物質最重要的參數之一是其密度。理解它是什麼很簡單：在體積相同的情況下，密度較大的物質比密度較小的物質具有更大的質量。但是這個密度取決於什麼還不完全清楚。科拉科學中心地質研究所的首席研究員費利克斯·戈爾巴采維奇分析了各種化學元素的原子參數與其密度之間的關係。
這項研究的結果發表在《以色列科學 - 技術優勢和工程物理學》上。在最一般的近似中，可以說元素周期表中化學元素的序列號越大，其密度就越高。
一種元素的主要特徵是它的原子量，即它的含有該元素一定數量的質子和中子的同位素的質量的平均值。質子和中子的質量非常接近：它們分別為 1.6723x10-27 kg 和 1.6746x10-27 kg。一個電子的質量要小三個數量級以上：9.108x10-31 kg。
即使對於重元素（例如，鉛在一個原子中有 82 個電子），它們對原子量的影響也極其微不足道，而原子量最終取決於原子核中質子和中子的總質量。然而，外殼中電子的數量、大小和形狀決定了原子相互排斥的力，因此元素的原子量與其密度沒有直接關係。
惰性氣體密度對其原子核中質子和中子總和的依賴性
但在化學元素中，有一組質子、中子和電子的數量成比例增加。這是一組惰性氣體：氦、氖、氬、氪、氙、氡。人工創造的短命元素oganesson屬於同一組。它們結構的特殊性如下：在每一個的外殼中，除了氦（這種元素有一個殼層含有兩個電子）外，含有八個電子，其餘電子殼層的結構大體相似。
由於外部電子產生的強電場，惰性氣體原子相互排斥力很大，因此即使是具有重核的氙和氡在大氣壓和室溫下也保持氣態。
科學家將每種惰性氣體的密度值與原子核中質子和中子的總和進行比較，發現在 R2 = 0.9998 的可靠性下，原子核中的質子和中子數量之間存在正比關係。同位素的核和氣體的密度。他試圖將這種方法擴展到由其他原子組成的物質，從而可以找到密度、原子的外部體積以及原子核中質子和中子的總數之間的聯繫。
元素周期表的主要部分由金屬和半金屬組成。它們的原子量和密度已被反覆測量，並在大量出版物中給出。研究人員分析了原子量（A）、密度（ρ）、原子直徑（Da）和核直徑（Dn）之間的關係。考慮到金屬原子的形狀接近球體，他計算了每個元素的原子體積與其原子核體積的比值（Vn/Va），等於直徑的立方的比例。原子和原子核（（Dn）3 /（Da）3），並揭示了該比率與物質密度之間相當明確的關係。它由方程 ρ = 1.32х(Vn/Va)х10 exp14, g/cm3 描述，線性相關係數 R2 = 0.958。
這種嚴格的依賴關係表明，物質的密度直接取決於原子核的質量和原子的極端電子殼層在空間中所佔的體積，並表明金屬原子的密集堆積。在位於金屬和非金屬之間的間隔區的半金屬和元素中觀察到與這種依賴性的偏差。它們可能是由原子形狀的非球形或原子之間的力減弱引起的。
所進行的分析普遍證實了許多元素的原子和原子核的形狀接近球形的結論，並建立了原子核的密度、質量和原子大小之間的因果關係。它開闢了估計由不同元素的原子組成的更複雜物質的密度的可能性。
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