ما هو أثقل عنصر في الكون؟
- شانون شوكولاتة / Shutterstock.com
من oganesson إلى osmium: اكتشف أسرار العناصر فائقة الثقل
العناصر الكيميائية هي اللبنات الأساسية للمادة. بعضها طبيعي وبعضها اصطناعي. بعضها خفيف وبعضها ثقيل. لكن كيف تحدد ثقل عنصر؟ ما هو أثقل عنصر في الكون؟ ولماذا من المهم معرفة ذلك؟ في هذه المقالة ، سوف نقدم المعايير المختلفة لقياس ثقل العنصر ، ونساعدك على اكتشاف أثقل العناصر وفقًا لهذه المعايير.
ما هو ثقل العنصر؟
تصنف العناصر الكيميائية حسب عددها الذري وخصائصها في الجدول الدوري . لكن كيف تعرف العنصر الأثقل؟ كل هذا يتوقف على ما تعنيه بكلمة "ثقيل". في العلم ، يجب أن نفرق بين الكتلة والوزن. الكتلة هي كمية من المادة لا تتغير بتغير الموقع ، في حين أن الوزن هو قوة تعتمد على الجاذبية. وهكذا ، عندما نتحدث عن العنصر الأثقل ، فإننا نشير إلى كتلته وليس إلى وزنه.
هناك طريقتان لقياس كتلة العنصر: الكتلة الذرية والكثافة. الكتلة الذرية هي عدد البروتونات والنيوترونات في نواة الذرة . الكثافة كتلة لكل وحدة حجم. على سبيل المثال ، يشغل كيلوغرام من الرصاص مساحة أقل من كيلوغرام واحد من الريش ، لأن الرصاص أكثر كثافة.
أثقل عنصر طبيعي بالكتلة الذرية
العنصر الطبيعي الذي يحتوي على أكبر كتلة ذرية هو عادة اليورانيوم . يورانيوم 238 ، وهو النظير الطبيعي الأكثر وفرة وثباتًا ، له كتلة ذرية تبلغ 238 ، وهو ما يتوافق مع عدد البروتونات والنيوترونات في نواته. يحتوي اليورانيوم 238 على 146 نيوترونًا و 92 بروتونًا.
ولكن هناك عنصر طبيعي آخر له كتلة ذرية أعلى: البلوتونيوم (94 بروتونًا). تم اكتشاف البلوتونيوم في عام 1940 في المختبر بواسطة جلين تي سيبورج وفريقه في جامعة بيركلي ، كاليفورنيا ، ولكنه موجود أيضًا بشكل طبيعي في بعض النيازك. لذلك فإن البلوتونيوم 244 هو أثقل نظير طبيعي معروف.
البلوتونيوم عنصر مشع ، أي أنه يتحلل تلقائيًا ، وينبعث منه الجسيمات والإشعاع. يبلغ عمر النصف للبلوتونيوم 244 حوالي 80 مليون سنة ، مما يعني أن نصف الذرات يستغرق هذا الوقت حتى تتحلل.
يستخدم البلوتونيوم كوقود نووي في المفاعلات وكمواد انشطارية في الأسلحة النووية . يمثل مخاطر صحية وبيئية في حالة التعرض أو التلوث.
أثقل عنصر من صنع الإنسان بالكتلة الذرية
ولكن تم تكوين عناصر صناعية أثقل من البلوتونيوم. إن oganesson (رمز Og) ، الذي يُطلق عليه أيضًا اسم ununoctium ، هو أثقل عنصر تم تصنيعه على الإطلاق. كتلتها الذرية 294 و 118 بروتونًا و 176 نيوترونًا. تم الحصول عليها في عام 2002 في المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) في دوبنا ، بالقرب من موسكو ، روسيا ، من خلال تفاعل كاليفورنيوم 249 مع الكالسيوم 48. سميت على اسم الفيزيائي النووي يوري أوجانيسيان ، الذي ساهم في اكتشاف العديد من العناصر فائقة الثقل.
إن oganesson هو عنصر غير مستقر للغاية ، والذي لا يدوم سوى بضع كسور من الثانية قبل أن يتفكك. لوحظت ثلاث ذرات فقط من 294 Og عندما تم اكتشافه. عمر النصف أقل من 1 مللي ثانية.
ينتمي Oganeson إلى عائلة الغازات النبيلة ، والتي عادة ما تكون عناصر خاملة وغير تفاعلية. لكن يمكن أن يكون لها خواص كيميائية مختلفة عن متجانساتها بسبب بنيتها الإلكترونية المعدلة بالتأثيرات الكمومية.
أثقل عنصر حسب الكثافة
الكتلة الذرية ليست المعيار الوحيد لقياس ثقل عنصر ما. يمكننا أيضًا النظر في الكثافة ، أي الكتلة لكل وحدة حجم. على سبيل المثال ، يشغل كيلوغرام من الرصاص مساحة أقل من كيلوغرام واحد من الريش ، لأن الرصاص أكثر كثافة.
لا ترتبط الكثافة ارتباطًا مباشرًا بالكتلة الذرية ، لذا فإن اليورانيوم ليس بالضرورة العنصر الأكثر كثافة عند مقارنة كميات متساوية من اليورانيوم مع عنصر آخر. العنصر الأكثر كثافة هو الأوزميوم ، يليه الإيريديوم. هذان العنصران لهما كثافة ضعف كثافة الرصاص. تبلغ كثافة الأوزميوم 22.61 جم / سم 3 والإيريديوم بكثافة تقديرية تبلغ 22.65 جم / سم 3 ، ولكن لم يتم تأكيد هذه القيمة تجريبياً بالنسبة للإيريديوم.
الأوزميوم عنصر نادر ، يوجد أساسًا في السبائك الطبيعية مع معادن مجموعة البلاتين الأخرى. لونه أزرق رمادي ولونه معدني. إنه شديد الصلابة ومقاوم للتآكل.
يستخدم الأوزميوم كمحفز في تفاعلات كيميائية معينة ، كمادة مضافة في سبائك معدنية معينة وكطلاء في تطبيقات بصرية معينة. يشكل مخاطر صحية إذا تم استنشاقه أو ملامسته للجلد .
المصدر: مواقع ألكترونية