هل تتساءل عن أثقل المعادن؟ هناك عدّة إجابات محتملة لهذا السؤال، اعتماداً على كيفية تعريف “أثقل”، فالأوزميوم والإيريديوم هي أثقل المعادن من حيث الكثافة، رغم أن الأوزميوم أثقل من الإيريديوم رياضيا ونظريا لكن الإيريديوم أثقل من الأوزميوم تجريبيا ومخبريا، في حين أن الأوغانسون هو العنصر صاحب أكبر وزن ذريّ لكنه عنصر اصطناعي وليس معدنا طبيعيا. أمّا أثقل المعادن الطبيعية فهو البلوتونيوم وليس اليورانيوم كما هو شائع.

ما هي الفلزات أو المعادن

المعادن أو الفلزات هي مواد تتكون إمّا في باطن الأرض نتيجة الظواهر الجيولوجية، أو تسقط على الأرض محمولة على والمذنبات وتتميز الفلزات ببنائها البلوريّ وتركيبها الغير عضويّ وتصنف خاماتها في الطبيعة حسب التركيب الكيميائي إلى أكاسيد، وهاليدات، وفوسفات، وكربونات، وكبريتات، وسيلكات. وتتم تنقيتها من الشوائب بالصهر حتى الذوبان ثم الترسيب والتبريد.

ما هي المعادن الثقيلة

التعريف الصحيح لمصطلح المعادن الثقيلة ليس له علاقة بالكتلة الذرية أو الكثافة النسبية. حيث يمكن أن يسمى أي معدن سام معدنًا ثقيلًا، بما في ذلك الرصاص والزئبق والزرنيخ والكادميوم والسيزيوم والكروم والسيلينيوم والفضة والنيكل والنحاس والألمنيوم والموليبدنيوم والسترونشيوم واليورانيوم والكوبالت والزنك والمنغنيز، وكلها موجودة بشكل طبيعي على الارض. وتسمى معادن ثقيلة لسميّتها ولعدم قدرة الأنسجة الحية على التخلص منها بعد أن تدخل إليها، فتخزّن في الدهون وتبقى هناك إلى أن يموت الكائن الحيّ وفي حال تحررت من النسيج الدهنيّ فهي تؤثر تأثيرا سلبيا وعلى الأجهزة الحيوية خاصة الجهاز العصبيّ.

ما هو الفرق بين الكثافة والكتلة الذرية

عند الحديث عن المعادن الثقيلة، نحتاج إلى التمييز بين الكثافة والوزن الذري. كثافة المادة هي الكتلة على الحجم. وهي تعنى بمدى ارتباط ذرات العنصر ببعضها وتؤثر الكثافة على كيفية تفاعل المواد المختلفة. على سبيل المثال، الألواح الخشبية تطفو على الماء بينما المعدنية منها تغرق لأن المعدن لديه كثافة أعلى من الخشب. ومن ناحية أخرى فالكتلة الذرية هي متوسط كتلة ذرات العنصر وهي كتلة النواة التي تحسب بجمع عدد البروتونات مع النيوترونات. وهي تختلف عن الوزن الذري الذي يعرّف بالكتلة الذرية النسبية لأن الوزن الذري يتضمن قوة تمارس في مجال الجاذبية، تقاس بوحدات القوة.

ما هو أثقل المعادن من حيث الكثافة

الأوزميوم والإيريديوم هي المعادن الأكثر كثافة. بعبارة أخرى، فإن ذراتها متراصّة بإحكام شديد. وبكثافة 22.6 جم / سم 3 و 22.4جم / سم 3 على التوالي، فإن الأوزميوميوم والإيريديوم يكادان يكونان ضعفي كثافة الرصاص، الذي تبلغ كثافته 11.3 جم / سم3. وقد اكتشف الكيميائي الإنجليزي سميثسون تينانت في عام 1803 الأوزميوم والإيريديوم. ونادرا ما يستخدم الأوزميوم في شكله النقي ويختلط في الغالب بمعادن كثيفة أخرى مثل البلاتين لإنتاج معدات جراحية قوية للغاية. ويستخدم الإيريديوم بشكل رئيسي كعامل تصليد للسبائك البلاتينية للمعدات التي تتحمل درجات الحرارة العالية. لا يتم مزجه بسهولة مع العناصر الأخرى وفي شكله النقي يستخدم في الآلات الحفارة، المعدات المخبرية، معدات طب الأسنان والمجوهرات. والأوزميوم أثقل من الإيريديوم رياضيا ونظريا لكن الإيريديوم أثقل من الأوزميوم تجريبيا ومخبريا. وعلى الرغم من وجود العديد من العناصر ذات قيم الوزن الذري الأعلى، إلا أن الأوزميوم والإيريديوم أثقل. ويرجع ذلك إلى أن ذراتهم تتجمع معاً بقوة أكبر في شكلهما الصلب. والسبب في ذلك هو أن مداراتها الإلكترونية f يتم ضغطها عند n

5 وn

6. وتشعر المدارات بجذب النواة الموجبة الشحنة بسبب ذلك، لذا فإن حجم الذرة يقل مقارنة بالوزن فتزيد الكثافة. وتلعب التأثيرات النسبية دورًا أيضًا. تدور الإلكترونات في هذه المدارات حول النواة الذرية بسرعة تزيد كتلتها الظاهرة. عندما يحدث هذا، يتقلص المدار s.

ما هو أثقل المعادن من حيث الكتلة الذرية

أثقل عنصر طبيعي هو البلوتونيوم عدده الذري 94 وكتلته الذرية 244 وهو عنصر مشع يستخدم كمتفجر في الأسلحة النووية. حيث أن التفجير الكامل للكيلوغرام من البلوتونيوم ينتج انفجاراً مساوياً للانفجار الناتج عن حوالي 20.000 طن من المتفجرات . ويعادل كيلوجرام واحد من البلوتونيوم 22 مليون كيلوواط / ساعة من الطاقة الحرارية، لذا فإن البلوتونيوم مهم جدا للطاقة النووية حتى أنه أهم من اليورانيوم، غير أنه نادر وتخصيبه يكون أصعب. ثم تأتي بعد البلوتونيوم المعادن الثقيلة الأخرى من حيث الكتلة الذرية وهي اليورانيوم (العدد الذري 92 ، الكتلة الذرية النسبية 238.289) ، الراديوم (العدد الذري 88 ، الكتلة الذرية 226.254) والرادون (العدد الذري 86 ، الكتلة الذرية وفي (222 وفي المقابل نجد الأوغانسون أو الآنون أوكتيوم وعدده الذري 118 أمّا كتلته الذرية فتصل إلى 294 وهو العنصر الأثقل على الجدول الدوري ، لكنه عنصر اصطناعي افتراضي لا يمكن ملاحظته في الطبيعة، ففي 9 أكتوبر 2006 ، أعلن الباحثون في المعهد المشترك للأبحاث النووية (JINR) في دوبنا، روسيا ، أنهم اكتشفوا بشكل غير مباشر ununoctium-294 من تصادمات ذرات californium-249 وأيونات الكالسيوم -49 وتم الاعتراف به بشكل رسمي عام 2016 وأضيف إلى الجدول الدوري للعناصر. اقترح المتعاونون من المعهد المشترك للأبحاث النووية ومختبر لورانس ليفرمور الوطني اسم oganesson (Og) للعنصر 118 تكريما للفيزيائي الروسي الذي قاد الفريق الذي قام أولا بتجميع العنصر” يوري أوغانسون”.

المراجع

1. مختبر لوس ألاموس الوطني (2001).
2. شركة الهلال للكيماويات (2001).
3. كتيب لانج للكيمياء (1952).