هل تساءلت يومًا عن أي عنصر يحتوي على أعلى كثافة أو كتلة لكل وحدة حجم؟ على الرغم من أن الأوسيميوم يشار إليه عمومًا كعنصر ذي أعلى كثافة ، فإن الإجابة ليست صحيحة دائمًا. فيما يلي شرح للكثافة وكيفية تحديد القيمة.
ومع ذلك ، تعتمد كثافة العنصر على العديد من العوامل. وتشمل هذه متآصل (شكل) للعنصر ، والضغط ، ودرجة الحرارة ، لذلك ليست هناك قيمة واحدة للكثافة. على سبيل المثال ، يتميز غاز الهيدروجين الموجود على الأرض بكثافة منخفضة للغاية ، إلا أن نفس العنصر في الشمس له كثافة تفوق كثافة أي من الأوسيميوم أو الإيريديوم على الأرض. إذا تم قياس كثافة كل من الأوسميوم والإيريديوم في الظروف العادية ، فإن الأوسميوم يحصل على الجائزة. ومع ذلك ، قد تؤدي ظروف مختلفة قليلاً إلى ظهور الإيريديوم.
عند درجة حرارة الغرفة وضغط أعلى من 2.98 GPa ، يكون الإيريديوم أكثر كثافة من الأوزميوم ، بكثافة 22.75 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
مشوش؟ باختصار ، الأوسميوم والإيريديوم أكثر كثافة من الرصاص وعناصر أخرى ذات أعداد ذرية أعلى لأن هذه المعادن تجمع بين عدد ذري كبير ونصف قطر ذري صغير.
السائل الأكثر كثافة على الأرض هو عنصر الزئبق السائل ، الذي تبلغ الكثافة 13.5 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
العنصر الأكثر كثافة على الجدول الدوري
الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم. يمكن قياسه تجريبياً أو التنبؤ به بناءً على خصائص المادة وكيف يتصرف في ظل ظروف معينة. كما اتضح ، يمكن اعتبار أي من عنصرين العنصر ذو أعلى كثافة: الأوسميوم أو الإيريديوم. كل من الأوسميوم والإيريديوم من المعادن الكثيفة للغاية ، ويزن كل منهما ضعف ضعف الرصاص. عند درجة حرارة الغرفة وضغطها ، تبلغ الكثافة المحسوبة للأوزميوم 22.61 جم / سم 3 والكثافة المحسوبة للإيريديوم 22.65 جم / سم 3. ومع ذلك ، فإن القيمة المقاسة تجريبياً (باستخدام البلورة بالأشعة السينية) للأوزميوم تبلغ 22.59 جم / سم 3 ، بينما تبلغ قيمة الإيريديوم 22.56 جم / سم 3 فقط. عادة ، الأوسيميوم هو العنصر الأكثر كثافة.ومع ذلك ، تعتمد كثافة العنصر على العديد من العوامل. وتشمل هذه متآصل (شكل) للعنصر ، والضغط ، ودرجة الحرارة ، لذلك ليست هناك قيمة واحدة للكثافة. على سبيل المثال ، يتميز غاز الهيدروجين الموجود على الأرض بكثافة منخفضة للغاية ، إلا أن نفس العنصر في الشمس له كثافة تفوق كثافة أي من الأوسيميوم أو الإيريديوم على الأرض. إذا تم قياس كثافة كل من الأوسميوم والإيريديوم في الظروف العادية ، فإن الأوسميوم يحصل على الجائزة. ومع ذلك ، قد تؤدي ظروف مختلفة قليلاً إلى ظهور الإيريديوم.
عند درجة حرارة الغرفة وضغط أعلى من 2.98 GPa ، يكون الإيريديوم أكثر كثافة من الأوزميوم ، بكثافة 22.75 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
لماذا يكون الأوزميوم أكثر كثافة عند وجود العناصر الثقيلة
بافتراض أن الأوسيميوم يحتوي على أعلى كثافة ، فقد تتساءل عن سبب عدم تكثيف العناصر ذات العدد الذري العالي. بعد كل شيء ، كل ذرة تزن أكثر. لكن الكثافة هي الكتلة لكل وحدة حجم. الأوزميوم (والإيريديوم) له دائرة نصف قطرها ذرية صغيرة جدا ، لذلك يتم تعبئة الكتلة في حجم صغير. والسبب في ذلك هو أن مدارات الإلكترون يتم التعاقد في المدارات n = 5 و n = 6 لأن الإلكترونات الموجودة فيها ليست محمية بشكل جيد من القوة الجذابة للنواة الموجبة الشحنة. أيضا ، فإن العدد الذري العالي من الأوسيميوم يجلب التأثيرات النسبية في اللعب. تدور الإلكترونات حول النواة الذرية بسرعة تزداد كتلتها الظاهرة وينخفض نصف قطر المدار.مشوش؟ باختصار ، الأوسميوم والإيريديوم أكثر كثافة من الرصاص وعناصر أخرى ذات أعداد ذرية أعلى لأن هذه المعادن تجمع بين عدد ذري كبير ونصف قطر ذري صغير.
مواد أخرى ذات قيم عالية الكثافة
البازلت هو نوع من الصخور مع أعلى كثافة. بمتوسط قيمة حوالي 3 غرامات لكل سنتيمتر مكعب ، لا يقترب حتى من المعدن ، لكنه لا يزال ثقيلاً. اعتمادا على تكوينها ، قد يعتبر الديوريت أيضا منافسا.السائل الأكثر كثافة على الأرض هو عنصر الزئبق السائل ، الذي تبلغ الكثافة 13.5 جرام لكل سنتيمتر مكعب.