هل تساءلت يوما عن العنصر الذي لديه أعلى كثافة أو الكتلة لكل وحدة حجم؟ بينما يُشار إلى الأوسميوم بشكل عام على أنه العنصر ذو الكثافة الأعلى ، فإن الإجابة ليست صحيحة دائمًا. فيما يلي شرح للكثافة وكيفية تحديد القيمة.
الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم. يمكن قياسه تجريبيًا أو التنبؤ به بناءً على خصائص المادة وكيف تتصرف في ظل ظروف معينة. كما اتضح ، يمكن اعتبار أي من عنصرين عنصر بأعلى كثافة: الأوزميوم أو إيريديوم. كل من الأوسميوم والإيريديوم معادن كثيفة جدا، كل منها يزن حوالي ضعف وزن الرصاص. في درجة حرارة الغرفة والضغط ، الكثافة المحسوبة للأوزميوم هي 22.61 جم / سم3 والكثافة المحسوبة للإيريديوم هي 22.65 جم / سم3. ومع ذلك ، فإن القيمة المقاسة تجريبياً (باستخدام البلورات بالأشعة السينية) للأوزميوم هي 22.59 جم / سم3في حين أن إيريديوم هو فقط 22.56 جم / سم3. عادة ، الأوزميوم هو العنصر الأكثر كثافة.
ومع ذلك ، تعتمد كثافة العنصر على العديد من العوامل. تتضمن هذه العناصر (شكل) العنصر ، والضغط ، ودرجة الحرارة ، لذلك لا توجد قيمة واحدة للكثافة. على سبيل المثال ، يحتوي غاز الهيدروجين على الأرض على كثافة منخفضة جدًا ، ولكن نفس العنصر في الشمس له كثافة تفوق كثافة الأوسميوم أو الإيريديوم على الأرض. إذا تم قياس كل من الأوزميوم وكثافة الإيريديوم في ظل الظروف العادية ، فإن الأوسميوم يأخذ الجائزة. ومع ذلك ، قد تتسبب الظروف المختلفة قليلاً في ظهور الإيريديوم.
عند درجة حرارة الغرفة وضغط أعلى من 2.98 جيغا باسكال ، يكون الإيريديوم أكثر كثافة من الأوسميوم ، بكثافة 22.75 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
لماذا يكون الأوزميوم أكثر كثافة عند وجود العناصر الأثقل
بافتراض أن للأوزميوم أعلى كثافة ، قد تتساءل عن سبب عدم كثافة العناصر ذات العدد الذري الأعلى. بعد كل شيء ، كل ذرة تزن أكثر. لكن الكثافة هي كتلة لكل وحدة حجم. يحتوي الأوسميوم (والإيريديوم) على نصف قطر ذري صغير جدًا ، لذلك يتم تعبئة الكتلة في حجم صغير. سبب حدوث ذلك مدارات الإلكترون f يتم التعاقد مع المدارات n = 5 و n = 6 لأن الإلكترونات الموجودة فيها ليست محمية جيدًا من القوة الجذابة للنواة الموجبة الشحنة. أيضا ، فإن العدد الذري العالي للأوزميوم يجلب تأثيرات نسبية في اللعب. تدور الإلكترونات حول النواة الذرية بسرعة كبيرة بحيث تزيد كتلتها الظاهرة وينخفض نصف قطرها المداري.
مشوش؟ باختصار ، يكون الأوزميوم والإيريديوم أكثر كثافة من الرصاص وعناصر أخرى ذات أعداد ذرية أعلى لأن هذه المعادن تجمع بين عدد ذري كبير مع عدد صغير نصف القطر الذري.
مواد أخرى ذات قيم عالية الكثافة
البازلت هو نوع من الصخور ذات الكثافة الأعلى. بمتوسط قيمة حوالي 3 جرام لكل سنتيمتر مكعب ، فهي ليست قريبة من تلك المعادن ، لكنها لا تزال ثقيلة. اعتمادًا على تكوينه ، يمكن أيضًا اعتبار الديوريت منافسًا.
السائل الأكثر كثافة على الأرض هو عنصر الزئبق السائل ، الذي تبلغ كثافته 13.5 جرام لكل سنتيمتر مكعب.