周期表で最も密度の高い元素は何ですか?
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どの要素が最も高いか疑問に思ったことはありますか 密度 または単位体積あたりの質量？オスミウムは一般に密度が最も高い元素として挙げられていますが、その答えが常に正しいとは限りません。ここでは、密度と値の決定方法について説明します。
最も密度の高い要素
- 「最も密度の高い元素」というタイトルを主張する 2 つの化学元素があります。それらはオスミウムとイリジウムです。
- 通常の温度と圧力の条件下では、オスミウムは最も密度の高い元素です。その密度は 22.59 g/cm3.
- 高圧下では、イリジウムは密度が 22.75 g/cm の最も密度の高い元素になります。3.
- オスミウムとイリジウムはどちらも金属です。それらが非常に密集している理由は、それらの電子配置のためです。具体的には、原子核から十分に保護されていないため、f 軌道が収縮します。
密度は単位体積あたりの質量です。物質の特性と特定の条件下での挙動に基づいて、実験的に測定または予測することができます。結局のところ、2 つの要素のいずれかが 密度が最も高い要素 : オスミウム また イリジウム .オスミウムもイリジウムも 非常に高密度の金属 、それぞれ鉛の約2倍の重さです。で 室温 と圧力、計算されたオスミウムの密度は 22.61 g/cm3イリジウムの密度の計算値は 22.65 g/cm3.ただし、オスミウムの実験的測定値 (X 線結晶構造解析を使用) は 22.59 g/cm です。3、イリジウムのそれはわずか 22.56 g/cm3.通常、オスミウムは最も密度の高い元素です。
ただし、要素の密度は多くの要因に依存します。これらには、要素の同素体 (フォーム)、圧力、および温度が含まれるため、密度の値は 1 つではありません。たとえば、地球上の水素ガスの密度は非常に低いですが、太陽の同じ元素の密度は、地球上のオスミウムやイリジウムの密度を上回っています。通常の条件下でオスミウムとイリジウムの両方の密度を測定すると、オスミウムが優位になります。しかし、わずかに異なる条件によって、イリジウムが優位に立つ可能性があります。
室温で 2.98 GPa を超える圧力では、イリジウムはオスミウムよりも密度が高く、密度は 1 立方センチメートルあたり 22.75 グラムです。
全体として、金属は半金属や非金属よりも密度が高くなる傾向があります。他の要素は、巨大なプレッシャーがかかったときにのみ、前に出る可能性があります。そうは言っても、いくつかの金属は非常に軽いです。たとえば、ナトリウムは密度が非常に低いため、水に浮きます。
より重い元素が存在するときにオスミウムが最も密度が高い理由
オスミウムが最も密度が高いと仮定すると、なぜ原子番号が大きい元素ほど密度が高くならないのか不思議に思うかもしれません。結局のところ、各原子の重さは重くなります。しかし、密度は質量です 単位体積当たり .オスミウム (およびイリジウム) の原子半径は非常に小さいため、質量は小さな体積に詰め込まれています。これが起こる理由は、 f電子軌道 n=5 および n=6 の軌道で収縮するのは、それらの電子が正電荷を帯びた原子核の引力から十分に保護されていないためです。また、オスミウムの高い原子番号は、相対論的効果をもたらします。電子は原子核を非常に速く周回するため、見かけの質量が増加し、s 軌道半径が減少します。
混乱している？一言で言えば、オスミウムとイリジウムは、これらの金属が大きな原子番号と小さな原子番号を組み合わせているため、鉛やその他の原子番号の高い元素よりも高密度です。 原子半径 .
高密度値を持つその他のマテリアル
玄武岩 最も密度の高い岩の種類です。平均値は 1 立方センチメートルあたり約 3 グラムで、金属には及ばないものの、それでも重いです。組成によっては、閃緑岩も候補と見なされる場合があります。
地球上で最も密度の高い液体は液体元素の水銀で、密度は 13.5 グラム/立方センチメートルです。
ソース
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