عندما تتحدث عن مدى ثقل المعدن ، فأنت تتحدث حقًا عن مدى كثافته. الكثافة هي قياس مدى تماسك المادة معًا. عندما تنظر إلى كثافة المعادن المختلفة ، قد تتفاجأ. قد تعتقد أن الرصاص كثيف جدًا ، لكن العديد من المعادن الأخرى لها كثافة أكبر بكثير.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يعتبر الأوزميوم والإيريديوم من أكثر المعادن كثافة في العالم ، لكن الكتلة الذرية النسبية هي طريقة أخرى لقياس "الوزن". أثقل المعادن من حيث الكتلة الذرية النسبية هي البلوتونيوم واليورانيوم.
الكثافة مقابل. الوزن الذري
عند الحديث عن المعادن الثقيلة ، تحتاج إلى التمييز بين الكثافة والوزن الذري. كثافة المادة هي الكتلة لكل وحدة حجم. تقاس الكثافة بالكيلوجرام لكل متر مكعب (كجم / م3) أو جرام لكل سم مكعب (جم / سم3). تؤثر الكثافة على كيفية تفاعل المواد المختلفة. على سبيل المثال ، العديد من أنواع المعادن تغرق في الماء لأن المعدن له كثافة أعلى (أي أنه أكثر كثافة) من الماء.
من ناحية أخرى ، الوزن الذري هو متوسط كتلة ذرات العنصر. تعتمد وحدة الوزن الذري ، التي لا أبعاد لها ، على واحد على اثني عشر (0.0833) من وزن ذرة كربون -12 في حالتها الأرضية. بعبارة أخرى ، تم تخصيص 12 وحدة كتلة ذرية لذرة كربون -12. يُعرف الوزن الذري بشكل أكثر شيوعًا بالكتلة الذرية النسبية لتجنب الالتباس لأن الكتلة الذرية ليست متماثلة تمامًا شيء كالوزن الذري ، و "الوزن" يشير إلى قوة تمارس في مجال الجاذبية ، مقاسة بوحدات القوة مثل نيوتن.
المعادن الأكثر كثافة
الأوزميوم والإيريديوم هما أكثر المعادن كثافة. بمعنى آخر ، يتم تجميع ذراتهم معًا بإحكام في شكل صلب أكثر من المعادن الأخرى. بكثافة 22.6 جم / سم3 و 22.4 جم / سم3 على التوالي ، يكون الأوزميوم والإيريديوم حوالي ضعف كثافة الرصاص ، والتي تبلغ كثافتها 11.3 جم / سم3. اكتشف الكيميائي الإنجليزي سميثسون تينانت الأوزميوم والإيريديوم في عام 1803. نادرًا ما يستخدم الأوزميوم في شكله النقي ويخلط في الغالب مع معادن كثيفة أخرى مثل البلاتين لإنشاء معدات جراحية قوية جدًا. يستخدم الإيريديوم بشكل أساسي كعامل تصلب لسبائك البلاتين للمعدات التي يجب أن تتحمل درجات حرارة عالية. يقيس البلاتين كثافة 21.45 جم / سم3. لا يختلط بسهولة مع العناصر الأخرى ويستخدم بشكله النقي في المحولات الحفازة ومعدات المختبرات ومعدات طب الأسنان والمجوهرات.
أثقل معدن بالكتلة الذرية النسبية
أثقل عنصر موجود بشكل طبيعي هو البلوتونيوم (العدد الذري 94 ، الكتلة الذرية النسبية 244.0). المعادن الثقيلة الأخرى من حيث الكتلة الذرية النسبية هي اليورانيوم (العدد الذري 92 ، الكتلة الذرية النسبية 238.0289) ، الراديوم (العدد الذري 88 ، الكتلة الذرية النسبية 226.0254) ، الرادون (العدد الذري 86 ، الذري النسبي الكتلة 222.0). Oganesson (العدد الذري 118) هو أثقل عنصر في الجدول الدوري ، لكنه عنصر اصطناعي لا يمكن ملاحظته في الطبيعة. الليثيوم (العدد الذري 3 ، الكتلة الذرية النسبية 6.941) هو أخف معدن من حيث الكتلة الذرية النسبية.
تعريف المعادن الثقيلة
التعريف الصحيح للمعدن الثقيل لا علاقة له بالكتلة الذرية النسبية أو الكثافة. يمكن تسمية أي معدن سام بمعدن ثقيل ، بما في ذلك الرصاص والزئبق والزرنيخ والكادميوم والسيزيوم والكروم والسيلينيوم والفضة ، النيكل والنحاس والألمنيوم والموليبدينوم والسترونشيوم واليورانيوم والكوبالت والزنك والمنغنيز ، وكلها موجودة بشكل طبيعي على الأرض.