Quel est l'élément le plus dense du tableau périodique?

Vous êtes-vous déjà demandé quel élément a la densité ou la masse par unité de volume la plus élevée? Bien que l'osmium soit généralement cité comme l'élément ayant la densité la plus élevée, la réponse n'est pas toujours vraie. Voici une explication de la densité et comment la valeur est déterminée.

La densité est la masse par unité de volume. Elle peut être mesurée expérimentalement ou prédite en fonction des propriétés de la matière et de son comportement dans certaines conditions. Il s'avère que l'un des deux éléments peut être considéré comme l'élément ayant la densité la plus élevée: l'osmium ou l'iridium. L'osmium et l'iridium sont des métaux très denses, chacun pesant environ deux fois plus que le plomb. A température et pression ambiantes, la densité d'osmium calculée est de 22,61 g / cm³ et la densité calculée de l'iridium est de 22,65 g / cm³. Cependant, la valeur mesurée expérimentalement (par cristallographie aux rayons X) pour l'osmium est de 22,59 g / cm³, alors que celle de l'iridium n'est que de 22,56 g / cm³. Normalement, l'osmium est l'élément le plus dense.

Cependant, la densité de l'élément dépend de nombreux facteurs. Ceux-ci incluent l'allotrope (forme) de l'élément, la pression et la température, il n'y a donc pas de valeur unique pour la densité. Par exemple, l'hydrogène gazeux sur terre a une densité très faible, mais ce même élément dans le Soleil a une densité dépassant celle de l'osmium ou de l'iridium sur Terre. Si la densité de l'osmium et de l'iridium est mesurée dans des conditions ordinaires, l'osmium remporte le prix. Pourtant, des conditions légèrement différentes pourraient faire sortir l'iridium.

À température ambiante et à une pression supérieure à 2,98 GPa, l'iridium est plus dense que l'osmium, avec une densité de 22,75 grammes par centimètre cube.

Pourquoi l'osmium est plus dense lorsque des éléments plus lourds existent

En supposant que l'osmium a la densité la plus élevée, vous vous demandez peut-être pourquoi les éléments avec un numéro atomique plus élevé ne sont pas plus denses. Après tout, chaque atome pèse plus. Mais la densité est la masse par unité de volume. L'osmium (et l'iridium) ont un très petit rayon atomique, donc la masse est emballée dans un petit volume. La raison pour laquelle cela se produit est que les orbitales à électrons f sont contractées aux orbitales n = 5 et n = 6 parce que les électrons qu'elles contiennent ne sont pas bien protégés de la force d'attraction du noyau chargé positivement. De plus, le nombre atomique élevé d'osmium met en jeu des effets relativistes. Les électrons en orbite autour du noyau atomique si vite que leur masse apparente augmente et que le rayon orbital s diminue.

Confus? En un mot, l'osmium et l'iridium sont plus denses que le plomb et d'autres éléments avec des nombres atomiques plus élevés parce que ces métaux combinent un grand nombre atomique avec un petit rayon atomique.

Autres matériaux avec des valeurs de haute densité

Le basalte est le type de roche ayant la densité la plus élevée. Avec une valeur moyenne d'environ 3 grammes par centimètre cube, elle n'est même pas proche de celle des métaux, mais elle reste lourde. Selon sa composition, la diorite peut également être considérée comme un concurrent.

Le liquide le plus dense sur Terre est le mercure élément liquide, qui a une densité de 13,5 grammes par centimètre cube.