Qual è l’elemento più denso della tavola periodica?

È improbabile che la parola “osmio” sia la prima parola che ti viene in mente quando ti svegli dopo una buona notte di sonno. Ed è che l’osmio (Os) è piuttosto raro, sì, ma ha proprietà speciali che lo rendono un elemento affascinante. Per cominciare, diciamo che l’osmio deriva dalla parola greca osme , “odore”. Alla fine dell’articolo capiremo perché. Si trova al centro della tavola periodica e ha dei vicini molto strani, tanto che alcuni di essi non esistono realmente in natura, e sono stati prodotti artificialmente in laboratorio (motivo per cui sono chiamati “elementi sintetici”) . Ma ha anche vicini di valore, di ottima stampa e davvero ammirevoli: palladio, argento, platino e oro. L’osmio non è molto indietro.

Pertanto, l’osmio è tanto raro quanto prezioso. Infatti, è così raro che è l’elemento meno abbondante nella crosta terrestre. Per ogni grammo di osmio ci sono 307.333.333 grammi di ossigeno; ma l’ossigeno, oh per i suoi tanti amici che gli devono tanto, gioca a suo vantaggio, perché è l’elemento più abbondante.

L’osmio è anche il più denso di tutti gli elementi metallici e, per estensione, di tutti gli elementi. La sua densità di 22,6 g/ml lo rende 22,6 volte più pesante dell’acqua, come previsto. Le densità dei metalli variano notevolmente: i più leggeri sono in cima alla tavola periodica e i più pesanti in basso. Ecco alcuni esempi (in grammi/ml):

• litio 0,53
• sodio 0,97
• Potassio 0,89
• Ferro 7.9
• Piombo 11.3
• Mercurio 13.5
• Oro 19.3

densità di osmio

La densità di un elemento è correlata al numero di atomi di quell’elemento che possono essere collocati in un dato volume, e anche al peso dei nuclei di quell’elemento. Pertanto, minore è il raggio atomico di un atomo e maggiore è il numero atomico del nucleo, maggiore è la densità dell’elemento.

Il piccolo raggio atomico dell’osmio risulta in una stretta separazione tra i suoi atomi. Questa piccola separazione atomica, insieme al numero atomico relativamente alto dell’osmio, spiega la sua alta densità.

La dimensione del raggio atomico può essere attribuita ai seguenti fattori, tutti di natura quantistica:

• Gli orbitali f sono molto diffusi e quindi risultano in uno scarso filtraggio degli elettroni più esterni. Nel caso dell’osmio (la cui struttura atomica esterna è: 4f ¹⁴ 5d ⁶ 6s ² ), la scarsa schermatura dei suoi orbitali 4f porta ad una contrazione degli orbitali n=5 en=6.
• A causa dell’elevato numero atomico dell’osmio, entrano in gioco effetti relativistici. In sostanza, nel caso di nuclei pesanti, ovvero densi, gli elettroni, per rimanere stabili nella loro orbita, devono muoversi a velocità relativistiche (la velocità relativistica è quella che rappresenta una percentuale significativa della velocità della luce). In tali circostanze, la massa di quegli elettroni relativistici aumenta e il raggio dell’orbitale s diminuisce (anche il raggio dell’orbitale p diminuisce, ma in misura minore).
• La contrazione orbitale causata da questi due effetti si traduce in un raggio atomico molto più piccolo di quanto ci si aspetterebbe per l’osmio. Di conseguenza, i legami metallo-metallo sono brevi. Ciò si riflette nel piccolo volume della cella unitaria dei legami metallici dell’osmio (27,96 angstrom cubi). Per confronto, il volume della cella unitaria del piombo è di 121,3 angstrom cubici. Pertanto, molti più atomi di osmio possono essere impacchettati in un dato volume rispetto agli atomi di altri elementi.
• Il numero atomico relativamente alto dell’osmio, unito al suo piccolo raggio atomico, come spiegato sopra, dà origine all’alta densità dell’osmio.

A cosa serve l’osmio?

A causa della sua stabilità chimica, durata e durezza, l’osmio viene utilizzato per realizzare contatti elettrici, puntine per fonografi, penne stilografiche e gioielli. Ma le cose cambiano drasticamente se combinato con quattro atomi di ossigeno: ottieni un tipo di bestia chimica completamente diversa, il tetrossido di osmio, che, oltre ad essere altamente pericoloso per la tua salute se inalato, ha fino a 50 sfumature di disgusto olfattivo. In altre parole, ti lascia al buio e per di più ha un odore terribile, molto peggio di quanto possiamo immaginare. Tuttavia, alcuni chimici organici, anche più di quanto possiamo immaginare, lo usano per un motivo straordinariamente egoistico: convertire un alchene (idrocarburo con un doppio legame carbonio-carbonio) in un diolo (idrocarburo con due gruppi alcolici, cioè! , OH )!. Ed è già noto:

Fonti

• clickmica. (nd). osmio .
• Lenntech. (nd). Elementi chimici ordinati per densità . osmio .
• Pedraza, J. (2018). Osmio , un raro metallo prezioso sempre più utilizzato in gioielleria.
• https://www.lenntech.es/periodica/elementos/os.htm