周期表で最も密度の高い元素は何ですか?

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「オスミウム」という言葉は、ぐっすり眠って目覚めたときに最初に頭に浮かぶ言葉ではないでしょう。オスミウム (Os) は非常にまれですが、魅力的な元素となる特別な特性を持っています。まず、オスミウムはギリシャ語のosme、つまり「におい」に由来するとしましょう。記事の最後で、その理由を理解します。それは周期表の中心にあり、いくつかの非常に奇妙な隣人を持っているため、それらのいくつかは実際には自然界には存在せず、実験室で人工的に生成されました (これが「合成元素」と呼ばれる理由です)。 . しかし、それはまた、非常に優れた出版物を持ち、本当に賞賛に値する貴重な隣人を持っています: パラジウム、銀、プラチナ、金. オスミウムもそれほど遅れていません。

したがって、オスミウムは貴重であると同時に希少です。実際、地球の地殻で最も少ない元素であることは非常にまれです。オスミウムの各グラムには、307,333,333 グラムの酸素があります。しかし、酸素は、彼に多くの借りがある彼の多くの友人にとって、最も豊富な要素であるため、有利に働きます.

オスミウムはまた、すべての金属元素の中で最も密度が高く、ひいてはすべての元素の中で最も密度が高い. その密度は 22.6 g/ml で、予想どおり水の 22.6 倍の重さになります。金属の密度は大きく異なります。最も軽いものは周期表の上部にあり、最も重いものは下部にあります。以下にいくつかの例を示します (グラム/ml):

  • リチウム 0.53
  • ナトリウム 0.97
  • カリウム 0.89
  • アイアン 7.9
  • リード 11.3
  • マーキュリー 13.5
  • ゴールド 19.3

オスミウム密度

元素の密度は、特定の体積に配置できるその元素の原子の数と、その元素の原子核の重量に関係しています。したがって、原子の原子半径が小さいほど、原子核の原子番号が大きいほど、元素の密度が高くなります。

オスミウムの小さな原子半径は、その原子間の密接な分離をもたらします。この小さな原子間隔は、オスミウムの比較的高い原子番号とともに、その高密度を説明しています。

原子半径のサイズは、次の要因に起因する可能性があります。これらの要因はすべて、本質的に量子です。

  • f軌道は非常に拡散しているため、最も外側の電子のフィルタリングが不十分になります。オスミウム (外部原子構造は 4f 14 5d 6 6s 2 )の場合、その 4f 軌道の遮蔽が不十分なため、n=5 軌道と n=6 軌道が収縮します。
  • オスミウムの原子番号が大きいため、相対論的効果が生じます。基本的に、原子核が重い、または密度が高い場合、電子は軌道上で安定した状態を保つために、相対論的速度で移動する必要があります (相対論的速度とは、光の速度のかなりの割合を表す速度です)。このような状況では、それらの相対論的電子の質量が増加し、s 軌道の半径が減少します (p 軌道の半径も減少しますが、程度は小さくなります)。
  • これらの 2 つの効果によって引き起こされる軌道収縮は、オスミウムに予想されるよりもはるかに小さい原子半径をもたらします。その結果、金属間の結合が短くなります。これは、オスミウムの金属結合の単位セルの小さな体積 (27.96 立方オングストローム) に反映されています。比較のために、鉛の単位セルの体積は 121.3 立方オングストロームです。したがって、他の元素の原子よりも多くのオスミウム原子を所定の体積に詰め込むことができます。
  • 上で説明したように、オスミウムの比較的高い原子番号は、その小さな原子半径と相まって、オスミウムの高密度を生じさせます。

オスミウムは何に使われていますか?

化学的安定性、耐久性、硬度により、オスミウムは電気接点、蓄音機スタイラス、万年筆、宝石の製造に使用されています。しかし、4つの酸素原子と結合すると、事態は劇的に変化します。まったく異なる種類の化学獣である四酸化オスミウムが得られます。これは、吸入すると健康に非常に危険であることに加えて、最大50段階の嗅覚嫌悪感があります. 言い換えれば、それはあなたを暗闇の中に置き去りにし、その上、私たちが想像するよりもはるかにひどいにおいがします. しかし、一部の有機化学者は、私たちの想像以上に、非常に利己的な理由でアルケン (炭素-炭素二重結合を 1 つ持つ炭化水素) をジオール (アルコール基を 2 つ持つ炭化水素、つまり OH! )!. そして、それはすでに知られています:

四酸化オスミウム
0.1 g の四酸化オスミウムを含むアンプルは、明らかな理由で密封されています…

ソース

  • クリックマイカ。(nd)。オスミウム
  • レンテック。(nd)。密度順に並べられた化学元素。オスミウム
  • Pedraza、J.(2018)。ジュエリーでますます使用される希少な貴金属であるオスミウム。
  • https://www.lenntech.es/periodica/elementos/os.htm
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Carolina Posada Osorio (BEd)
(Licenciada en Educación. Licenciada en Comunicación e Informática educativa) -COLABORADORA. Redactora y divulgadora.

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