Kiedy mówisz o tym, jak ciężki jest metal, tak naprawdę mówisz o jego gęstości. Gęstość jest miarą ciasnego upakowania materii. Kiedy przyjrzysz się gęstości różnych metali, możesz być zaskoczony. Możesz myśleć, że ołów jest bardzo gęsty, ale wiele innych metali ma znacznie większą gęstość.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Osm i iryd to najgęstsze metale na świecie, ale względna masa atomowa to inny sposób pomiaru „wagi”. Najcięższe metale pod względem względnej masy atomowej to pluton i uran.
Gęstość vs. Masa atomowa
Mówiąc o metalach ciężkich, należy odróżnić gęstość od masy atomowej. Gęstość materiału to masa na jednostkę objętości. Gęstość jest mierzona w kilogramach na metr sześcienny (kg/m3) lub gramów na cm sześcienny (g/cm3). Gęstość wpływa na interakcję różnych materiałów. Na przykład wiele rodzajów metali tonie w wodzie, ponieważ metal ma większą gęstość (tj. jest bardziej gęsty) niż woda.
Z drugiej strony masa atomowa to średnia masa atomów pierwiastka. Jednostka masy atomowej, która jest bezwymiarowa, opiera się na jednej dwunastej (0,0833) masy atomu węgla-12 w stanie podstawowym. Innymi słowy, atomowi węgla-12 przypisuje się 12 jednostek masy atomowej. Masa atomowa jest powszechnie znana jako względna masa atomowa, aby uniknąć nieporozumień, ponieważ masa atomowa nie jest dokładnie taka sama rzecz jako masa atomowa, a „waga” oznacza siłę wywieraną w polu grawitacyjnym, mierzoną w jednostkach siły, takich jak niutony.
Najgęstsze metale
Osm i iryd to metale o największej gęstości. Innymi słowy, ich atomy są ciaśniej upakowane w formie stałej niż inne metale. O gęstości 22,6 g/cm3 i 22,4 g/cm3 odpowiednio osm i iryd mają około dwukrotnie większą gęstość niż ołów, który ma gęstość 11,3 g/cm3. Osm i iryd zostały odkryte przez angielskiego chemika Smithsona Tennanta w 1803 roku. Osm jest rzadko używany w czystej postaci i najczęściej jest mieszany z innymi gęstymi metalami, takimi jak platyna, w celu stworzenia bardzo twardego, mocnego sprzętu chirurgicznego. Iryd jest używany głównie jako utwardzacz stopów platyny w urządzeniach, które muszą wytrzymać wysokie temperatury. Platyna ma gęstość 21,45 g/cm3. Nie miesza się łatwo z innymi pierwiastkami iw czystej postaci znajduje zastosowanie w katalizatorach, sprzęcie laboratoryjnym, sprzęcie dentystycznym i biżuterii.
Najcięższy metal według względnej masy atomowej
Najcięższym naturalnie występującym pierwiastkiem jest pluton (liczba atomowa 94, względna masa atomowa 244,0). Inne metale ciężkie pod względem względnej masy atomowej to uran (liczba atomowa 92, względna masa atomowa 238.0289), rad (liczba atomowa 88, względna masa atomowa 226.0254) i radon (liczba atomowa 86, względna masa 222,0). Oganesson (liczba atomowa 118) jest najcięższym pierwiastkiem w układzie okresowym pierwiastków, ale jest to pierwiastek syntetyczny, którego nie można zaobserwować w przyrodzie. Lit (liczba atomowa 3, względna masa atomowa 6,941) jest najlżejszym metalem pod względem względnej masy atomowej.
Definicja metali ciężkich
Prawidłowa definicja metalu ciężkiego w rzeczywistości nie ma nic wspólnego ze względną masą atomową lub gęstością. Każdy metal toksyczny można nazwać metalem ciężkim, w tym ołów, rtęć, arsen, kadm, cez, chrom, selen, srebro, nikiel, miedź, aluminium, molibden, stront, uran, kobalt, cynk i mangan, z których wszystkie występują naturalnie na Ziemi.