con la più alta densità: osmio o iridio. Sia l'osmio che l'iridio sono metalli molto densi, ognuno dei quali pesa circa il doppio del piombo. A temperatura e pressione ambiente, la densità calcolata di osmio è di 22,61 g / cm³ e la densità calcolata di iridio è di 22,65 g / cm³. Tuttavia, il valore misurato sperimentalmente (usando la cristallografia a raggi X) per l'osmio è 22,59 g / cm³, mentre quello dell'iridio è solo di 22,56 g / cm³. Normalmente, l'osmio è l'elemento più denso.

Tuttavia, la densità dell'elemento dipende da molti fattori. Questi includono l'allotropio (forma) dell'elemento, la pressione e la temperatura, quindi non esiste un singolo valore per la densità. Ad esempio, l'idrogeno gassoso sulla terra ha una densità molto bassa, ma quello stesso elemento del Sole ha una densità che supera quella dell'osmio o dell'iridio sulla Terra. Se la densità di osmio e di iridio viene misurata in condizioni normali, l'osmio si aggiudica il premio. Tuttavia, condizioni leggermente diverse potrebbero far emergere l'iridio.

A temperatura ambiente e con una pressione superiore a 2,98 GPa, l'iridio è più denso dell'osmio, con una densità di 22,75 grammi per centimetro cubo.

Perché l'osmio è più denso quando esistono elementi più pesanti

Supponendo che l'osmio abbia la più alta densità, ci si potrebbe chiedere perché gli elementi con un numero atomico più elevato non siano più densi. Dopo tutto, ogni atomo pesa di più. Ma la densità è massa per unità di volume. L'osmio (e l'iridio) hanno un raggio atomico molto piccolo, quindi la massa è compressa in un piccolo volume. La ragione per cui ciò accade è che gli orbitali di elettroni f sono contratti agli orbitali n = 5 e n ​​= 6 perché gli elettroni in essi non sono ben schermati dalla forza attrattiva del nucleo carico positivo. Inoltre, l'elevato numero atomico di osmio mette in gioco gli effetti relativistici. Gli elettroni orbitano attorno al nucleo atomico così velocemente che la loro massa apparente aumenta e il raggio orbitale diminuisce.

Confuso? In breve, l'osmio e l'iridio sono più densi del piombo e di altri elementi con numeri atomici più elevati perché questi metalli combinano un grande numero atomico con un piccolo raggio atomico.

Altri materiali con valori ad alta densità

Il basalto è il tipo di roccia con la più alta densità. Con un valore medio di circa 3 grammi per centimetro cubo, non è nemmeno vicino a quello dei metalli, ma è ancora pesante. A seconda della sua composizione, la diorite potrebbe anche essere considerata un contendente.

Il liquido più denso sulla Terra è l'elemento mercurio liquido, che ha una densità di 13,5 grammi per centimetro cubo.