Свинець і золото
3.3 (66.67%) 3 votes
Так уже склалося, що багато хто з нас вважають свинець і золото самими важкими металами. І лише мало хто згадує про існування більш важких елементів, та-ких як осмій або платина, однак свинець все одно ставиться в один ряд з цими речовинами.
А чи може свинець претендувати-довать на звання найтяжчого речовини на Землі? Ні, не може, його щільність занадто мала для цього, але про все по порядку.
Кожна речовина має певну щільність, тобто відношення маси до займаного цією масою обсягом. І чим більше маси речовини «поміщається» в певний обсяг простору, тим ця речовина щільніше. Ми можемо визначити щільність по тяжкості - чим щільніше речовина, тим воно важче на дотик. Цікаво, що розкид щільності речовин в нашому світі величезний - від сотні грамів до двох з гаком десятків тонн в одному кубічному метрі. Але нас зараз цікавлять тяжкість золота і свинцю, а також їх положення на шкалі щільності всіх відомих нам елементів.
Якщо скласти список металів згідно їх щільності (рас-розглядаються метали, так як саме вони (за рідкісним ис-винятком) є найбільш щільними серед всіх речовин), то перші десять позицій будуть наступними (починаючи з найважчого): осмій (22,61 г / см 3), іридій (22,57 г / см 3), платина (21,46 г / см 3), реній (21,02 г / см 3), нептуній (20,45 г / см 3), плуто-ний (19,84 г / см 3), золото (19,28 г / см 3), вольфрам (19,25 г / см 3), уран (18,95 г / см 3) і тантал (16, 65 г / см 3).
А де ж свинець. Він знаходиться майже на двадцятій сходинці нашого списку, так як його щільність -11,34 г / см 3 - в два рази менше, ніж щільність найважчих металів. А щоб зрозуміти, наскільки ці метал-ли важкі, можна згадати, що кубічний сантиметр сосни, берези, липи або осики має масу близько половини грама - майже в 50 разів менше, ніж самі щільні з металів!
Читайте також: Які шанси, що підкинута монета випаде орлом.
У списку вказано, що самим щільним металом є осмій. а з невеликим відставанням за ним слід іридій, і цієї точки зору зараз дотримується офіційна наука. Однак необхідно внести деяку ясність, так як пліт-ність цих двох металів в значній мірі залежить від того, як проводити вимірювання.
Кожен елемент у Всесвіті складається з декількох Ізотов-пов - абсолютно однакових за хімічними властивостями ато-мов, що відрізняються лише внутрішньою будовою ядра і мас-сой. В ядрах ізотопів одного елемента (в перекладі з грецького ізотопи - «що займають одне місце»: isos - «однаковий» і topos - «місце») знаходиться однакова кількість протонів, а ось число нейтронів може змінюватися. Саме через різної кількості нейтронів змінюється і щільність ізотопів одного речовини, ця різниця незначна, але при великих обсягах може бути вельми відчутна. Наприклад, у того ж осмію на-зчитується 7 ізотопів, серед яких один є радіо-активним.
У зв'язку з цим необхідно обумовлювати, в яких пропорціях в даному елементі знаходяться різні його ізотопи. У приватно-сти, 1 кг металевого осмію містить в собі близько 410 грам-мов осмію-192, 264 грами осмію-190, 161 грам осмію-189, 133 грами осмію-188, 16,4 грама осмію-187, 15,9 грами осмію-186 і соті частки грама осмію-184. У іридію ситуація інша, так як відомі всього два його природних ізотопу, по-цьому 1 кг цього металу складається з 627 грамів іридію-193 і 373 грамів іридію-191. Однак таке співвідношення різних ізотопів в одному зразку спостерігається не завжди, тому і мож-ника проблеми з точним виміром щільності.
Читайте також: Як добре ви знаєте швейцарців?
Це наочно простежується на прикладі вимірювання пліт-ностей осмію та іридію і їх суперництва на звання самого важкого металу. Можна сказати, що щільність обох металів в середньому дорівнює 26,2 г / см 3. проте ці показники можуть змінювати-ся від 22,57 г / см 3 (іридій) і 22,61 г / см 3 (осмій) до 22, 65 г / см 3 (знову іридій). Такий розкид якраз і визначається наявністю в вимірюваних зразках більш легких або важчих з-топів.
Однак існують метали, що володіють набагато більшою щільністю, ніж осмій або іридій. Хоча термін «існують» до них підходить слабо: ці елементи отримані штучно на прискорювачах, а в природі їх немає. Точні значення щільності найважчих зі штучних елементів невідомі, тому що всі вони нестабільні (розпадаються за час від неяк-ких годин до часткою секунд), а деякі з них були отримані в кількості двох-трьох ядер! Тому наведені нижче щільно-сті металів є дуже наближеними і обчисленими лише за непрямими даними.
Сиборгом (елемент № 106 в таблиці Менделєєва) отримано в 1974 році в США; припускають, що його щільність дорівнює 35 г / см 3. мейтнерій (елемент № 109) синтезований в 1982 році в Німеччині, за розрахунком, його щільність також досягає 35 г / см 3. Борій (елемент № 107) спочатку отриманий в 1976 році в СРСР, а по-повторних в 1981 році в Німеччині. Його щільність повинна досягати 37 г / см 3. Дубно (елемент № 105) відкритий в 1970 році в СРСР, його щільність повинна становити 39 г / см 3. Хассі (елемент № 108) синтезований в 1984 році в Німеччині, за приблизними розрахунками, він повинен мати щільність близько 41 г / см 3. Про щільності інших штучних елементів, отриманих за останні роки, поки говорити не доводиться, адже навіть вчені не можуть хоча б приблизно оцінити цей параметр.
Читайте також: Перший український свято
Поки на Землі не існує більш щільних речовин, ніж осмій або іридій. Однак в космічному просторі є об'єк-екти, щільність яких в сотні, тисячі і мільйони разів більше. Наприклад, речовина білих карликів (згасаючих зірок, розміри яких близькі до розмірів Землі) може мати щільність від 100 кг до 1000 тонн на кубічний сантиметр! Це Обст-ятельство в 1862 році вразило наукову громадськість (імен-но в цьому році був відкритий перший білий карлик - Сіріус В), а пояснення цього факту було знайдено лише в 30-х роках про-шлого століття.
Однак і ця щільність - не межа. Речовина нейтронних зірок має густину, що перевищує 300-500 мільйонів тонн на кубічний сантиметр! Це навіть більше, ніж пліт-ність атомних ядер. Але найбільшою щільністю повинні володіти чорні діри - в їх центрах щільність прямує до нескінченності, хоча при тих умовах, що теоретично повинні спостерігатися в чорних дірах, не можна говорити ні про час, ні про простір, ні про щільність в нашому розумінні сенсу цих слів.