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

Il est peu probable que le mot « osmium » soit le premier mot qui vous vient à l’esprit lorsque vous vous réveillez après une bonne nuit de sommeil. Et c’est que l’osmium (Os) est assez rare, oui, mais il a des propriétés particulières qui en font un élément fascinant. Pour commencer, disons que l’osmium dérive du mot grec osme , « odeur ». À la fin de l’article, nous comprendrons pourquoi. Il est au centre du tableau périodique et a des voisins très étranges, à tel point que certains d’entre eux n’existent pas vraiment dans la nature, et ont été produits artificiellement en laboratoire (c’est pourquoi ils sont appelés « éléments synthétiques ») . Mais il a aussi des voisins de valeur, de très bonne presse et vraiment admirables : le palladium, l’argent, le platine et l’or. Osmium n’est pas loin derrière.

Ainsi, l’osmium est aussi rare que précieux. En fait, il est si rare qu’il est l’élément le moins abondant de la croûte terrestre. Pour chaque gramme d’osmium, il y a 307 333 333 grammes d’oxygène ; mais l’oxygène, Ô pour ses nombreux amis qui lui doivent tant, joue à son avantage, car c’est l’élément le plus abondant.

L’osmium est aussi le plus dense de tous les éléments métalliques , et par extension, de tous les éléments. Sa densité de 22,6 g/ml le rend 22,6 fois plus lourd que l’eau, comme prévu. Les densités des métaux varient énormément : les plus légers sont en haut du tableau périodique et les plus lourds en bas. Voici quelques exemples (en grammes/ml):

• lithium 0,53
• sodium 0,97
• Potassium 0,89
• Fer 7.9
• Plomb 11.3
• Mercure 13,5
• Or 19,3

densité d’osmium

La densité d’un élément est liée au nombre d’atomes de cet élément pouvant être placés dans un volume donné, ainsi qu’au poids des noyaux de cet élément. Par conséquent, plus le rayon atomique d’un atome est petit et plus le numéro atomique du noyau est élevé, plus la densité de l’élément est élevée.

Le petit rayon atomique de l’osmium entraîne une séparation étroite entre ses atomes. Cette petite séparation atomique, associée au numéro atomique relativement élevé de l’osmium, explique sa densité élevée.

La taille du rayon atomique peut être attribuée aux facteurs suivants, qui sont tous de nature quantique :

• Les orbitales f sont très diffuses et entraînent donc un mauvais filtrage des électrons les plus externes. Dans le cas de l’osmium (dont la structure atomique externe est : 4f ¹⁴ 5d ⁶ 6s ² ), le mauvais blindage de ses orbitales 4f conduit à une contraction des orbitales n=5 et n=6.
• En raison du numéro atomique élevé de l’osmium, des effets relativistes entrent en jeu. En gros, dans le cas des noyaux lourds, ou plutôt denses, les électrons, pour rester stables dans leur orbite, doivent se déplacer à des vitesses relativistes (la vitesse relativiste est celle qui représente un pourcentage significatif de la vitesse de la lumière). Dans de telles circonstances, la masse de ces électrons relativistes augmente et le rayon de l’orbitale s diminue (le rayon de l’orbitale p diminue également, mais dans une moindre mesure).
• La contraction orbitale causée par ces deux effets se traduit par un rayon atomique beaucoup plus petit que ce à quoi on pourrait s’attendre pour l’osmium. En conséquence, les liaisons métal-métal sont courtes. Cela se reflète dans le petit volume de la cellule unitaire des liaisons métalliques de l’osmium (27,96 angströms cubes). A titre de comparaison, le volume de la cellule unitaire de plomb est de 121,3 angströms cubes. Par conséquent, beaucoup plus d’atomes d’osmium peuvent être emballés dans un volume donné que d’atomes d’autres éléments.
• Le numéro atomique relativement élevé de l’osmium, associé à son petit rayon atomique, comme expliqué ci-dessus, donne lieu à la densité élevée de l’osmium.

A quoi sert l’osmium ?

En raison de sa stabilité chimique, de sa durabilité et de sa dureté, l’osmium est utilisé pour établir des contacts électriques, des stylets de phonographe, des stylos plume et des bijoux. Mais les choses changent radicalement lorsqu’il est combiné avec quatre atomes d’oxygène : vous obtenez un type de bête chimique totalement différent, le tétroxyde d’osmium, qui, en plus d’être très dangereux pour votre santé lorsqu’il est inhalé, a jusqu’à 50 nuances de dégoût olfactif. Autrement dit, ça vous laisse dans le noir et en plus ça sent très mauvais, bien pire qu’on ne peut l’imaginer. Cependant, certains chimistes organiques, aussi plus qu’on ne peut l’imaginer, l’utilisent pour une raison extraordinairement égoïste : pour convertir un alcène (hydrocarbure avec une double liaison carbone-carbone) en un diol (hydrocarbure avec deux groupes alcool, c’est-à-dire ! , OH )!. Et c’est déjà connu :

Sources

• clickmica. (sd). osmium .
• Lenntech. (sd). Éléments chimiques classés par leur densité . osmium .
• En lignePedraza, J. (2018). L’osmium , un métal précieux rare de plus en plus utilisé en joaillerie.
• https://www.lenntech.es/periodica/elementos/os.htm