Was ist das dichteste Element im Periodensystem?

Das Wort „Osmium“ ist wahrscheinlich nicht das erste Wort, das einem in den Sinn kommt, wenn man nach einer erholsamen Nacht aufwacht. Und es ist so, dass Osmium (Os) ziemlich selten ist, ja, aber es hat besondere Eigenschaften, die es zu einem faszinierenden Element machen. Nehmen wir zunächst einmal an, dass Osmium vom griechischen Wort osme , „Geruch“, abgeleitet ist. Am Ende des Artikels werden wir verstehen, warum. Es steht im Zentrum des Periodensystems und hat einige sehr seltsame Nachbarn, so sehr, dass einige von ihnen nicht wirklich in der Natur existieren und künstlich im Labor hergestellt wurden (weshalb sie „synthetische Elemente“ genannt werden). . Aber es hat auch wertvolle Nachbarn, mit sehr guter Presse und wirklich bewundernswert: Palladium, Silber, Platin und Gold. Osmium ist nicht weit dahinter.

Somit ist Osmium ebenso selten wie wertvoll. Tatsächlich ist es so selten, dass es das am wenigsten häufig vorkommende Element in der Erdkruste ist. Für jedes Gramm Osmium gibt es 307.333.333 Gramm Sauerstoff; aber Sauerstoff, o für seine vielen Freunde, die ihm so viel verdanken, spielt im Vorteil, weil es das am häufigsten vorkommende Element ist.

Osmium ist auch das dichteste aller metallischen Elemente und damit auch aller Elemente. Seine Dichte von 22,6 g/ml macht es erwartungsgemäß 22,6-mal schwerer als Wasser. Die Dichte von Metallen ist sehr unterschiedlich: Die leichtesten befinden sich ganz oben im Periodensystem und die schwersten ganz unten. Hier einige Beispiele (in Gramm/ml):

• Lithium 0,53
• Natrium 0,97
• Kalium 0,89
• Eisen 7.9
• Leitung 11.3
• Merkur 13.5
• Gold 19.3

Osmium-Dichte

Die Dichte eines Elements hängt mit der Anzahl der Atome dieses Elements zusammen, die in einem bestimmten Volumen untergebracht werden können, und auch mit dem Gewicht der Kerne dieses Elements. Je kleiner also der Atomradius eines Atoms und je höher die Ordnungszahl des Atomkerns, desto höher ist die Dichte des Elements.

Der kleine Atomradius von Osmium führt zu einer engen Trennung zwischen seinen Atomen. Dieser geringe Atomabstand erklärt zusammen mit der relativ hohen Ordnungszahl von Osmium seine hohe Dichte.

Die Größe des Atomradius kann auf folgende Faktoren zurückgeführt werden, die alle Quantencharakter haben:

• Die f-Orbitale sind sehr diffus und führen daher zu einer schlechten Filterung der äußersten Elektronen. Im Fall von Osmium (dessen äußere Atomstruktur ist: 4f ¹⁴ 5d ⁶ 6s ² ) führt die schlechte Abschirmung seiner 4f-Orbitale zu einer Kontraktion der n=5- und n=6-Orbitale.
• Aufgrund der hohen Ordnungszahl von Osmium kommen relativistische Effekte ins Spiel. Grundsätzlich müssen sich im Fall von schweren Kernen, oder eher dicht, die Elektronen, um in ihrer Umlaufbahn stabil zu bleiben, mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen (die relativistische Geschwindigkeit ist diejenige, die einen signifikanten Prozentsatz der Lichtgeschwindigkeit darstellt). Unter solchen Umständen nimmt die Masse dieser relativistischen Elektronen zu und der Radius des s-Orbitals ab (der Radius des p-Orbitals nimmt ebenfalls ab, jedoch in geringerem Maße).
• Die durch diese beiden Effekte verursachte Orbitalkontraktion führt zu einem viel kleineren Atomradius als für Osmium zu erwarten wäre. Infolgedessen sind Metall-Metall-Bindungen kurz. Dies spiegelt sich in dem kleinen Volumen der Einheitszelle der metallischen Bindungen des Osmiums (27,96 Kubikangström) wider. Zum Vergleich: Das Volumen der Einheitszelle von Blei beträgt 121,3 Kubikangström. Daher können viel mehr Osmiumatome in ein gegebenes Volumen gepackt werden als Atome anderer Elemente.
• Die relativ hohe Ordnungszahl von Osmium in Verbindung mit seinem kleinen Atomradius, wie oben erläutert, führt zu der hohen Dichte von Osmium.

Wofür wird Osmium verwendet?

Aufgrund seiner chemischen Stabilität, Haltbarkeit und Härte wird Osmium zur Herstellung von elektrischen Kontakten, Tonnadeln, Füllfederhaltern und Schmuck verwendet. Aber die Dinge ändern sich drastisch, wenn sie mit vier Sauerstoffatomen kombiniert werden: Sie erhalten eine ganz andere Art von chemischer Bestie, Osmiumtetroxid, das nicht nur beim Einatmen hochgradig gesundheitsgefährdend ist, sondern auch bis zu 50 Schattierungen von olfaktorischem Ekel hat. Mit anderen Worten, es lässt Sie im Dunkeln und riecht obendrein schrecklich, viel schlimmer, als wir uns vorstellen können. Einige organische Chemiker verwenden es jedoch, auch mehr als wir uns vorstellen können, aus einem außerordentlich egoistischen Grund: um ein Alken (Kohlenwasserstoff mit einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung) in ein Diol (Kohlenwasserstoff mit zwei Alkoholgruppen, d.h. OH) umzuwandeln )!. Und es ist bereits bekannt:

Quellen

• KlickGlimmer. (nd). Osmium .
• Lenntech. (nd). Chemische Elemente nach ihrer Dichte geordnet . Osmium .
• Pedraza, J. (2018). Osmium , ein seltenes Edelmetall, das zunehmend in Schmuck verwendet wird.
• https://www.lenntech.es/periodica/elementos/os.htm