Кой е най-тежкият елемент във Вселената?
Физичните свойства на елементите са от решаващо значение – те са следствие от начина, по който са били произведени, и определят както начина, по който ги използваме, така и всяко взаимодействие във Вселената.
Та на горния въпрос има няколко добри отговора, но също така трябва да се имат предвид и много нюанси и обстоятелства. Въпросът всъщност не е толкова добре дефиниран, колкото може да изглежда.
Както сме казвали вече, тегло и маса са две различни понятия в науката. Те са свързани, разбира се, но масата е вътрешно свойство на материята, докато теглото е сила, която зависи от гравитационното поле на мястото, където го измервате. Така че за тежестта можем да се придържаме към определението за маса или пък да говорим за усещането, което имаме за даден елемент.
На много места ще откриете, че най-тежкият елемент е уранът. По-специално изотопът уран-238, който е най-разпространеният и стабилен от всички природни изотопи, често се смята за най-тежкия, който може да се намери в природата. Атомната му маса, както подсказва името, е 238, което е броят на неутроните и протоните в ядрото му – по-точно, 92 протона и 146 неутрона.
Всеки елемент с по-голям брой протони е открит, след като е създаден изкуствено в лаборатория, но се оказва, че плутоният (94 протона) – въпреки че е открит в лабораторията на Глен Т. Сиборг и неговия екип в Калифорнийския университет в Бъркли – също се среща и естествено в природата. Част от този естествен плутоний е всъщност свързан с урана. Част от него е открита в метеоритен прах, отложен на морското дъно.
И така, плутоний-244 е най-тежкият естествено срещащ се елемент, който познаваме.
Но ние сме създали и много по-големи елементи от плутония. Най-тежкият елемент, който някога е бил синтезиран, е оганесон (Og). Той има 118 протона и 176 неутрона, което прави атомна му маса 294. Получен е за първи път през 2002 г. в Обединения институт за ядрени изследвания (ОИЯИ) в Дубна, близо до Москва, и е наречен на руско-арменския ядрен физик Юрий Оганесян, който открива някои от най-тежките елементи в периодичната таблица.
Юрий Оганесян
Възможно е, разбира се, този рекорд да бъде счупен някой ден. Ядрените физици разполагат с доказателства за т.нар. магически числа – определен брой протони и/или неутрони, които правят много по-стабилни ядра от други. Тези числа са 2, 8, 20, 28, 50, 82 и 126. Последното е наблюдавано само за неутроните, но е възможно хипотетичният унбихексий със 126 протона и много повече неутрони да бъде синтезиран и да бъде стабилен. Или поне достатъчно стабилен, за да можем да го измерим.
Сега ще преместим вниманието си от масата на въпросните атоми на друга величина: тяхната плътност. Плътността е масата на единица обем. Тя е изключително полезна величина, а когато става въпрос за живия живот, тя позволява да се задават подвеждащи и шеговити въпроси като „Кое е по-тежко – 1 килограм олово или 1 килограм пера“. Килограм олово, тъй като е по-плътен, ни кара да мислим, че би трябвало да е по-тежък от килограм пера, въпреки че те имат еднаква маса.
Осмий
А плътността не увеличава с атомната маса, така че ако имате кубче уран и кубче друг елемент, уранът няма да е най-плътният елемент просто защото е с най-голяма маса. Най-плътният елемент е осмият, а веднага след него е иридият. И двата имат почти два пъти по-голяма плътност от оловото, а помежду си имат съвсем малка разлика.
Причината, поради която тези елементи са толкова плътни, е свързана с един особен баланс: те имат достатъчно висока атомна маса, но съвсем малък атомен радиус поради добре организираните електрони, така че в един определен обем можете да съберете повече атоми осмий, отколкото всеки друг известен елемент. Плътността на осмия е 22,6 пъти по-голяма от тази на течната вода.
