Перейти к содержанию

Самые твердые металлы в мире

Самые твердые металлы в мире

Каждая из добавок, будь то хром, никель или ванадий, отвечают за определенное качество. А вот для прочности добавляют титан – получаются самые твердые сплавы.

По одной версии, металл получил свое название от Титанов, могучих и бесстрашных детей богини Земли Геи. Но по другой версии, серебристое вещество названо в честь королевы фей Титании.

Титан открыли немецкий и английский химики Грегор и Клапрот независимо друг от друга с разницей в шесть лет. Произошло это в конце 18-го века. Вещество тут же заняло место в периодической системе Менделеева. Спустя три десятилетия был получен первый образец металлического титана. И довольно долго металл не использовали из-за его хрупкости. Ровно до 1925 года – именно тогда, после ряда опытов, иодидным методом был получен чистый титан. Открытие стало настоящим прорывом. Титан оказался технологичным, на него тут же обратили внимание конструкторы и инженеры. И сейчас металл из руды получают, в основном, магниетермический способом, который предложили в 1940 году.

Титан - самый твёрдый используемый металл

Если затрагивать физические свойства титана, то можно отметить его высокую удельную прочность, прочности при высоких температурах, маленькую плотность и коррозийную стойкость. Механическая прочность титана в два раза выше прочности железа и в шесть – алюминия. При высоких температурах, где легкие сплавы уже не работают (на основе магния и алюминия), на помощь приходят титановые сплавы. К примеру, самолет на высоте в 20 километров развивает скорость в три раза выше, чем скорость звука. И температура его корпуса при этом около 300 градусов по Цельсию. Нагрузки такие выдерживает только титановый сплав.

По распространенности в природе металл занимает десятое место. Титан добывают в ЮАР, России, Китае, Украине, Японии и Индии. И это далеко не полный перечень стран.

Твердые металлы с наибольшей плотностью

Одними из самых твердых металлов, так же, являются осмий и иридий. Это вещества из платиновой группы, у них самая высокая, почти одинаковая, плотность.

Иридий открыли в 1803 году. Обнаружил металл химик из Англии Смитсон Теннат, во время исследования природной платины из Южной Америки. Кстати, с древнегреческого «иридий» переводится как «радуга».

Иридий - редкий и твердый металл на планете

Самый твердый металл добыть довольно сложно, поскольку в природе его почти нет. И часто металл находят в метеоритах, которые упали на землю. По словам ученых, на нашей планете содержание иридия должно быть намного больше. Но из-за свойств металла – сидерофильности – он находится на самой глубине земных недр.

Иридий довольно сложно обработать и термическим, и химическим способом. Металл не вступает в реакцию с кислотами, даже сочетаниями кислот при температуре меньше 100 градусов. При этом, вещество подвержено процессам окисления в царской водке (это смесь соляной и азотной кислот).

Интерес, как к источнику электрической энергии, представляет изотоп иридия 193 m 2. Поскольку период полураспада металла составляет 241 год. Нашел широкое применение иридий в палеонтологии и промышленности. Его используют при изготовлении перьев для ручек и определение возраста разных слоев земли.

А вот осмий открыли на год позже, чем иридий. Этот твердый металл нашли в химическом составе осадка платины, которая была растворена в царской водке. И название «осмий» получилось из древнегреческого слова «запах». Металл не подвержен механическому воздействию. При этом, один литр осмия в разы тяжелее, чем десять литров воды. Впрочем, это свойство пока осталось без применения.

Осмий - один из самых твёрдых металлов

Осмий добывают на американских и российских рудниках. Богато его месторождение и в ЮАР. Довольно часто металл находят в железных метеоритах. Для специалистов представляет интерес осмий-187, который экспортируется только из Казахстана. С его помощью определяют возраст метеоритов. Стоит отметить, что всего один грамм изотопа стоит 10 тысяч долларов.

Ну а используют осмий в промышленности. И не в чистом виде, а в виде твердого сплава с вольфрамом. Производят из вещества лампы накаливания. Осмий является катализатором при изготовлении нашатырного спирта. Редко из металла изготавливают режущие части для нужд хирургии.

Самый твердый металл из чистых

Хром - очень твёрдый и прочный металл

Самый твердый металл в мире — вольфрам

Вольфрам – это химический элемент, самый твердый, если рассматривать его в ряду с другими металлами. Его температура плавления необычайно высока, выше – только у углерода, но это не металлический элемент.

Но природная твердость вольфрама в то же время не лишает его гибкости и податливости, что позволяет выковывать из него любые необходимые детали. Именно его гибкость и теплоустойчивость делает вольфрам идеально подходящим материалом для выплавки мелких деталей осветительных приборов и деталей телевизоров, например.

Вольфрам - самый твердый металл в мире

Используется вольфрам и в более серьезных областях, например, оружестроении — для изготовления противовесов и артиллерийских снарядов. Этим вольфрам обязан высокому показателю плотности, что делает его основным веществом тяжелых сплавов. Плотность вольфрама близка по показателю к золоту – всего несколько десятых составляют разницу.

Самый дорогой драгоценный металл в мире

Важно: из лабораторно получаемых металлов в список вошли только 2 — самый дорогой и наиболее востребованный. Остальные места заняли природные благородные металлы.

10 место. Серебро. От 0,6 $ за 1 грамм

Относительно недорогой и широко востребованный благородный металл. Известен с давних времен, так как часто встречается в самородном виде — древним людям не приходилось выплавлять серебро из руд.

Интересно: встречаются очень большие самородки серебра. Крупнейший из них весил 1420 кг и был найден в Чили.

Металл используется в электронике, ювелирной промышленности, для чеканки монет и как покрытие для зеркал. Областей, в которых используется серебро, становится все больше — этот металл используется не только в одиночку, но и в составе различных сплавов. Антибактериальные свойства серебра используются на космических станциях: с помощью этого металла очищают воду. В Японии при помощи серебра очищают воздух, а в кондитерской промышленности металл используется для украшения десертов (он известен как добавка Е174). Самые большие запасы серебра находятся в Австралии, Польше, США, Мексике, Китае.

Самые твердые металлы в мире

9 место. Рений. 2,5-5 $ за 1 грамм

Металл серебристо-белого цвета, широко используемый в химической и электронной промышленности, медицине и металлургии. Рений плотный, плавится при высоких температурах, достаточно пластичен. Благодаря своим свойствам очень востребован: из рения делают сопла реактивных двигателей, он используется при синтезе бензина высокооктановых марок. Добывают этот металл в основном из молибденовой и медной руды: чтобы получить 100 грамм рения, перерабатывают около 200 тонн руды. Большие месторождения находятся в Чили, России, США.

Существует такой процесс, как «ренирование». В отличие от хромирования и цинкования, он менее известен, но его эффективность высока. Рениевые покрытия защищают от действия щелочей, кислот, сернистых соединений. В баках, изготовленных из стальных листов с покрытием рения, перевозят соляную кислоту.

8 место. Осмий. От 12 $ за 1 грамм

Металл голубовато-серебристого цвета, обладает сильно выраженным неприятным запахом. Этот резкий, неприятный, раздражающий запах напоминает смесь хлорки и чеснока, именно благодаря ему металл и получил своей название, ведь «osme» переводится с греческого как «запах». Этот плотный и при этом хрупкий металл встречается в естественном сплаве с иридием, в чистом виде в природе его нет. Его находят в составе железных метеоритов.

Так как в земных недрах металла мало и он рассеян, осмий используют только в самых необходимых случаях — там, где он дает значительный эффект при небольших затратах. Например, осмий применяется в фармакологии для производства лекарства кортизона, еще его используют в качестве катализатора реакций в химической промышленности. Места добычи — Канада, Колумбия, Россия, США.

7 место. Палладий. Около 15 $ за 1 грамм

Серебристо-белый металл с прекрасными характеристиками — легкоплавкий, легкий, пластичный, хорошо полируется, коррозии практически не поддается. Самый гибкий из всех платиновых металлов. Благодаря своим свойствам и невысокой цене все больше используется в ювелирном деле: из палладия мастера создают самые разнообразные изделия, экспериментируют с дизайном украшений. Палладий включают в состав сплавов для промышленности и медицинской отрасли, из него чеканят монеты, его используют для антикоррозийных покрытий. Крупнейшие месторождения палладия находятся в Южной Африке и России, также он встречается в метеоритах (3-8 грамм палладия на тонну метеоритного вещества).

Палладий, как и платина, борется с раковыми клетками и замедляет их рост. Однако в отличие от платины, токсичность палладия меньше почти в десять раз. Препараты на основе этого металла проходят клинические испытания.

6 место. Иридий. Около 17 $ за 1 грамм

Металл с особенными свойствами — он твердый и одновременно хрупкий, обладает высокой стойкостью к коррозии и высокой температурой плавления. Тяжелый, плотный, серебристо-белый, внешне напоминает олово. Этот материал практически нигде не используют в одиночку, его вводят в состав различных сплавов. Он применяется при изготовлении лабораторных весов, эталонов длины и веса, медицинского инструментария. Используется в стоматологии и биомедицине.

При создании украшений платину часто объединяют с иридием, тогда изделия получаются более твердыми и износостойкими. Если к платине добавить 10% иридия, то такой сплав станет в три раза тверже относительно мягкой платины. Украшения из такого сплава не только долговечны, но и очень красивы. Главные месторождения иридия расположены в ЮАР. За целый год в мире используется около тонны металла, причем две трети этого объема — в химической промышленности.

Интересно: существует гипотеза, что именно иридий стал причиной гибели динозавров. Дело в том, что более 60 млн назад на Землю упал метеорит с высоким содержанием иридия и других платиноидов. Некоторые ученые считают, что при контакте с хлором металл начал выделять токсин. Еще существует мнение, что динозавры погибли из-за огромного количества металлов в воздухе — пыль от столкновения покрыла Землю на несколько дней

Самые твердые металлы в мире

5 место. Родий. От 30 $ за 1 грамм

Благородный металл, относится к платиновой группе. Родий твердый, обладает сильным блеском и выраженными отражающими свойствами, он стоек к окислению и высоким температурам. Именно родий используют для финального покрытия ювелирных изделий. Считается редким материалом — за год во всем мире добывают около 30 тонн. Крупнейшие месторождения расположены в Канаде, России, Колумбии, ЮАР, Мексике.

Родирование защищает от окисления и потускнения, дает дополнительный блеск. Покрытое родием изделие может иметь оттенок от светло-серого до черного. Оттенок зависит от применяемой технологии и металла, на который наносят покрытие (серебро или золото).

Металл применяется при производстве зеркал и фар автомобилей, при изготовлении ядерных реакторов. Большая часть добытого в мире материала идет на производство автомобильных катализаторов. Спрос на металл постоянно растет, ученые находятся в поиске равноценных заменителей, ведь природные запасы родия невелики.

4 место. Золото. От 35 $ за 1 грамм

Самый знаменитый драгоценный металл, в природе встречается только в чистом виде. Ковкий и достаточно прочный, стойкий к коррозии — характеристики золота превосходны, поэтому оно так часто используется ювелирами и специалистами других областей. Только представьте: один грамм золота можно растянуть в ультратонкую струну длиной более двух километров! Золото применяется в стоматологи, электронной промышленности, его добавляют в состав специальной оболочки в нейтронной бомбе. Среди самых крупных стран-золотодобытчиков — Китай, Австралия, США.

3 место. Платина. Около 60 $ за 1 грамм

В отличие от золота, в чистом виде в недрах не встречается, только в естественных соединениях с другими металлами. Широко используется в ювелирной сфере, применяется в медицине, из нее чеканят инвестиционные монеты. Пластичный, плотный серебристо-белый металл с особенным блеском, тугоплавкий — чтобы добыть 10 грамм чистой платины, нужно переработать 3 тонны руды. Самые крупные страны-добытчики этого благородного материала — Канада, Россия, ЮАР, США.

Интересный факт: платину по достоинству оценили не сразу. Только в середине 18 века люди поняли ценность платины, а до этого фальшивомонетчики использовали этот металл, чтобы подделывать золотые и серебряные монеты. При равном объеме платина тяжелее, с ее помощью утяжеляли монеты.

2 место. Осмий-187. 200 000 $ за 1 грамм

Самое плотное вещество на планете, при этом хрупкое. Используется в медицинских исследованиях как катализатор химических реакций. Получение Осмия-187 искусственным путем сложное и долгое — эта работа длится около 9 месяцев. Материал очень редкий, на мировом рынке его продает только Казахстан.

Самые твердые металлы в мире

1 место. Калифорний-252. От 6 500 000 $ за 1 грамм

Своим названием этот материал обязан месту, где его искусственно получили — Калифорнийскому университету. Впервые Калифорний был добыт в лаборатории в 1950 году, на сегодняшний день годовой объем производства этого металла около 40 микрограмм. Период полураспада изотопа — 2,6 года.

Всего существует 17 изотопов Калифорния, самый дорогой и востребованный — изотоп-252. Он применяется в научных экспериментах, в лучевой терапии опухолей, при поиске запасов золота и нефти в недрах земли, а энергия одного грамма материала может заменить энергию атомного реактора. Впечатляет? Стоимость изотопа на мировом рынке не менее эффектна: есть данные, что цена грамма достигала 10 миллионов долларов.

7 самых тяжелых элементов на Земле | По атомной массе

Самые твердые металлы в мире

Мы должны быть более конкретными, когда говорим о том, насколько тяжелый элемент. Есть два возможных способа определения «самых тяжелых» элементов — на основе их плотности или атомной массы.

Самый тяжелый элемент с точки зрения плотности можно определить как массу на единицу объема, которая обычно измеряется в граммах на кубический сантиметр или килограммах на кубический метр.

Самым плотным природным элементом на Земле является осмий. Это блестящее вещество имеет плотность 22,59 г / см3, чуть больше, чем у иридия.

Другой способ взглянуть на тяжесть — это атомный вес, средняя масса атомов элемента. Стандартная единица атомной массы составляет одну двенадцатую от массы одного атома углерода-12.

Это фундаментальное понятие в химии, потому что большинство химических реакций происходит в соответствии с простыми числовыми соотношениями между атомами. Ниже мы перечислили 7 самых тяжелых элементов, найденных на Земле в соответствии с их атомными массами.

Примечание: мы не упомянули элементы, свойства которых неизвестны или еще не подтверждены, такие как московия, флеровия, нихония и мейтнерия.

7. Резерфордий

Резерфордий

Атомная масса: 267

Резерфордий (Rf) был первым сверхтяжелым элементом, который был обнаружен [в 1964 году]. Он очень радиоактивен, и его самый стабильный изотоп 267Rf имеет период полураспада около 78 минут.

Резерфордий — это искусственный элемент, созданный в лаборатории путем бомбардировки калифорния-249 ядрами углерода-12. Всего было зарегистрировано 16 изотопов с атомными массами между 253 и 270. Большинство из них быстро распадаются через пути самопроизвольного деления.

Ожидается, что этот элемент будет твердым при нормальных условиях и предположительно будет иметь химические свойства, подобные гафнию. Он был создан только в незначительных количествах и используется только для научных исследований.

6. Дубний

Dubnium

Атомная масса: 268

Дубний (Db) — радиоактивный элемент, впервые синтезированный в 1968 году в Объединенном институте ядерных исследований, Россия. Он имеет семь признанных изотопов, из которых наиболее стабильным является 268Db с периодом полураспада 32 часа.

Дубний можно получить бомбардировкой калифорния-249 азотом или америция-243 неоном. Ограниченный анализ химии Дубния подтвердил, что этот элемент ведет себя больше как ниобий, а не тантал, нарушая периодические тенденции.

Поскольку элемент не найден в природе свободным и не создан в больших количествах в лаборатории, у него нет других применений, кроме научных исследований.

5. Сиборгиум

Seaborgium

Атомная масса: 269

Seaborgium (Sg) был впервые синтезирован в 1974 году в лаборатории Лоуренса в Беркли, штат Калифорния. Исследовательская группа подвергла бомбардировке калифорний-249 ядрами кислорода-18 для получения сиборгия-263.

Это радиоактивный элемент, чей самый стабильный изотоп (269Sg) имеет период полураспада около 14 минут. Только несколько атомов сиборгия когда-либо были произведены, и его использование исключительно для научных исследований.

Небольшое исследование, проведенное на этом синтетическом химическом элементе, указывает на то, что сиборгий является плотным тяжелым металлом в нормальных условиях.

В 2014 году японские исследователи впервые установили химическую связь между атомом углерода и сиборгием, открывая новые двери для анализа влияния относительности Эйнштейна на структуру периодической таблицы.

4. Борий

Bohrium

Атомная масса: 270

Bohrium (Bh) — это искусственно созданный радиоактивный элемент, названный в честь известного физика Нильса Бора. Он синтезируется путем бомбардировки висмута ионами хрома.

Поскольку он очень быстро разлагается за счет испускания альфа-частиц (период полураспада 270Bh составляет 61 секунду), изучать этот элемент очень сложно.

Борий не встречается в природе, и только несколько атомов были получены до настоящего времени. Возможно, он никогда не будет изолирован в наблюдаемых количествах.

3. Хассий

Hassium

Атомная масса: 270

Обнаруженный немецкими физиками в 1984 году, калий (Hs) является одним из самых тяжелых и плотных элементов периодической таблицы. Все 9 изотопов элемента имеют очень короткие периоды полураспада: самый стабильный (270Hs) имеет период полураспада 10 секунд.

Пока что получено всего несколько атомов хасция. Таким образом, его свойства еще не известны. Хотя точная температура плавления, температура кипения и плотность не подтверждены, элемент считается твердым при комнатной температуре.

Этот радиоактивный переходный металл может реагировать с другими элементами [своей группы], если он производится в больших количествах. На данный момент он не имеет коммерческого использования, кроме научных исследований.

2. Tennessine

Tennessine

Атомная масса: 294

Tennessine (Ts) является вторым наиболее тяжелым известным элементом, обнаруженным российско-американским коллаборацией в 2010 году. Это радиоактивный, искусственно произведенный элемент. Хотя его классификация неизвестна, ожидается, что он будет надежным.

Теннессин был получен реакцией синтеза кальция-48 с берклием-249. Во всех проведенных экспериментах его атомы длились десятки и сотни миллисекунд.

Использование tennessine ограничено исследовательскими целями из-за его незначительного производства. Его самый стабильный изотоп (294Ts) имеет период полураспада около 80 миллисекунд, который распадается из-за альфа-распада.

1. Оганесон

Оганесон

Атомная масса: 294

Впервые синтезированный в 2002 году, Oganesson (Og) — самый тяжелый элемент периодической таблицы. Этот высокорадиоактивный элемент является членом группы благородных газов. Удивительно, но это первый благородный газ, который химически реактивен.

С 2005 года было идентифицировано только 6 атомов Oganesson. Он проявляет очень необычные физические и химические свойства, большинство из которых еще недостаточно изучены.

Поскольку Oganesson очень нестабилен (с периодом полураспада около 0,89 миллисекунд) и не происходит естественным путем, почти нет причин для рассмотрения его опасности для здоровья.

Тяжелый элемент природного происхождения: Уран

Самые твердые металлы в мире

Урановое стекло светится под ультрафиолетовым светом | Предоставлено: Wikimedia Commons.

Атомная масса: 238,0289

На протяжении более 6 десятилетий уран (U) использовался в качестве богатого источника концентрированной энергии. Это самый тяжелый элемент в земной коре, он встречается в 500 раз чаще, чем золото, и в 40 раз чаще, чем серебро.

Хотя уран является радиоактивным элементом, скорость его распада значительно ниже, чем у других элементов, связанных с радиоактивностью. Его наиболее естественная форма (уран-238) имеет период полураспада около 4,5 миллиардов лет.

Уран в основном используется в качестве ядерного топлива для производства электроэнергии на атомных электростанциях. Один килограмм урана-235 может генерировать около 80 тераджоулей энергии, что эквивалентно энергии, генерируемой 3000 тонн угля.

Это чрезвычайно токсичный элемент: прием соединений шестивалентного урана может привести к повреждению иммунной системы и врожденным дефектам.

Источник https://uznayvse.ru/interesting-facts/samyiy-tverdyiy-metall-v-mire.html

Источник https://russam.ru/stati/o_juvelirnyh_izdelijah/p18883-samyj_dorogoj_dragotsennyj_metall_v_mire/

Источник https://new-science.ru/7-samyh-tyazhelyh-elementov-na-zemle-po-atomnoj-masse/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.