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[涨姿势] 最重的金属是什么?

作者:精品下载站 日期:2024-12-13 17:25:01 浏览:11 分类:涨姿势

最重的金属是什么?


乐队可能会排队争夺冠军头衔,但只有一个元素符合这一要求——或者存在吗?

[涨姿势] 最重的金属是什么?

这是一个比你想象的更复杂的问题。

图片来源:rawf8/Shutterstock.com

在谈论采矿业、某些工业和某些小行星的含量时,经常提到“重金属”。但最重的金属是什么?这个记录将来可能会被打破吗?

什么是重?

您可能不认为像“最重的金属是什么?”这样的五个词的问题有太多歧义。但你错了。一方面,如果有足够的金属,任何金属都可以是最重的。如果你以某种方式用地球上的每种金属制成单独的山脉,那么铁山很容易成为最重的,因为我们拥有如此多的铁山——毕竟它构成了地球核心的大部分。

然而,这几乎肯定不是大多数人的意思。在一般讨论中,元素重的原因要么是其原子的重量(制造该元素所需的核子(质子和中子)的数量),要么是其密度。两者是相关的并且往往会一起上升,但它们并不完美相关。一些核子较少的元素具有电子壳层,使它们能够更紧密地堆积,因此比富含核子的元素具有更大的密度。

我们将在下面讨论这两项措施。

什么是金属?

一个更棘手的问题是“什么是金属? ”因为答案很大程度上取决于你来自哪个科学领域。 

对于天文学家来说,除了氢和氦之外的所有元素都是金属。当大多数恒星 98% 的质量仅由两种元素组成时,人们可能会将所有其他元素混为一谈。

更关注地球的物理学家有更严格的定义。内维尔·莫特爵士将金属定义为在绝对零温度(−273.15°C/−459.67°F)下导电的任何物质。莫特因研究金属而获得了诺贝尔奖,而我们没有,所以我们不会争论,特别是因为许多其他物理学家都采用了他的定义。 

然而,一些通常被认为是非金属的元素在高压下甚至在远高于绝对零的温度下也会导电。例如,木星的特性最好的解释是其核心周围有一片导电氢海。

化学家在元素周期表上画了一组看起来像楼梯的东西,左边是金属,右边是非金属。一些模棱两可的例子得到了承认——砷和碲等都是“准金属”——再次证明自然很少像我们假装的那样二元。

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在 Science-News.dev,我们热爱所有科学,因此我们会尊重答案中的每个领域。

最重的原子核

我们所知道的具有最重原子核的元素几乎是一个吸引人的元素。 Oganesson 在我们制造的唯一同位素中含有 118 个质子和 294 个核子。与此同时,Tennessine 存在两种同位素,其中一种也有 294 个核子,而另一种则有 293 个。因此,如果你有混合所有同位素的样品,Ogannesson 将是最重的金属,因为较轻的同位素会拉低 Tennessine 的平均值。

由于根据天文学家的说法,这些都是金属,所以奥加内森可能会获胜,但如果你愿意,你可以称其为平局。

然而,对于化学家来说,田纳西碱是一种金属,而奥加内森可能不是。我们真的不知道,因为它们的半衰期都只有几分之一秒,所以我们无法测量它们的特性,但通过外推,金属和非金属之间的界限通常将两者分开,使得 Tennessine最重的金属。毕竟奥加内森是桌子上惰性气体柱的一部分,其成员具有非常非金属的特性。

根据物理学家的定义,这个问题更加棘手。最大核元素都没有持续足够长的时间来测试其在室温下的电导率,更不用说接近绝对零了,所以谁真正知道呢? (如果您确实这样做,请联系我们。)

密度最大的金属是什么?

如上所述,某些元素将电子紧紧地吸引在它们周围,因此您可以将它们的原子排列得如此紧密,以至于它们的样本可能比桌子上更远的相同尺寸的元素更重。

这里的问题是,对于许多元素,我们不知道它们的密度,因为我们只生产了少量的元素,而且它们的寿命不会很长。 

一些合成元素的晶体结构与元素周期表中位于其上方的元素之间的明显相似性导致了对其密度的估计。 

基于此,hassium 和 meitnerium 的密度均为每立方厘米 27-29 克(即相同体积水的重量的 27-29 倍)。原子序数较大的元素预计密度都较低,在某些情况下甚至非常低。同样,所有科学都认为这两种元素都是金属,所以答案归结为其中一种。

在我们实际测量的元素中,来源各不相同。铱和锇(在元素周期表中并非巧合地位于铪和锇的正上方)显然是排名前两位的元素,在室温下均约为 22.6 g/cm3,但测量结果在小数点后第二位处存在很大差异密度较大的地方似乎不稳定。尽管如此,很明显,从这个角度来看,它们是排名前两位的,而且它们也绝对是金属。

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所有这一切都是基于我们所知道的元素。然而,元素周期表自最初创建以来一直在扩展。自 20 世纪 40 年代以来,我们已经合成了 20 多种自然界中未发现的元素,而且没有理由认为我们已经完成了。 

有证据表明存在一个“稳定岛”,其中较重的元素将能够以更长的半衰期生存。对于天文学家来说,所有这些元素都将是金属,并且几乎肯定也能满足化学家和物理学家的测试。 

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