Você já se perguntou qual elemento tem a maior densidade ou massa por unidade de volume? Enquanto o ósmio é geralmente citado como o elemento com maior densidade, a resposta nem sempre é verdadeira. Aqui está uma explicação da densidade e como o valor é determinado.
Densidade é massa por unidade de volume. Pode ser medido experimentalmente ou previsto com base nas propriedades da matéria e como ela se comporta sob certas condições. Como se vê, um dos dois elementos pode ser considerado o elemento com a maior densidade: ósmio ou irídio. Tanto o ósmio quanto o irídio são metais muito densos, cada um pesando aproximadamente o dobro do chumbo. At temperatura do quarto e pressão, a densidade calculada de ósmio é 22,61 g / cm3 e a densidade calculada de irídio é 22,65 g / cm3. No entanto, o valor medido experimentalmente (usando cristalografia de raios-x) para ósmio é 22,59 g / cm3, enquanto o de irídio é de apenas 22,56 g / cm3. Normalmente, o ósmio é o elemento mais denso.
No entanto, a densidade do elemento depende de muitos fatores. Isso inclui o alótropo (forma) do elemento, a pressão e a temperatura; portanto, não há um único valor para a densidade. Por exemplo, o gás hidrogênio na Terra tem uma densidade muito baixa, mas esse mesmo elemento no Sol tem uma densidade superior à do ósmio ou irídio na Terra. Se a densidade do ósmio e do irídio é medida em condições normais, o ósmio recebe o prêmio. No entanto, condições ligeiramente diferentes podem fazer com que o irídio saia à frente.
À temperatura ambiente e a uma pressão acima de 2,98 GPa, o irídio é mais denso que o ósmio, com uma densidade de 22,75 gramas por centímetro cúbico.
Por que o ósmio é mais denso quando existem elementos mais pesados
Supondo que o ósmio tenha a densidade mais alta, você pode estar se perguntando por que elementos com um número atômico maior não são mais densos. Afinal, cada átomo pesa mais. Mas, densidade é massa por unidade de volume. O ósmio (e o irídio) têm um raio atômico muito pequeno; portanto, a massa é compactada em um pequeno volume. A razão pela qual isso acontece é orbitais de elétrons f são contraídos nos orbitais n = 5 en = 6 porque os elétrons neles não estão bem protegidos da força atrativa do núcleo de carga positiva. Além disso, o alto número atômico de ósmio traz efeitos relativísticos em jogo. Os elétrons orbitam o núcleo atômico tão rapidamente que sua massa aparente aumenta e o raio orbital s diminui.
Confuso? Em resumo, o ósmio e o irídio são mais densos que o chumbo e outros elementos com números atômicos mais altos porque esses metais combinam um grande número atômico com um pequeno raio atômico.
Outros materiais com valores de alta densidade
Basalto é o tipo de rocha com maior densidade. Com um valor médio em torno de 3 gramas por centímetro cúbico, não é nem perto dos metais, mas ainda é pesado. Dependendo de sua composição, o diorito também pode ser considerado um candidato.
O líquido mais denso da Terra é o elemento líquido mercúrio, que possui uma densidade de 13,5 gramas por centímetro cúbico.