密度最高的金属是什么

问题描述

精选答案

虽然锇通常被认为是密度最高的元素，但答案并不总是正确的。

密度是单位体积的质量。它可以通过实验来测量，也可以根据物质的性质和它在特定条件下的行为来预测。事实证明，以下两个元素中的任何一个都可以被认为是密度最高的元素:自然锇或者铱。锇和铱都是非常致密的金属，每种金属的重量大约是铅的两倍。在室温和正常大气压力下，锇的计算密度为22.61克/cm³，铱的计算密度为22.65克/cm³。

然而，锇的实验测量值(使用x射线结晶学)是22.59克/cm³ ，铱的含量仅为22.56克/cm³。通常，锇是密度最大的元素。

然而，元素的密度取决于许多因素。这些包括元素的同素异形体(形式)、压力和温度，所以密度没有单一的值。例如，地球上的氢气密度很低，但太阳中同样的氢元素密度超过地球上的锇或铱。如果锇和铱的密度都是在普通条件下测量的，锇会获得冠军。然而，稍微不同的条件可能会导致铱夺冠。

在室温和2.98 GPa以上的压力下，铱比锇密度大，密度为22.75克/cm³。

假设锇的密度最高，你可能会奇怪为什么原子序数较高的元素密度不高。毕竟，每个原子都更重。但是，密度是每一单位体积质量。锇和铱的原子半径非常小，所以质量被压缩成很小的体积。发生这种情况的原因是电子轨道在n=5和n=6轨道上收缩，因为其中的电子没有很好地屏蔽正电荷原子核的吸引力。此外，锇的高原子数也发挥了相对论效应。

电子绕原子核旋转的速度之快，以至于它们的质量增大，s轨道半径减小。

简而言之，锇和铱比铅和其他原子序数更高的元素密度更大，因为这些金属结合了大原子序数和小原子序数。

玄武岩是密度最高的岩石类型。平均值约为3克/cm³，甚至离金属密度差距较远，但仍然很重。根据其组成，闪长岩也可能被认为是玄武岩的竞争者。

地球上密度最大的液体是液态元素汞，其密度为13.5克/cm³。