Ar kada susimąstėte, kuris elementas turi aukščiausią tankis ar masė tūrio vienetui? Nors osmis paprastai minimas kaip didžiausio tankio elementas, atsakymas ne visada yra teisingas. Čia paaiškinamas tankis ir kaip nustatoma vertė.
Tankis yra masė tūrio vienete. Tai galima išmatuoti eksperimentu arba nuspėti remiantis materijos savybėmis ir tuo, kaip ji elgiasi tam tikromis sąlygomis. Kaip paaiškėja, bet kurį iš dviejų elementų galima laikyti elementas, kurio tankis didžiausias: osmis arba iridžio. Tiek osmis, tiek iridis yra labai tankūs metalai, kurių kiekvienas sveria maždaug dvigubai daugiau nei švinas. prie kambario temperatūra ir slėgis, apskaičiuotas osmio tankis yra 22,61 g / cm3 ir apskaičiuotas iridžio tankis yra 22,65 g / cm3. Tačiau eksperimentiškai išmatuota osmio vertė (naudojant rentgeno kristalografiją) yra 22,59 g / cm3, o iridžio - tik 22,56 g / cm3. Paprastai osmis yra tankiausias elementas.
Tačiau elemento tankis priklauso nuo daugelio veiksnių. Tai apima elemento allotropą (formą), slėgį ir temperatūrą, todėl nėra vienos tankio vertės. Pavyzdžiui, vandenilio dujų žemėje tankis yra labai mažas, tačiau to paties Saulės elemento tankis viršija osmio arba iridžio tankį Žemėje. Jei įprastomis sąlygomis išmatuojamas tiek osmio, tiek iridžio tankis, prizą užima osmis. Tačiau šiek tiek kitokios sąlygos gali sukelti iridžio atsiradimą.
Kambario temperatūroje ir esant didesniam nei 2,98 GPa slėgiui iridis yra tankesnis už osmį, jo tankis yra 22,75 gramo kubiniame centimetre.
Kodėl Osmis yra tankiausias, kai egzistuoja sunkesni elementai
Darant prielaidą, kad osmio tankis yra didžiausias, gali kilti klausimas, kodėl elementai, kurių atominis skaičius didesnis, nėra tankesni. Juk kiekvienas atomas sveria daugiau. Tačiau tankis yra masė tūrio vienetui. Osmio (ir iridžio) atominis spindulys yra labai mažas, todėl masė supilama į nedidelį tūrį. Priežastis, kodėl taip atsitinka, yra f elektronų orbitalės yra sudaromos esant n = 5 ir n = 6 orbitalėms, nes juose esantys elektronai nėra gerai apsaugoti nuo patraukliosios teigiamo krūvio branduolio jėgos. Taip pat didelis atominis osmio skaičius lemia relativistinį efektą. Elektronai taip greitai sukasi apie atominį branduolį. Jų tariamoji masė didėja, o s orbitos spindulys mažėja.
Sumišęs? Trumpai tariant, osmis ir iridis yra tankesni nei švinas ir kiti elementai, turintys didesnį atomų skaičių, nes šie metalai sujungia didelį atominį skaičių su mažu atominis spindulys.
Kitos medžiagos, turinčios didelio tankio vertes
Bazaltas yra didžiausio tankio uolienų rūšis. Vidutinė jo vertė yra maždaug 3 gramai kubiniame centimetre, jis net nėra panašus į metalų, tačiau vis tiek yra sunkus. Atsižvelgiant į jo sudėtį, dioritas taip pat gali būti laikomas varžovu.
Tankiausias skystis Žemėje yra skystas elementas gyvsidabris, kurio tankis yra 13,5 gramo kubiniame centimetre.