سبک‌ترین فلز دنیا کدام است؟ + معرفی شگفت‌انگیزترین آلیاژ فلزی

وقتی صحبت از فلزات می‌شود، معمولاً تصاویری از مواد سنگین و متراکم در ذهن ما شکل می‌گیرد. اما آیا می‌دانستید که فلزاتی وجود دارند که حتی از آب هم سبک‌ترند؟ در این مطلب، به بررسی سبک‌ترین فلزات دنیا می‌پردازیم و خواهیم دید که چه چیزی آن‌ها را تا این حد خاص می‌کند.

نکات کلیدی

• لیتیم: سبک‌ترین فلز خالص، چگالی کمتری نسبت به آب دارد و به همین دلیل، روی آب شناور می‌ماند.
• پتاسیم و سدیم: این دو فلز نیز از آب سبک‌ترند، اما به شدت با آن واکنش نشان می‌دهند.

سبک‌ترین فلزات عنصری

در بین فلزات خالص، لیتیم با چگالی تنها 0.534 گرم بر سانتی‌متر مکعب، عنوان سبک‌ترین فلز را به خود اختصاص داده است. این یعنی لیتیم تقریباً نصف آب چگالی دارد. اگر لیتیم تا این حد واکنش‌پذیر نبود، به راحتی می‌توانستید یک تکه از آن را روی آب شناور ببینید.

دو عنصر فلزی دیگر نیز وجود دارند که چگالی‌شان از آب کمتر است: پتاسیم با چگالی 0.862 گرم بر سانتی‌متر مکعب و سدیم با چگالی 0.971 گرم بر سانتی‌متر مکعب. بقیه فلزات جدول تناوبی، همگی چگالی بیشتری نسبت به آب دارند.

با اینکه لیتیم، پتاسیم و سدیم به اندازه‌ی کافی سبک هستند که روی آب شناور بمانند، اما بسیار واکنش‌پذیرند. به محض قرار گرفتن در آب، شعله‌ور شده یا حتی منفجر می‌شوند!

هیدروژن، سبک‌ترین عنصر جدول تناوبی است، چرا که تنها از یک پروتون (و گاهی یک نوترون در حالت دوتریوم) تشکیل شده است. در شرایط خاصی، هیدروژن می‌تواند به شکل فلز جامد درآید که چگالی آن 0.0763 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. با این حال، هیدروژن معمولاً به عنوان یک گزینه برای عنوان "سبک‌ترین فلز" در نظر گرفته نمی‌شود، چرا که به طور طبیعی روی زمین به شکل فلز وجود ندارد.

سبک‌ترین آلیاژ فلزی

اگرچه فلزات عنصری ممکن است از آب سبک‌تر باشند، اما از برخی آلیاژها سنگین‌تر هستند. سبک‌ترین فلز، یک شبکه توری‌مانند از لوله‌های فسفر نیکل (میکرولاتیس) است که توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا، ارواین ساخته شده است. این میکرولاتیس فلزی 100 برابر از یک تکه فوم پلی استایرن (یونولیت) سبک‌تر است. یک عکس معروف، قرارگیری این شبکه را روی یک قاصدک نشان می‌دهد.

با وجود اینکه این آلیاژ از فلزاتی با چگالی معمولی (نیکل و فسفر) تشکیل شده است، اما ماده حاصل به طرز شگفت‌انگیزی سبک است. دلیل این امر، ساختار سلولی این آلیاژ است که 99.9% آن فضای خالی است. ماتریس از لوله‌های فلزی توخالی تشکیل شده که ضخامت هر کدام تنها حدود 100 نانومتر، یا تقریباً هزار برابر نازک‌تر از یک تار موی انسان است. آرایش این لوله‌ها به آلیاژ ظاهری شبیه به فنرهای یک تشک می‌بخشد. با وجود اینکه ساختار عمدتاً فضای خالی است، به دلیل نحوه توزیع وزن، بسیار قوی است. سوفی اسپانگ، یکی از محققان سازنده میکرولاتیس، این آلیاژ را با استخوان‌های انسان مقایسه می‌کند. استخوان‌ها هم به این دلیل که بیشتر توخالی هستند تا توپر، هم قوی هستند و هم سبک.