لیست سنگین ترین فلزات دنیا

جدول تناوبی عناصر مختلفی دارد. از 118 عنصر، 95 عنصر، فلز در نظر گرفته می‌شوند. به غیر از شیمیدان‌ها، ممکن است اکثر ما برای نام بردن بیش از 10 مورد از آن‌ها، مشکل داشته باشیم! هر فلز مقادیر خاص خود را برای طیف وسیعی از خواص مختلف دارد. سوالات جذابی در رابطه با این فلزات همیشه وجود دارد. اینکه گرانترین فلز دنیا چیست؟ سبکترین و سنگین ترین فلز دنیا چیست؟ و بسیاری دیگر از سوالات که همیشه پرسش‌گران بسیار زیادی دارد.

در ادامه می‌خواهیم به شما بگوییم که 10 تا از سنگین ترین فلزات جهان، از نظر چگالی و وزن اتمی، کدامند؟

برخی از این رتبه بندی‌ها ممکن است شما را شگفت زده کند. به عنوان مثال، آیا سرب واقعاً یکی از 10 فلز برتر چگال نیست؟ نه نیست. اما یکی از سنگین‌ترین‌هاست. بیایید در مورد چگالی، وزن اتمی و چگونگی اندازه‌گیری فلزات مختلف صحبت کنیم.

چگالی در مقابل وزن اتمی

هنگام بحث درباره فلزات سنگین، دو عامل متفاوت وجود دارد که ممکن است تقریباً مشابه به نظر برسند، چگالی و وزن اتمی. آن‌ها اندازه گیری‌های مختلفی دارند و در واحدهای مختلف اندازه‌گیری می‌شوند.

چگالی، جرم در واحد حجم است. چگالی بر حسب گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm^3) یا کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m^3) اندازه‌گیری می‌شود. چگالی یک فلز بر نحوه تعامل فلزات مختلف در موقعیت‌های مختلف تأثیر می‌گذارد. برای مثال، بسیاری از انواع فلزات در آب فرو می‌روند، زیرا فلز چگالی بالاتری نسبت به آب دارد. و چند فلز مانند پتاسیم در واقع در آب شناور می‌شوند زیرا چگالی کمتری نسبت به آب دارند.

وزن اتمی به عنوان میانگین جرم اتم‌های یک عنصر تعریف می‌شود. واحدهای وزن اتمی بدون بعد و بر اساس یک دوازدهم (0.0833) وزن اتم کربن 12 در حالت پایه آن است. به عبارت دیگر، یک اتم کربن 12 دارای ارزش 12 واحد جرم اتمی است. وزن اتمی بیشتر به عنوان جرم اتمی نسبی شناخته می‌شود تا از سردرگمی جلوگیری شود زیرا جرم اتمی با وزن اتمی یکسان نیست. وزن به نیرویی اشاره دارد که در داخل یک میدان گرانشی اعمال می‌شود و سپس با واحدهای نیرو مانند نیوتن اندازه‌گیری می‌شود.

بیایید با یک زبان ساده‌تر این دو مفهوم را مورد بررسی قرار دهیم. در فیزیک و شیمی، چگالی و وزن اتمی دو مفهوم متفاوت هستند:

1. وزن اتمی (Atomic Weight): وزن اتمی یا همچنین معروف به جرم اتمی (Atomic Mass) واحدی است که برای نشان دادن جرم اتمی یک عنصر شیمیایی استفاده می‌شود. وزن اتمی بیانگر جرم متوسط اتم هسته‌ای است که در یک نمونه خلوص بالا از عنصر به دست می‌آید. وزن اتمی از واحدی به نام “یونیت” تشکیل شده است که به اختصار “u” نمایش داده می‌شود.

2. چگالی (Density): چگالی یک خاصیت فیزیکی است که نسبت جرم یک جسم به حجم آن را نشان می‌دهد. چگالی معمولاً به واحد گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³) یا کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³) اندازه‌گیری می‌شود.

بنابراین، وزن اتمی و چگالی دو مقیاس متفاوت برای مشخص کردن ویژگی‌های مختلف عناصر شیمیایی هستند. وزن اتمی به جرم اتمی عنصر اشاره دارد، در حالی که چگالی به نسبت جرم به حجم بیان می‌شود.

اکنون که بین این دو ویژگی تمایز قائل شدیم، اجازه دهید نگاهی به 10 فلز با بالاترین معیارهای هر کدام بیاندازیم.

سنگین‌ترین فلز طبیعی از نظر جرم اتمی، اورانیوم است که جرم اتمی آن 238.03 واحد جرم اتمی (u) است. با این حال، اگر سنگین‌ترین عنصر پایدار شناخته شده را در نظر بگیریم، اوسمیوم با جرم اتمی 190.23 u است. اوسمیم یک فلز بسیار متراکم و سنگین است. توجه به این نکته مهم است که ممکن است عناصر مصنوعی یا ناپایدار سنگین‌تری در آزمایشگاه‌ها ایجاد شوند، اما به طور طبیعی وجود ندارند.

10 مورد از متراکم ترین فلزات

10. جیوه: 13.546 گرم بر سانتی‌متر مکعب

جیوه (Mercury) یا عنصر شماره 80 با نماد شیمیایی Hg، یک فلز سنگین است که در جدول تناوبی قرار دارد. جیوه یکی از عناصر شیمیایی است که در حالت طبیعی به صورت مایع و قابل روان شدن است. در دمای اتاق، جیوه در وضعیت مایع قرار دارد و دارای رنگ نقره‌ای سفید است.

ویژگی‌های جالب جیوه عبارتند از:

– نقطه ذوب بسیار پایین: جیوه با نقطه ذوب حدود -38.8 درجه سانتی‌گراد یکی از فلزات با پایین‌ترین نقطه ذوب است.
– قابلیت پاراژیسم: جیوه در شرایط خاص، از جمله تغییر در دما و فشار، می‌تواند به حالت جامد تبدیل شود و به عنوان یک پاراژیست عمل کند.
– خاصیت پراکندگی: جیوه به دلیل ویژگی‌های خود، می‌تواند در سایر مواد به راحتی پراکنده شود.

جیوه در گذشته در برخی برنامه‌های صنعتی و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گرفت. با این حال، به دلیل خطرات سمیت آن برای انسان و محیط زیست، استفاده از جیوه به شدت محدود شده است. این فلز بیشتر در فشارسنج‌ها، دماسنج‌ها و سایر ابزارهای علمی استفاده می‌شود. در هدایت الکتریسیته بسیار مفید است و بخار جیوه در مواردی مانند چراغ‌های خیابان، علائم تبلیغاتی و لامپ‌های فلورسنت استفاده می‌شود.

9. اَمریسیوم: 13.67 گرم بر سانتی‌متر مکعب

فلز امریسیوم (Am)، یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد “Am” و عدد اتمی 95 قرار دارد. نام امریسیوم از واژه “امریکا” اشاره می‌کند، زیرا در سال 1945 در ایالات متحده آمریکا برای اولین بار تولید شد.

امریسیوم یک فلز مصنوعی است و نسبتاً نادر است. جرم اتمی آن حدود 243 گرم بر مول است. امریسیوم از لحاظ خواص شیمیایی شبیه به فلزات پرومتیوم و یوریوم است. این فلز در موارد خاصی از جمله به عنوان منبع اشعه گاما در آزمایشات پزشکی و همچنین برای تحقیقات هسته‌ای استفاده می‌شود.

لطفاً توجه داشته باشید که امریسیوم به دلیل ویژگی‌های خطرناک و سمیت بالا، نیازمند بررسی و مدیریت دقیق استفاده‌ها و محدودیت‌های قانونی می‌باشد. استفاده از امریسیوم باید تحت نظارت و هدایت کارشناسان متخصص صورت گیرد.

8. اورانیوم: 18.95 گرم بر سانتی‌متر مکعب

اورانیوم (U)، یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد “U” و عدد اتمی 92 قرار دارد. اورانیوم یک فلز سنگین و قلبی است که در طبیعت به صورت خاکستری تیره و درخشان یافت می‌شود. اورانیوم، یکی از عناصر پراهمیت در زمین است و در معادن اورانیوم و سنگ‌های فسیلی مانند آهن‌سنگ و شیل وجود دارد. این عنصر در سوخت هسته‌ای و صنعت هسته‌ای کاربردهای فراوانی دارد.

اورانیوم نیز ظاهر خاکستری مایل به نقره‌ای دارد و به عنوان فلز اکتینید از آن یاد می‌شود. اورانیوم بیشتر در ارتش برای سلاح‌های نفوذی با چگالی بالا استفاده می‌شود. در سرعت برخورد بالا، این پرتابه‌های اورانیوم ضعیف شده و سایر آلیاژها دارای چنان سرعت، سختی و چگالی هستند که می‌توانند صدمات زیادی به اهداف زرهی وارد کنند. صفحات زرهی روی تانک‌ها نیز با روکش اورانیوم ضعیف شده سخت می‌شوند.

7. طلا: 19.32 گرم بر سانتی‌متر مکعب

همه با فلز زرد روشن آشنا هستند، اما در خالص‌ترین شکل آن، کمی زرد مایل به قرمز به نظر می‌رسد. با وجود تراکم، نرم و چکش خوار است. طلا به دلیل نرمی شکل خالص آن در جواهرات زیادی استفاده می‌شود. بسیاری از اوقات، برای تغییر شکل‌پذیری و سختی، با فلزات دیگر آلیاژ می‌شود. یکی از مهمترین کاربردهای طلا در الکترونیک است. طلا کانکتورهای الکتریکی بدون خوردگی را در دستگاه‌های الکتریکی مانند رایانه ایجاد می‌کند.

6. تنگستن: 19.35 گرم بر سانتی‌متر مکعب

تنگستن (Tungsten)، که با نام ولفرام (W) نیز شناخته می‌شود، یکی از عناصر شیمیایی در جدول تناوبی است. با نماد “W” و عدد اتمی 74 قرار دارد. تنگستن یک فلز سخت و سنگین است که در دماهای بالا به صورت جامد و براق و درخشان وجود دارد. تنگستن خواص و ویژگی‌های مهمی دارد که آن را برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار می‌دهند. برخی از ویژگی‌های تنگستن عبارتند از:

– سختی بالا: تنگستن یکی از فلزات سخت‌ترین است و سختی آن در مقایسه با بسیاری از فلزات دیگر بسیار بالاست. به همین دلیل، استفاده از تنگستن در صنایعی که نیاز به مواد با مقاومت بالا در برابر خراشیدگی دارند مفید است.

– دارای نقطه ذوب بالا: تنگستن دارای نقطه ذوب بسیار بالایی است که حدود 3،410 درجه سانتی‌گراد است. این ویژگی آن را برای استفاده در فرآیندهای با دماهای بالا، مانند الکترودها و فرآیندهای حرارتی، مناسب می‌کند.

– مقاومت شیمیایی: تنگستن دارای مقاومت شیمیایی بالا در برابر خوردگی و تغییرات شیمیایی است. این ویژگی آن را برای استفاده در محیط‌هایی که با مواد شیمیایی تعامل دارد، مناسب می‌کند.

5. پلوتونیوم: 19.84 گرم بر سانتی‌متر مکعب

پلوتونیوم (Plutonium) یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد Pu و عدد اتمی 94 قرار دارد. این عنصر به نام سیارهٔ کوتولهٔ نُبتونیوم که در اساطیر رومی وجود دارد نامگذاری شده است. پلوتونیوم یک فلز سنگین و سمی است که در شرایط استاندارد به صورت جامد در دمای اتاق وجود دارد.

پلوتونیوم در سال ۱۹۴۰ توسط عالمان رابرت اوپنهایمر، گلن سیبورگ و جوزف کندی در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی تهیه شد. این عنصر از لحاظ شیمیایی بسیار نادر و با ارزش است و بیشتر به‌صورت مصنوعی در آزمایشگاه تولید می‌شود.

پلوتونیوم دارای خواص هسته‌ای مناسبی برای استفاده در سلاح‌های هسته‌ای و همچنین به‌عنوان سوخت سازماندهی شده در نیروگاه‌های هسته‌ای استفاده می‌شود. این عنصر برای تولید انرژی هسته‌ای و تحقیقات علمی نیز کاربردهای دیگری دارد.

مهم‌ترین ایزوتوپ‌های پلوتونیوم عبارت‌اند از پلوتونیوم-۲۳۹، پلوتونیوم-۲۴۰، پلوتونیوم-۲۴۱ و پلوتونیوم-۲۴۴ که به ترتیب درصد وجود بالایی در ترکیبات پلوتونیوم دارند.

4. نپتونیوم: 20.2 گرم بر سانتی‌متر مکعب

نپتونیوم (Neptunium) یک عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نماد Np و عدد اتمی 93 قرار دارد. این عنصر به نام سیارهٔ نپتون که در اساطیر رومی وجود دارد نامگذاری شده است. نپتونیوم یک فلز انتقالی و سمی است که در شرایط استاندارد به صورت جامد در دمای اتاق وجود دارد.

نپتونیوم برای اولین بار در سال ۱۹۴۰ توسط عالمان ادوارد مک‌میلن و فردریک سیبرگ در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی کشف شد. این عنصر از لحاظ شیمیایی نسبتاً نادر و محدودیت‌هایی در دسترسی آن وجود دارد.

نپتونیوم از نظر کاربردها به عنوان مواد سازماندهی شده در سلاح‌های هسته‌ای و به عنوان سوخت هسته‌ای در تحقیقات علمی استفاده می‌شود. همچنین، نپتونیوم در تحقیقات هسته‌ای و تولید انرژی هسته‌ای نیز کاربردهایی دارد.

مهم‌ترین ایزوتوپ‌های نپتونیوم عبارت‌اند از نپتونیوم-۲۳۸، نپتونیوم-۲۳۹، نپتونیوم-۲۴۰ و نپتونیوم-۲۴۱ که به ترتیب درصد وجود بالایی در ترکیبات نپتونیوم دارند.

3. پلاتین: 21.45 گرم بر سانتی‌متر مکعب

پلاتینیوم یک عنصر شیمیایی با علامت Pt و عدد اتمی 78 است. این فلز انتقالی در جدول تناوبی قرار دارد و برای داشتن ویژگی‌هایی مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی، نقطه ذوب بالا، و رفتار مغناطیسی و الکتریکی مناسب شناخته شده است.

پلاتینیوم یکی از گرانترین فلزات جهان است. به دلیل ویژگی‌هایش، پلاتینیوم در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای پلاتینیوم عبارتند از:

1. جواهرات: پلاتینیوم به عنوان یک فلز گرانبها و زیبا در ساخت جواهرات استفاده می‌شود. از آنجا که پلاتینیوم خورده نمی‌شود و رنگی طبیعی دارد، به خوبی در تزئینات طلافروشی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

2. صنعت جواهرسازی: پلاتینیوم در صنعت جواهرسازی به عنوان یک فلز پایه برای قرار دادن سنگ‌های قیمتی مانند الماس استفاده می‌شود. به عنوان یک فلز غیر حساس به آلرژی، پلاتینیوم برای ساخت طلاقی‌ها و سیمبل‌های مجلسی استفاده می‌شود.

3. صنعت الکترونیک: پلاتینیوم به عنوان یک ماده مقاوم در برابر حرارت و خوردگی، در تولید قطعات الکترونیکی بکار می‌رود. به عنوان مثال، از پلاتینیوم در ساخت الکترودها، رزوناتورها و تراشه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.

4. صنعت خودروسازی: پلاتینیوم به عنوان یک عامل کاتالیزور برای تصفیه گازهای خروجی موتورهای دیزلی و سوخت‌های سوزانده مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین در ساخت سیستم‌های تزریق سوخت، باتری‌های سوختی و سنسور اکسیژن خودرو نیز استفاده می‌شود.

5. صنعت شیمیایی: پلاتینیوم به عنوان یک کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی مانند تولید آمونیاک، تولید اسید نیتریک، راکتورهای هیدروژناسیون و فرآیندهای تبدیل گاز به مایع استفاده می‌شود.

این فقط برخی از کاربردهای پلاتینیوم هستند و در واقع این فلز در صنایع مختلفی مانند پزشکی، صنعت نفت، انرژی، ساعت‌سازی و غیره نیز استفاده می‌شود.

2. ایریدیوم: 22.4 گرم بر سانتی‌متر مکعب

ایریدیوم یک عنصر شیمیایی با علامت Ir و عدد اتمی 77 است. این فلز انتقالی در جدول تناوبی قرار دارد و به عنوان یکی از فلزات گرانبها با مقاومت بالا شناخته می‌شود. ایریدیوم یکی از عناصر نادر در پوسته زمین است و در وضعیت خالص به صورت خنک، سفید و براق است. از ویژگی‌های مهم ایریدیوم می‌توان به مقاومت بالا در برابر خوردگی، گرما و فشار، نقطه ذوب بالا و استحکام مکانیکی قوی اشاره کرد. ایریدیوم همچنین یکی از فلزاتی است که دارای چگالی بسیار بالایی است.

به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد ایریدیوم، در برخی صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از کاربردهای ایریدیوم عبارتند از:

1. صنعت جواهرسازی: به علت رنگ سفید و براقی که دارد، ایریدیوم به عنوان یک پوشش برای جواهرات، به خصوص جواهرات پلاتینیوم، استفاده می‌شود تا زندگی و زیبایی آن‌ها را افزایش دهد.

2. ابزارهای نوشتاری: به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و سایش، ایریدیوم در ساخت قلم‌ها و نوک‌های قلم‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3. صنعت الکترونیک: ایریدیوم در ساخت الکترودهای فرایندهای الکتروشیمیایی و سنسورهای فشار استفاده می‌شود. همچنین در تولید فیلامان‌ها و برخی قطعات الکترونیکی نیز به کار می‌رود.

4. علوم پزشکی: به علت خاصیت ضد باکتریایی و بی‌سابقه ایریدیوم، در صنایع پزشکی مانند تولید ابزارها و پروتزهای دندانی، ابزارهای جراحی و ایمپلنت‌ها استفاده می‌شود.

5. صنعت شیمیایی: ایریدیوم به عنوان یک کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی مانند هیدروژناسیون، هیدروژناسیون انتقائی و فرآیندهای تبدیل گاز به مایع استفاده می‌شود.

همچنین، ایریدیوم در برخی برنامه‌های فضایی، ساعت‌های دقیق و ابزارهای دقیق دیگر نیز استفاده می‌شود.

1. اوسمیوم: 22.6 گرم بر سانتی‌متر مکعب

اوسمیوم (Osmium) عنصری شیمیایی با نماد Os و عدد اتمی 76 است. این فلز انتقالی در جدول تناوبی قرار دارد و به عنوان یکی از فلزات گرانبها و سخت‌ترین فلزات شناخته می‌شود. اوسمیوم در وضعیت خالص به صورت یک فلز خاکستری-سیاه، براق و بسیار سنگین ظاهر می‌شود.

ویژگی‌های اوسمیوم شامل نقطه ذوب بسیار بالا، مقاومت بالا در برابر خوردگی، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی است. به علت این ویژگی‌ها، اوسمیوم در برخی صنایع و کاربردهای مختلف استفاده می‌شود.

به عنوان مثال، کاربردهای اوسمیوم عبارتند از:

1. کاتالیزور: اوسمیوم به عنوان یک کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، به خصوص در راکتورهای هیدروژناسیون و اکسیداسیون. این فلز برای تسریع و کنترل واکنش‌های شیمیایی به کار می‌رود.

2. ابزارهای نوشتاری: به دلیل سختی و مقاومت بالای اوسمیوم، این فلز در ساخت نوک قلم‌ها و قسمت‌های مکانیکی قلم‌های قیمتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3. صنعت الکترونیک: اوسمیوم در تولید برخی از اجزای الکترونیکی استفاده می‌شود، از جمله برخی قطعات الکتریکی با قابلیت مقاومت بالا در برابر حرارت و خوردگی.

4. ابزارهای آزمایشگاهی: به دلیل خاصیت خود به عنوان یک کاتالیزور و مقاومت بالا در برابر خوردگی، اوسمیوم در تهیه برخی از ابزارها و تجهیزات آزمایشگاهی مانند سرنگ‌ها و تیوب‌های آزمایشگاهی استفاده می‌شود.

5. جواهرات: اوسمیوم به عنوان یک فلز گرانبها و منحصر به فرد، برای تزئینات و طراحی جواهرات و ساعت‌های لوکس استفاده می‌شود.

مهم است به یاد داشته باشید که اوسمیوم به دلیل گرانبهای خود و مواد سمی که شامل آن می‌شوند، در کاربردهای محدودی استفاده می‌شود و معمولاً در صنایع و زمینه‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فلزات, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 17 آبان 1402