Tableau périodique avec les valeurs de masse volumique

Ce que mesure la masse volumique

La masse volumique est la masse divisée par le volume (ρ = m/V). Pour les solides et les liquides, elle est donnée en g/cm³, mesurée près de la température ambiante. Les gaz sont environ mille fois moins denses, leurs valeurs sont donc données en g/L à 0 °C et 1 atm ; 1 g/L égale 0,001 g/cm³. Tout ce qui est plus dense que l’eau, environ 1 g/cm³, y coule, et tout ce qui est moins dense y flotte. Aucune masse volumique n’est connue pour le fermium et les éléments plus lourds.

Pourquoi les couleurs utilisent une échelle logarithmique

Les masses volumiques des éléments vont de celle du dihydrogène gazeux à celle de métaux des centaines de milliers de fois plus denses. Sur une échelle ordinaire, tous les gaz et la plupart des éléments légers auraient presque la même couleur, ce tableau utilise donc une échelle logarithmique, où chaque cran de couleur correspond à une multiplication de la masse volumique par un facteur similaire plutôt qu’à l’ajout d’une quantité fixe. La légende sous le tableau montre les valeurs les plus basse et la plus haute.

La tendance de la masse volumique

La masse volumique augmente généralement en descendant dans un groupe, parce que la masse atomique croît plus vite que la taille de l’atome. Elle augmente aussi vers le milieu de chaque période : les métaux de transition serrent des atomes lourds les uns contre les autres, tandis que de nombreux non-métaux de droite sont des gaz. Le maximum se trouve dans la période 6, où la contraction lanthanidique maintient petits des atomes comme l’osmium, l’iridium et le platine alors que leur masse est grande. Le tungstène, par exemple, est presque deux fois plus dense que le molybdène situé juste au-dessus.

Il y a des exceptions. Le lithium, le sodium et le potassium sont moins denses que l’eau, ils y flottent donc pendant qu’ils réagissent, et le potassium est moins dense que le sodium bien qu’il soit plus bas dans le groupe 1.

Exemple résolu : l’or

L’or a une masse volumique de 19,3 g/cm³, donc un cube d’or de 1 cm³ a une masse de 19,3 g. Un lingot d’or de 500 cm³ aurait une masse de 500 × 19,3 = 9650 g, soit environ 9,65 kg. Le même volume d’aluminium, à 2,7 g/cm³, ne pèserait que 1350 g, c’est pourquoi l’aluminium est utilisé là où la légèreté compte, des avions aux canettes.