Физики, астрономы и химики не могут сойтись: какой металл самый тяжелый в мире?

Термин "тяжелые металлы" часто появляется в дискуссиях о добыче полезных ископаемых, различных отраслях промышленности и даже о составе некоторых астероидов. Но какой именно металл является самым тяжелым, и сможем ли мы обнаружить еще более тяжелый в будущем, пишет IFLScience.

У Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Определение тяжести может показаться простой задачей, но это не так. По сути, любой металл может быть самым тяжелым, если у вас есть достаточно большое его количество.

Например, если бы у вас были горы из разных металлов, то железные горы были бы самыми тяжелыми из-за большого количества железа на Земле. Железо составляет значительную часть ядра Земли, что делает его самым массивным по объему.

Когда большинство людей спрашивают о самом тяжелом металле, они имеют в виду нечто другое, а именно атомный вес или плотность одного атома. Атомная масса — это количество нуклонов (протонов и нейтронов), необходимых для его образования, — или его плотность. Эти два показателя связаны между собой и имеют тенденцию к совместному увеличению, но они не коррелируют идеально.

Некоторые элементы с меньшим количеством нуклонов имеют электронные оболочки, которые позволяют им плотнее прилегать, поэтому они имеют большую плотность, чем элементы с большим количеством нуклонов.

Определение того, что можно считать металлом, зависит от отрасли. Астрономы считают металлами все элементы тяжелее водорода и гелия, поскольку эти два элемента составляют большую часть массы звезды.

Физики, следуя определению сэра Невилла Мотта, классифицируют металлы как вещества, проводящие электрический ток при абсолютном нуле (-273,15°C / -459,67°F). Он получил Нобелевскую премию за изучение металлов.

Химики, однако, классифицируют металлы на основе их положения в периодической таблице с четким разделением на металлы и неметаллы, а также признают неоднозначные случаи, такие как металлоиды, которые проявляют как металлические, так и неметаллические свойства.

Элемент с самым тяжелым ядром — это нечто среднее между оганесоном и теннессином. Оганесон имеет 118 протонов и 294 нуклона в своем единственном изотопе, тогда как теннессин имеет изотопы с 293 и 294 нуклонами.

Следовательно, смесь изотопов теннессина делает оганесон немного тяжелее. С точки зрения химии, теннессин считается металлом, в то время как оганесон вероятнее всего нет.

Ученые точно не знают, потому что оба они имеют период полураспада в доли секунды, а потому измерить их свойства довольно сложно. Однако с помощью экстраполяции, граница между металлами и неметаллами обычно разделяет их, делая теннессин самым тяжелым металлом. В конце концов, оганесон является частью столбца инертных газов в таблице, элементы которого имеют совершенно неметаллические свойства.

По определению физиков, вопрос еще сложнее. Ни один из элементов с самыми большими ядрами не просуществовал достаточно долго, чтобы проверить их проводимость при комнатной температуре, не говоря уже о температуре, близкой к абсолютному нулю.

Что касается плотности, то элементы с плотно притянутыми электронами могут быть плотнее, чем элементы с большим количеством нуклонов. Однако измерения плотности для многих элементов теоретические, поскольку они существуют в ничтожно малых количествах в течение коротких периодов времени.

Например, хассий и мейтнерий имеют плотность 27-29 граммов на кубический сантиметр, что значительно превышает плотность воды. Среди стабильных элементов иридий и осмий имеют наибольшую плотность — около 22,6 г/см³, но незначительные расхождения в измерениях оставляют их место нерешенным. Оба они однозначно являются металлами.

Все это базируется на известных нам элементах. Тем не менее периодическая таблица продолжает расти и с 1940-х годов пополнилась более 20 синтетическими элементами. В то же время ученые ожидают, что откроют еще больше.

Существуют предположения об "острове стабильности", где гораздо более тяжелые элементы могут иметь более долгий период полураспада. По определениям астрономов, химиков и физиков, это, вероятно, были бы металлы.

Ранне Фокус писал, действительно ли акулы приплывут на запах капли крови. Бывший инженер NASA решил проверить миф.