Zasada zachowania masy przez Lavoisiera mówi, że masa systemu musi pozostać stała w czasie. Ale, o ile mi wiadomo, nie ma podobnej zasady dla gęstości.

Czy jest więc możliwe opracowanie stopu tak gęstego jak złoto, ale wykonanego ze składników mniej gęstych niż złoto?

Niestety, najlepszym rozwiązaniem jest nadużywanie izotopów wolframu w celu wytworzenia „ciężkiego” wolframu. Potencjalną, ale niezbadaną alternatywą jest stopowy wolfram z atomem śródmiąższowym innym niż węgiel.

Nie ma sposobu, aby wyglądać wolframem lub zachowywać się jak złoto poza powierzchownością, tj. Spraypainting lub galwanizacja.

Żaden inny pierwiastek lub mieszanina pierwiastków nie może osiągnąć gęstości złota bez wymagania gęstszych składników.

Wyjaśnienie

Niestety jest tylko ograniczona liczba elementów, więc opcje są bardzo ograniczone. Zakładam, że mówiąc „mniej gęsty niż złoto” masz na myśli, nie używając żadnych pierwiastków o gęstości większej niż złoto w standardowej temperaturze i ciśnieniu oraz w ich typowo przetworzonych, czystych stanach. Posiadanie stopu o tej samej gęstości złota, ale wykonanego ze składników, które mają mniejszą gęstość niż złoto, wymagałoby bardzo szczególnych i niezwykłych właściwości tych materiałów. Gęstość monokryształów jest kontrolowana przez cztery czynniki: strukturę kryształu, masę atomową, odstępy międzyatomowe i ilość defektów punktowych.

Struktura krystaliczna

$1\%$$19.25\ \textrm{g/cc}$$19.05\ \textrm{g/cc}$

$950\ \textrm{K}$$1050\ \textrm{K}$

$19.3\ \textrm{g/cc}$

Masa atomowa

$181.95$$185.95\ \textrm{g/mol}$

$183.84\ \textrm{g/mol}$$0.25\%$$184.3\ \textrm{g/mol}$

Uran nie ma stabilnych izotopów, ale ma dwa, które utrzymują się przez miliardy lat, a konkretnie 235 i 238. Niestety są to praktycznie jedyne istniejące izotopy, i praktycznie wszystko to 238. Następny wzrost izotopu, 239, ma tylko okres półtrwania wynoszący 30 minut, więc do czasu, gdy to zrobisz, będzie już gnijący. Mimo to, to nie wystarczy wzrostu masy atomowej, aby zwiększyć ją do gęstości złota.

Warto również zauważyć, że nawet jeśli wybrałeś tę drogę, bombardowanie neutronami tworzy produkty uboczne, takie jak wodór i hel, które powodują defekty zmniejszające gęstość, takie jak wolne miejsca i puste przestrzenie, więc będziesz musiał ponownie przetworzyć materiał po jego usunięciu. Alternatywnie można przetwarzać za pomocą wirówki atomowej skonfigurowanej do przetwarzania wolframu zamiast uranu i izolować izotopy, a następnie rekombinować je do odpowiedniej średniej masy atomowej.

Wady punktowe

Więcej wolnych miejsc pracy zmniejszyłoby tylko gęstość, co oznacza, że ​​musielibyśmy zacząć od czegoś cięższego niż złoto, aby to nie zadziałało. Więcej atomów substytucyjnych wymagałoby również co najmniej jednego gęstszego składnika, ponieważ gęstość praktycznie zawsze jest zgodna z liniową regułą mieszanin w stopach, więc to też nie zadziała. Ze względu na liniową zasadę emisji mieszanin praktycznie wszystkie stopy wielometalowe są niedostępne i tylko czyste pierwiastki mają realną szansę na zbliżenie się do gęstości złota bez użycia pierwiastków o większej gęstości niż złoto.

$0.25\%$

Odstępy międzyatomowe

$0.25\%$$0.083\%$$0.00083$$411\ \textrm{GPa}$$341\ \textrm{MPa}$$50,000\ \textrm{psi}$