Содержание
Топ-10 самых тяжелых по плотности металлов
*Обзор лучших по мнению редакции expertology.ru. О критериях отбора. Данный материал носит субъективный характер, не является рекламой и не служит руководством к покупке. Перед покупкой необходима консультация со специалистом.
Наша планета богата ценными ресурсами, но есть и такие, количество которых измеряется крохами. Как ни странно, эти элементы – одни из самых востребованных в мире. В их числе и тяжелые металлы. Только представьте, 8-сантиметровый кубик тяжелейшего металла в мире весит целых 12 кг (!). Сегодня речь пойдет именно о «тяжеловесах» в мире металлов.
Топ-10 самых тяжелых по плотности металлов
| Номинация | место | Металл | Плотность |
| Топ-10 самых тяжелых по плотности металлов | 1 | Тантал | 16,64 г/см3 |
| 2 | Уран | 18,92 г/см3 | |
| 3 | Вольфрам | 19,21 г/см3 | |
| 4 | Золото | 19,85 г/см3 | |
| 5 | Плутоний | 19,85 г/см3 | |
| 6 | Нептуний | 20,48 г/см3 | |
| 7 | Рений | 21,01 г/см3 | |
| 8 | Платина | 21,44 г/см3 | |
| 9 | Иридий | 22,53 г/см3 | |
| 10 | Осмий | 22,62 г/см3 |
Тантал
Фото: Hi-Res Images ofChemical Elements, CC BY 3.0 <creativecommons.org/licenses/by/3.0>, via Wikimedia Commons
Плотность: 16,64 г/см 3
Температура плавления/кипения: 3017 0 С/5458 0 С
Очень редкий металл, но далеко не самый тяжелый в мире. В естественных условиях представляет собой серебристо-белое твердое вещество с легким синеватым оттенком (оксидная пленка). Был обнаружен в далеком 1802 году, но сразу выделить его не удалось: до 1844-го его отождествляли с другим металлом – ниобием.
Тантал – один из самых тугоплавких в мире (по этому показателю он превосходит даже самый тяжелый металл планеты) и не вступает в реакцию с воздухом: окисление его поверхности наступает только при повышении температуры воздуха до 280 0 С, что в естественных условиях невозможно.
Одной из интересных особенностей тантала считается его парамагнетизм (при попадании в магнитное поле металл намагничивается в направлении этого поля). Кроме того, тантал поражает своей устойчивостью к воздействию агрессивных сред: его поверхность не «поддается» даже 70%-ной азотной кислоте. Применяется этот необычный металл в военной отрасли (при создании боеприпасов), медицине (при производстве протезов), в атомной промышленности (при создании ядерных реакторов) и пр.
Интересный факт: несмотря на высокую прочность, тантал очень пластичен (его можно сопоставить с золотом), поэтому чистый металл очень удобен в работе.
Фото: See page for author, Public domain, via Wikimedia Commons
Плотность: 18,92 г/см 3
Температура плавления/кипения: 1132 0 С /3745 0 С
Главное и не лучшим образом характеризующее этот твердый металл отличие от других представителей рейтинга – его радиоактивность. Уран, будучи в естественных условиях, проходит долгий этап трансформации, состоящий из 14 этапов и завершающийся его преобразованием в свинец. Правда, процесс этот длится миллиарды лет.
В чистом виде уран обладает большим весом, серебристо-белым цветом, высокой пластичностью (он чуть мягче стали) и слабовыраженными парамагнитными свойствами. Уран легко окисляется при контакте с воздухом, а порошкообразное вещество самовоспламеняется при температуре около 150 0 С.
Основное и явное применение урана – ядерная промышленность. Активным «потребителем» металла считается ядерная энергетика (производство реакторов, силовых установок и пр.). В последние годы особую ставку начали делать на разработку методов добычи урана из морской воды, где концентрация твердого вещества – 3 мкг/л).
Вольфрам
Фото: Alchemist-hp (talk) (pse-mendelejew.de) (FAL or GFDL 1.2 <gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html>), via Wikimedia Commons
Плотность: 19,21 г/см 3
Температура плавления/кипения: 3422 0 С /3745 0 С
Свое довольно оригинальное название (в переводе с лат. – «волчья пена») получил оттого, что при сопровождении оловянной руды мешал выплавке олова, превращая его в пену шлака. То есть фактически пожирал как волк овцу.
Вольфрам представляет собой блестящее твердое вещество светло-серого цвета. Это – самый тугоплавкий металл на планете: температура его плавления близка к солнечной фотосфере. Кроме того, имеет самую высокую доказанную температуру кипения на планете. Правда, недавно появился «конкурент» – сиборгий с более высокой (предполагаемой) температурой плавления, но достоверно это пока неизвестно ввиду небольшой длительности существования металла.
В свое время вольфрам произвел настоящий фурор в промышленности и сегодня его используют как обязательную основу для жаропрочных сплавов. Кроме того, высокая прочность обеспечивает этому металлу широкое применение в различных сферах человеческой деятельности: его используют в авиационных двигателях, нитях накаливания, электровакуумном оборудовании и пр.
Золото
Фото: James St. John, CC BY 2.0 <creativecommons.org/licenses/by/2.0>, via Wikimedia Commons
Плотность: 19,85 г/см 3
Температура плавления/кипения: 1064 0 С /2856 0 С
Один из самых твердых металлов на земле, но при этом отличающийся невероятной пластичностью: из него можно сделать лист толщиной всего 0,1 мкм (так называемое сусальное золото). Именно по этой причине благородный желтый металл нашел достойное место в ювелирном деле. Но при этом золото имеет высокую плотность, что значительно упрощает процесс его добычи.
Золото обладает очень высоким показателям электропроводимости, что могло бы сделать этот металл незаменимым в процессе создания микросхем, но – увы: стоимость исходного сырья весьма велика, а распространенность – мала.
Золото не вступает в реакцию с кислородом и большинством элементов. Металл не поддается воздействию кислот и щелочей (исключение – царская водка, которая служит для проверки чистоты металлов). Золото – один из немногих металлов, используемых не только в промышленности, но и на благо человеку (его активно применяют в гомеопатии, стоматологии). Кроме того, благородный металл нашел активное применение в банковском деле: он до сих пор является гарантом стабильности любой валюты и надежным инвестиционным инструментом.
Плутоний
Фото: United States DOE, Public domain, via Wikimedia Commons
Плотность: 19,85 г/см 3
Температура плавления/кипения: 640 0 С /3235 0 С
«Младший брат» урана и обладатель высокой радиоактивности. В естественных условиях добывают, но мало и редко, поскольку это попросту нецелесообразно, зато его легко получить в процессе многоступенчатого преобразования урана. Стал первым химически искусственным веществом, производим в промышленных масштабах.
Для получения плутония используется уран обогащенного и природного типа. Несколько лет назад сообщалось о закрытии в 2010 году последнего в мире реактора, производящего плутоний (в России). Но в тот же год в Японии запустили ядерный реактор. Правда, долго проработать ему не пришлось по причине произошедшей через пару месяцев после запуска аварии: реактор остановили, а после трагедии на Фукусима-1 и вовсе передумали запускать. В 2016 было принято решение об утилизации реактора.
Из-за очевидного военного потенциала плутоний стали активно использовать при производстве ядерного оружия (так называемый оружейный плутоний), как источник энергии для космических кораблей и в качестве топлива для ядерных реакторов.
Нептуний
Фото: Los Alamos National Lab., Public domain, via Wikimedia Commons
Плотность: 20,48 г/см 3
Температура плавления/кипения: 640 0 С /3235 0 С
Еще одно радиоактивное «детище» урана, полученное в ходе проведения ядерных реакций. Считается первым трансурановым элементом. Относительно мягкое вещество отличается хорошей ковкостью, медленно вступает в реакцию с воздухом, быстро окисляясь при высокой его температуре. На земле этот металл встречается в следовом количестве, поэтому его добыча в естественных условиях попросту бессмысленна.
Нептуний опасен для человека при радиоактивном распаде: около 70-80% его частиц оседает в костной ткани, что приводит к полному ее поражению (степень поражения зависит от валентности изотопов). Основное его применение – получение плутония.
Рений
Фото: Alchemist-hp (talk) (pse-mendelejew.de), FAL, via Wikimedia Commons
Плотность: 21,01 г/см 3
Температура плавления/кипения: 3186 0 С /5596 0 С
Обнаружение плотного металла серебристого цвета было предсказано Менделеевым в далеком 1871 году, а фактическое его открытие произошло лишь спустя полтора столетия (в 1925-м). Рений стал последним среди открытых элементов со стабильным изотопом: все открытые позднее таковых не имели.
Рений – один из самых редких элементов нашей планеты. По своим геохимическим свойствам похож на вольфрам. Серебристо-белый металл считается одним из самых твердых и плотных среди всех существующих. В чистом виде рений пластичен уже при комнатной температуре, но при этом полностью сохраняет свою прочность даже при многократном нагреве или охлаждении.
Рений труднодоступен, а его получение весьма материалозатратно, поэтому металл является одним из самых дорогих: цена за 1 кг колеблется от 1000 до 10000 долларов. «Добыча» рения происходит преимущественно в процессе переработки молибденового и медного сырья.
Сфера применения рения обусловлена рядом его свойств (тугоплавкостью, устойчивостью к большинству реагентов и пр.). При этом учитывается его дороговизна: применение металла ограничено теми случаями, когда он дает преимущество перед использованием других. В основном, рений применяют при производстве ракетных деталей (в особенности, реактивных и ракетных двигателей).
Платина
Фото: Alchemist-hp (talk) (pse-mendelejew.de) (FAL or GFDL 1.2 <gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html>), via Wikimedia Commons
Плотность: 21,44 г/см 3
Температура плавления/кипения: 1768 0 С /3825 0 С
«Выносливая» и твердая платина практически достигла вершины нашего рейтинга, что неудивительно: это один из самых тяжелых металлов в мире. Драгоценное вещество считается также одним из редчайших на планете. Кстати, даже так называемый самородный металл нельзя считать чистым: в нем содержится до 20% железа, а также родий, иридий, осмий, реже – медь.
Платина считается одним из самых инертных металлов, не вступающим в реакцию с кислотами и щелочами. Блестящий серебристый металл активно применяют в ювелирном и стекольном деле, медицине (хирургии), химической промышленности, автомобилестроении, а благодаря устойчивости к вакууму – еще и при создании космических аппаратов.
Интересный факт: преимущественная часть платиновых запасов мира «спрятана» в недрах всего лишь 5 стран – России, Китая, Зимбабве, ЮАР и США.
Иридий
Фото: Hi-Res Images ofChemical Elements, CC BY 3.0 <creativecommons.org/licenses/by/3.0>, via Wikimedia Commons
Плотность: 22,53 г/см 3
Температура плавления/кипения: 2466 0 С/4428 0 С
Фактически иридий делит первое место с осмием – разница в плотности этих веществ – сотые доли грамма. Тем не менее этот «тяжеловес», все же, на эту самую малость легче. Это – очень редкий, ценный металл, абсолютно не взаимодействующий с кислотами, водой и даже воздухом. Иридий (как и лидер рейтинга самых тяжелых металлов) – тугоплавкое вещество, плохо поддающееся обработке.
В переводе с греческого означает «радуга», что неудивительно, ведь иридиевые соли отличаются невероятной цветовой гаммой: от медно-красного до ярко-синего. Белый с легким серебристым, словно зеркальным оттенком иридий считается самым прочным и одним из редчайших на планете: за год добывается не более 10 тонн, причем большинство месторождений расположены в месте падения метеоритов.
Применяется в высокоточном машиностроении в качестве индикатора герметичности сварочных швов. Активно используется палеонтологами и геологами в качестве временного индикатора обнаруженного слоя той или иной породы. Нередко один из самых тяжелых металлов на планете применяют и для получения электроэнергии. В последние годы иридий получил довольно неожиданное и необычное применение: для электростимуляции нервов и при создании протезов глазного и ушного аппарата человека.
Осмий
Фото: Alchemist-hp (talk) (pse-mendelejew.de) (FAL or GFDL 1.2 <gnu.org/licenses/old-licenses/fdl-1.2.html>), via Wikimedia Commons
Плотность: 22,62 г/см 3
Температура плавления/кипения: 2466 0 С/4428 0 С
Самый тяжелый «представитель» периодической таблицы Менделеева, и, соответственно, самый тяжелый в мире металл. Год 1803-й стал для этого элемента фактически поворотным, поскольку в этот период времени его открытие происходило буквально в гоночных условиях: два ученых параллельно открыли осмий – Теннант и де Фуркруа. Но Теннант, все же, добился более четких и глубоких результатов, и в официальных документах, поданных королевскому обществу Лондона, указал, что найденный элемент условно делится на два металла – иридий и осмий.
Добыча осмия требует немалых затрат, поскольку он редкий и сложно поддающийся воздействию. Отсюда и внушительная стоимость – 15000 долларов за 1 грамм вещества. Плотность осмия лишь чуть-чуть превышает аналогичный показатель иридия, хотя свойства обоих видов пока не до конца изучены. Самый тяжелый металл в мире «недружелюбен» к высоким температурам: он очень тугоплавкий.
Осмий входит в группу платиновых элементов и условно благородный. И, хотя при застывании осмий образует красивые серебристо-голубые кристаллы, для создания ювелирных изделий он не подходит, поскольку абсолютно непластичен и плохо поддается ковке. Отличается специфическим запахом – чесночно-хлорная смесь.
Высоко ценится из-за своей прочности: металл часто добавляют в состав для изготовления узлов, подвергающихся частому и сильному трению. Такие сплавы становятся невероятно прочными и устойчивыми к любому воздействию.
ТОП 10 самых тяжелых металлов в мире + есть ли им применение в реальной жизни?
Металлы человечество начало активно использовать еще в 3000-4000 годах до нашей эры. Тогда люди познакомились с самыми распространенными из них, это золото, серебро, медь. Эти металлы было очень легко найти на поверхности земли. Чуть позже они познали химию и начали выделять из них такие виды как олово, свинец и железо. В Средневековье набирали популярность очень ядовитые виды металлов. В обиходе был мышьяк, которым было отравлено больше половины королевского двора во Франции. Так же и ртуть, которая помогала вылечить разные болезни тех времен, начиная от ангины и до чумы. Уже до двадцатого столетия было известно более 60 металлов, а вначале XXI века – 90. Прогресс не стоит на месте и ведет человечество вперед. Но встает вопрос, какой металл является тяжелым и превосходит по весу все остальные? И вообще, какие они, эти самые тяжелые металлы в мире?
Многие ошибочно думают, что золото и свинец являются самыми тяжелыми металлами. Почему именно так сложилось? Многие из нас выросли на старых фильмах и видели, как главный герой использует свинцовую пластину для зашиты от злобных пуль. В добавок, и сегодня используют свинцовые пластины в некоторых видах бронежилетов. А при слове золото у многих всплывает картинка с тяжелыми слитками этого металла. Но думать, что они самые тяжелые – ошибочно!
Для определения самого тяжелого металла надо брать во внимание его плотность, ведь чем больше плотность вещества, тем оно тяжелее.
Платина, Плотность: 21,45 г/см3
Платина является чрезвычайно редким металлом на Земле со средним содержанием 5 микрограммов на килограмм. Южная Африка является крупнейшим производителем платины с 80% мирового производства, а также небольшим вкладом США и России. Это плотный, пластичный и нереактивный металл.
Помимо символа престижа (ювелирные изделия или любые аналогичные аксессуары), платина используется в различных областях, таких как автомобильная промышленность, где она используется для производства устройств контроля выбросов автомобилей и для переработки нефти. Другие малые области применения включают, например, медицину и биомедицину, оборудование для производства стекла, электроды, противоопухолевые препараты, датчики кислорода, свечи зажигания.
Почему золото и платина больше не самые дорогие металлы
Падение цен на металлы связано с различными факторами. Чтобы понять основные причины, разберём две ценнейших в прошлом драгоценности — золото и платину.
Платина
В первую очередь стоит понять, что цена зависит не только от стоимости добычи и редкости, но и от значимости металла. Например, цены на платину упали после 2015 года, когда произошёл скандал с дизельными двигателями. Оказалось, что они являются крайне вредными для природы. Так политика по отношению к дизелю кардинально изменилась и приоритет вновь отдали бензину.
Тут следует обратиться к компонентам, из которых производятся разные виды двигателей. В дизельных 70-80 % приходится на платину, 18-28 % на палладий, остальное — родий. Бензиновое соотношение же совершенно иное и составляет пропорцию 1:8:1, материалы всё те же.
Вкупе с изменённой политикой, цены на платину начали стремительно падать, а на палладий — расти. Таким образом, уже к 2018 году палладий очень сильно поднялся в цене, а в отдельных городах по всему миру со старых автомобилей стали спиливать катализаторы для извлечения драгоценных металлов.
График продажи палладиума и платины
Золото
С ценами на золото ситуация совершенно иная. Основной причиной падения цен является повышение процентной ставки ФРС. То есть инвестировать в золото стало в разы дороже, а стоимость продажи не изменилась. Также на цену влияет стабильность на фондовом рынке: игроки предпочитают инвестировать в ценные бумаги, а не в золото.
Таким образом, инвесторам невыгодно вкладываться в золото. Единственным крупным покупателем на тот момент являлся Китай, который активно увеличивал свой золотой запас. Связанно это с тем, что в недалёком прошлом восточной стране пришлось распродать свои запасы, чтобы спасти население от голода.
Однако на данный момент спрос на золото вновь вырос. Самая главная причина заключается в инфляции доллара. Разумеется, из-за этого стал более неустойчивый и фондовый рынок, а золото стало привлекательно выделяться, как один из самых стабильных активов. Многие страны, в том числе и Россия, стали переводить активы из долларов в золото.
Цены на золото с 2011 до 2021 года
Инфляция доллара США по годам
Рений, Плотность :21,2 г/см 3
Элемент Рений назван в честь реки Рейн в Германии после того, как он был обнаружен тремя немецкими учеными в начале 1900-х годов. Как и другие металлы платиновой группы, рений также является драгоценным элементом Земли и имеет вторую самую высокую температуру кипения, третью самую высокую температуру плавления любого известного элемента на Земле.
Из-за таких экстремальных свойств рений (в виде суперсплавов) широко используется в лопатках турбин и движущихся соплах практически всех реактивных двигателей во всем мире. Это также один из лучших катализаторов риформинга нафты (жидкой углеводородной смеси), изомеризации и гидрирования.
Интересные факты: что ещё дороже золота
Немного интересных фактов: много различных вещей стоят больше золота, например, рог носорога, который можно купить по 110 долларов за грамм. Данная цена обусловлена тем, что добыть его крайне трудно, а животных становится все меньше и меньше. Но ценность рога можно назвать и завышенной, потому что он, в основном, состоит из кератина, который содержится и в человеческих волосах.
Носорог
Антивещество
Антивещество — самая нестабильная субстанция, которую крайне сложно произвести. Является очень мощным веществом, которое позволяет вырабатывать уйму энергии. До конца оно не изучено. Предположительная его стоимость достигает 62 трлн долларов за грамм.
Антивещество
Бриллиант
Бриллиант — это идеально обработанный и доведённый до совершенства алмаз. У него идеальный блеск, идеальные формы, идеальный вид. Стоимость за один грамм доходит до 50 тысяч долларов или более 3 млн рублей.
Вольфрам, Плотность: 19,25 г/см3
Наиболее распространенное использование вольфрама в лампах накаливания и рентгеновских трубах, где его высокая температура плавления важна для эффективной работы в условиях сильной жары. В чистом виде его температура плавления, пожалуй, самая высокая из всех металлов, найденных на Земле. Китай является крупнейшим производителем вольфрама в мире, затем следуют Россия и Канада.
Его чрезвычайно высокая прочность на растяжение и относительно небольшой вес также сделали его подходящим материалом для производства гранат и снарядов, где он легируются другими тяжелыми металлами, такими как железо и никель.
История открытия металлов
Оба элемента были открыты на заре XIX века ученым Смитсоном Теннантом. Многие исследователи того времени занимались изучением свойств сырой платины, обрабатывая ее «царской водкой». Только Теннанту удалось обнаружить в полученном осадке два химических вещества:
- осадочный элемент со стойким запахом хлора ученый назвал осмием;
- субстанция с меняющейся окраской получила название иридий (радуга).
Оба элемента были представлены единым сплавом, который ученому удалось разделить. Дальнейшим исследованием самородков платины занялся русский химик К. Клаус, тщательно исследовавший свойства осадочных элементов. Сложность определения самого тяжелого металла в мире заключается в невысокой разности их плотности, которая не является величиной постоянной.
Тантал, Плотность: 16,69 г/см3
Тантал относится к тугоплавкой группе металлов, которая составляет незначительную долю в различных типах сплавов. Он твердый, редкий и обладает высокой устойчивостью к коррозии, что делает его идеальным материалом для высокопроизводительных конденсаторов, которые идеально подходят для домашних компьютеров и электроники.
Другое важное применение тантала — в хирургических инструментах и в имплантатах тела из-за его способности непосредственно связываться с твердыми тканями внутри нашего тела.
Яркие характеристики самых плотных металлов
Добытые экспериментальным путем вещества представляют собой порошок, довольно трудно поддающийся обработке, ковка металлов требует очень высоких температур. Наиболее распространенной формой содружества иридия с осмием является сплав осмистого иридия, который добывают в месторождениях платины, пластах залегания золота.
Наиболее частым местом обнаружения иридия считаются метеориты, богатые железом. Самородного осмия в мире природы не найти, только в содружестве с иридием и другими компонентами платиновой группы. Залежи часто содержат соединения серы с мышьяком.
Особенности самого тяжелого и дорогого металла в мире
Среди элементов периодической таблицы Менделеева самым дорогостоящим считается осмий. Серебристый металл с голубоватым отливом принадлежит к платиновой группе благородных химических соединений. Свой блеск самый плотный, но очень хрупкий металл не теряет под воздействием высоких температурных показателей.
Характеристики
- Элемент №76 Osmium имеет атомную массу 190,23 а.е.м.;
- Расплавленное при температуре 3033°C вещество закипит при 5012°C.
- Самый тяжелый материал обладает плотностью 22,62 г/ см³;
- Структура кристаллической решетки имеет гексагональную форму.
Несмотря на изумительно холодный блеск серебристого отлива, осмий не годится для производства ювелирных изделий из-за высочайшей токсичности. Для плавки украшения потребовалась бы температура, как на поверхности Солнца, ведь самый плотный в мире металл разрушается при механическом воздействии.
Превращаясь в порошок, осмий взаимодействует с кислородом, реагирует на серу, фосфор, селен, на царскую водку реакция вещества очень медленная. Osmium не обладает магнетизмом, сплавы имеют склонность к окислению, формированию кластерных соединений.
Где применяют
Самый тяжелый и невероятно плотный металл обладает высокой износостойкостью, поэтому добавка его к сплавам значительно повышает их крепость. Применение осмия в основном связано с химической промышленностью. Кроме того, его используют для следующих нужд:
- изготовления ёмкостей, предназначенных для хранения отходов ядерного синтеза;
- для нужд ракетостроения, оружейного производства (боеголовки);
- в часовой промышленности для изготовления механизмов брендовых моделей;
- для изготовления хирургических имплантатов, деталей кардиостимуляторов.
Интересно, что самый плотный металл считается единственным в мире элементом, неподвластным воздействию агрессии «адской» смеси кислот (азотная и соляная). Алюминий, соединенный с осмием, становится настолько пластичным, что его можно вытягивать без разрыва.
Тайны самого редкого и плотного в мире металла
Принадлежность иридия к платиновой группе наделяет его свойством невосприимчивости к обработке кислотами и их смесями. В мире иридий получают из анодных шламов при медно-никелевом производстве. После обработки шлама царской водкой, выпавший осадок прокаливают, результатом чего становится добыча иридия.
Характеристики
Самый твердый металл серебристо-белого цвета обладает следующей группой свойств:
- элемент таблицы Менделеева Iridium №77 обладает атомной массой 192,22 а.е.м.;
- расплавленное при температуре 2466°C вещество закипит при 4428°C;
- плотность расплавленного иридия – в пределах 19,39 г/см³;
- плотность элемента при комнатной температуре – 22,7 г/см³;
- кристаллическая решётка иридия ассоциируется с гранецентрированным кубом.
Тяжелый иридий не меняется под воздействием обычной температуры воздуха. Результатом прокаливания под воздействием нагревания при определенных температурах становится образование многовалентных соединений. Порошок свежего осадка иридиевой черни поддается частичному растворению царской водкой, а также раствором хлора.
Область применения
Хотя Iridium принадлежит к числу драгоценных металлов, для ювелирных изделий его применяют редко. Элемент, плохо поддающийся обработкам, весьма востребован при строительстве дорог, производстве автомобильных деталей. Сплавы с неподверженным окислению самым плотным металлом применяются для следующих целей:
- изготовления тиглей для проведения лабораторных опытов;
- производства специальных мундштуков для стеклодувов;
- покрытия кончиков перьев и стержней шариковых ручек;
- изготовления долговечных свечей зажигания для автомобилей;
Сплавы с изотопами иридия используют на сварочном производстве, в приборостроении, для выращивания кристаллов в составе лазерной техники. Применение самого тяжелого металла позволило осуществлять лазерную коррекцию зрения, дробление камней в почках и другие медицинские процедуры.
Хотя Iridium лишен токсичности и не опасен для биологических организмов, в природной среде можно встретиться его опасным изотопом – гексафторидом. Вдыхание паров ядовитого вещества ведет к мгновенному удушью и смерти.
Бериллий
Электрохимическая полировка металла
Этот долговечный металл ранее назывался глюцинием, потому что люди отметили его сладковатый вкус. Кроме того, у этого вещества еще много удивительных свойств. Он неохотно вступает в химические реакции. Чрезвычайно прочен: опытным путем установлено, что бериллиевая проволока толщиной в миллиметр способна удержать на весу взрослого человека. Для сравнения, алюминиевая проволока выдерживает лишь двенадцать килограммов.
Бериллий очень ядовит. При попадании в организм он способен заменять магний в костях, это состояние носит название бериллиоз. Он сопровождается сухим кашлем и отечностью легких, может привести к смерти. Ядовитость, пожалуй, единственный существенный недостаток бериллия для человека. В остальном же у него масса плюсов и масса способов применения: тяжелая промышленность, ядерное топливо, авиация и космонавтика, металлургия, медицина.
Бериллий очень легок, в сравнении с некоторыми щелочными металлами
Чем опасен осмий
Химическое соединение с осмием повреждает человеческие органы. Вдыхание паров приводит к смертельному исходу. У животных при интоксикации наблюдалось малокровие, и нарушалась функция легких.
А вы знаете, что тетра оксид осмия OsO4 довольно агрессивное соединение, и если отравится, на коже появляются пузырьки зеленого или черного цвета. Человеку приходится нелегко, так как лечиться придётся долго.
Тем, кто трудится на опасных производствах, следует относиться к себе осторожно. Для этого на предприятиях выдают защитные костюмы и респираторы.
Литература
- Тяжелые металлы // Большой Энциклопедический словарь (рус.). — 2000. — статья в Большом Энциклопедическом словаре
- И.И. Дедю.
Тяжелые металлы // Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии (рус.). — 1989. — статья в Экологическом словаре - Н. К. Чертко и др.
Биологическая функция химических элементов. — Справочное пособие. — Минск, 2012. — 172 с. — ISBN 978-985-7026-39-5. - Присутствие макрофитов в водной системе ускоряет снижение концентраций меди, свинца и других тяжёлых металлов в воде. // Водное хозяйство России. 2009. No. 2. с. 58—67.
Чёрные дыры во Вселенной
Следует обратить внимание, на то, что сегодня уже открыто. Это чёрные дыры. Возможно, именно эти загадочные объекты могут быть претендентами на то, что самое тяжёлое вещество во Вселенной — их составляющая. Обратите внимание, что гравитация чёрных дыр настолько велика, что свет не может её покинуть.
По предположениям учёных, вещество, затянутое в область пространства времени, уплотняется настолько, что пространства между элементарными частицами не остаётся.
К сожалению, за горизонтом событий (так называется граница, где свет и любой объект, под действием сил гравитации, не может покинуть чёрную дыру) следуют наши догадки и косвенные предположения, основанные на выбросах потоков частиц.
Ряд учёных предполагают, что за горизонтом событий смешиваются пространство и время. Существует мнение, что они могут являться «проходом» в другую Вселенную. Возможно, это соответствует истине, хотя вполне возможно, что за этими пределами открывается другое пространство с совершенно новыми законами. Область, где время поменяется «местом» с пространством. Местонахождение будущего и прошлого определяется всего лишь выбором следования. Подобно нашему выбору идти направо или налево.
Потенциально допустимо, что во Вселенной существуют цивилизации, которые освоили путешествия во времени через чёрные дыры. Возможно, в будущем люди с планеты Земля откроют тайну путешествий сквозь время.
Нахождение в природе
Содержание осмия в земной коре приблизительно составляет 5·10−6 % по массе.
В самородном состоянии осмий встречается в виде твёрдых растворов с иридием, содержащих от 10 до 50 % осмия. Осмий встречается в полиметаллических рудах, содержащих также платину и палладий (сульфидные медно-никелевые и медно-молибденовые руды), в минералах платины и отходах от переработки золотосодержащих руд. Основные минералы осмия — относящиеся к классу твёрдых растворов природные сплавы осмия и иридия (невьянскит и сысертскит). Невьянскит образует плотные (ρ = 17000—22000 кг/м3) белые или светло-серые пластинчатые кристаллы гексагональной сингонии с твёрдостью 6—7 баллов по шкале Мооса. Содержание осмия в невьянските может достигать 21—49,3 %.
Сысертскит часто встречается вместе с невьянскитом. Он представляет собой серые кристаллы гексагональной структуры с твёрдостью 6 баллов по Моосу и плотностью 17800—22500 кг/м3. Кроме осмия и иридия, в состав этого минерала иногда может входить рутений.
Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый иридий входит в состав самородной платины.
Месторождения
Основные месторождения осмистых иридиев сосредоточены в России (Сибирь, Урал), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Канаде, странах Южной Африки, Тасмании, Австралии. Казахстан является единственным экспортёром чистого осмия[источник не указан 419 дней
Крупнейшими запасами обладают месторождения Бушвельдского комплекса в Южно-Африканской Республике.
Осмий встречается также в виде соединений с серой и мышьяком (эрлихманит, осмиевый лаурит, осарситт). Содержание осмия в рудах, как правило, не превышает 1⋅10−5.
Вместе с другими благородными металлами встречается в составе железных метеоритов.
Технология получения
Подобно другим платиноидам, Osmium извлекают из материнской породы: медно-никелевой, платиновой, золотой.
Добыча осмия проходит по-разному:
- На аффинажном предприятии в процессе очистки платины. Это отработанная, но технологически сложная многоэтапная процедура. Вначале получается осадочный осмиридий. Он ценен сам по себе, но иногда два компонента требуется разделить. Для этого проводят цепочку химических реакций.
- Второй способ получения осмия – прокаливание обогащенной породы при 800-900°С. Осмий получается губчатым.
- Металл чистотой 99,99% получают методом химического транспортирования.
Однако потери при производстве металла велики, поэтому разрабатываются более эффективные технологии.
ТОП 10 самых тяжелых металлов в мире + есть ли им применение в реальной жизни?
Вы знали, что изначально в таблице Менделеева содержалась нулевая группа, в которой наравне с инертными газами стоял эфир? Хотя сегодня не об этом. 10 млн долларов – именно в такую сумму оценивается 1 грамм самого редкого в мире металла калифорния. Второе место по редкости, соответственно, и по цене, занимает осмий.
Кроме того, он еще и самый тяжелый металл в мире, хотя некоторые ученые считают, что эту позицию должен занимать иридий.
Какой металл самый тяжелый?
Чтобы определить, что тяжелее, надо сравнить атомный вес и посмотреть, что обладает более высокой плотностью. По этим показателям на сегодняшний день самыми тяжелыми считаются осмий и уступающий ему на доли кубических сантиметров иридий. Представьте: кубик осмия с восьмисантиметровыми сторонами весит почти 12 кг!
Предлагаю взглянуть на фото самого тяжелого металла:
Красавцы, не правда?
Топ-10 самых тяжелых металлов в мире
Предлагаю ознакомиться с элементами согласно их рейтингу.
Тантал
Считается редким и не очень тяжелым металлом, он обладает плотностью 16,65 г/см³. Его используют хирурги – он практически не поддается разрушению и ржавчине, легок в обработке.
Плотность урана – 19,07 г/см³. Его основное отличие от собратьев – природная радиоактивность. В процессе трансформации, которые претерпевают атомы урана, вещество превращается в другой излучающий элемент. Цепочка превращений состоит из 14 этапов, один из них – преобразование в радий, последняя стадия – образование свинца. Правда, для полного перехода урана в свинец понадобится не один миллиард лет.
Вольфрам
Вольфрам (19,25 г/см³) в шутку называют идеальным кандидатом для подделки золотых слитков. Это самый тугоплавкий материал, температура плавления приближена к фотосфере Солнца – 3422 °C. Поэтому он лучше всего подходит для спиралей в лампах накаливания.
Золото
Плотность золота – 19,3 г/см³. Мягкое, тягучее, обладающее хорошей тепло- и электрической проводимостью, оно не боится химического воздействия. Золото находится не только на поверхности Земли. В 5 раз больше его содержится в ядре планеты.
Плутоний
Этот элемент – одна из ступеней радиоактивного преобразования урана. В недрах планеты он тоже есть, но в мизерных количествах. Плотность его составляет 19,7 г/см³. Из-за своей радиоактивности плутоний всегда теплый, при этом плохо проводит ток и тепло.
Нептуний
Это еще одно детище урана, полученное в ходе ядерных реакций. Плотность – 20,25 грамм на кубический сантиметр. Нептуний довольно мягкий и ковкий материал, который медленно вступает в реакцию с воздухом и водой.
Рений
Рений – еще один тугоплавкий, ковкий, стойкий к окислению элемент. Температура плавления – 2000 °C. В общей сложности мировые запасы элемента составляют примерно 17 000 тонн. Плотность рения – 21,03 г/см³. Его используют в медицине, ювелирном деле, вакуумной технике, электронных приборах и металлургии.
Платина
Платина – хоть и не самый тяжелый металл, но довольно близок к этому – 21,45 г/см³. Она используется не только ювелирами, но и хирургами, специалистами в области инвестиций, в химической и стекольной промышленности, автомобильном деле, биомедицине и электронике. Платина исключительно вынослива, а изделия из нее трудно поцарапать. Этот элемент встречается в 30 раз реже золота.
Осмий
Плотность 22,6 г/см³ – самый тяжелый в мире металл, он твердый, но довольно ломкий. Как его ни нагревай, свой блеск и серо-голубоватый оттенок он не потеряет ни при каких условиях. Его трудно обрабатывать, в основном залегает в местах падения метеоритов.
Иридий
Разница между иридием и осмием по плотности – в сотых частях грамма. Иридий тугоплавкий, относится к редким, драгоценным. Не взаимодействует с кислотами, воздухом и водой. Применяется для контроля сварочных швов, а в палеонтологии и геологии используется в качестве индикатора слоя, сформировавшегося после падения метеорита.
Что является более тяжелым: золото или свинец?
Практически всем, учащимся в школе, учителя химии рассказывали о невероятной плотности желтого металла. И большинство учеников спрашивало, что тяжелее золото или его собрат по таблице Менделеева – свинец? Она составляет порядка 19,3 грамма на один кубический сантиметр. Благодаря своему химическому составу, золото не вступает ни в какие реакции с окружающей средой.
Именно поэтому его так активно используют в стоматологии. Этот металл может быть не только желтого цвета. Это зависит от входящих в его состав компонентов. Однако в независимости от цвета изделия из этого металла пользуются невероятной популярностью.
Возникает вопрос, как плотность золота соотносится с плотностью других металлов? У какого элемента самая большая масса? На эти и многие другие вопросы сможет ответить данная статья.
Использование золота
Спрос на желтый металл определяет не только использование его в производстве украшений и увеличения золотовалютных запасов государства. Он также очень широко применяется еще во многих других направлениях.
В промышленности золото начали активно использовать из-за химических свойств. Им покрывают зеркала, работающие в дальнем инфракрасном диапазоне. Это особенно полезно при проведении всевозможных ядерных исследованиях. Также золото очень часто применяют для пайки компонентов из различных материалов.
Еще одной сферой применения является стоматология. Это связано не только с невозможностью вступления желтого металла в химическую связь с человеческим организмом, но и с невероятной коррозийной устойчивостью.
Фармакология также не может обойтись без использования этого удивительного желтого металла. Соединения золота сейчас активно используют в различных медицинских препаратах, спасающих от самых различных заболеваний.
Это не единственные сферы применения золота. Благодаря быстрому прогрессу появляется все больше необходимости использования содержания золота в технологических новинках. Из этого можно сделать вывод, что желтый металл – это не только атрибут роскоши, но и полезный технический инструмент, значение которого с каждым годом возрастает.
Серебро
Серебро, как и золото известно человечеству с давних времен. Оно используется не только при изготовлении ювелирных украшений, но и для производства посуды.
Ранее серебро очень активно использовали при чеканке монет. И сегодня можно увидеть некоторые монеты, содержащие в себе немного серебра.
При выборе драгоценного металла, нередко возникает вопрос, что же все-таки тяжелее золото или же другой драгоценный металл — серебро.
Плотность этого металла немного меньше, чем плотность свинца. Она равна 10,5 грамм на сантиметр кубический. Это говорит о том, что золото тяжелее серебра почти в два раза.
Кроме создания столового серебра и различных украшений, этот материал очень активно используют в промышленности, а также в сфере фотоиндустрии.
Основными свойствами, благодаря которым этот элемент стал так широко применяться в промышленной сфере, являются отличная тепло- и электропроводность, отличная устойчивость к взаимодействию с окружающей средой, а также превосходные отражающие способности.
Быстро развивающийся технический прогресс заметно сократил использование серебра в фотоиндустрии. Это связано с тем, что благодаря внедрению современных технологий процесс производства и использования фототехники стал намного доступнее для большинства людей. Именно это и обеспечило сокращение использования серебра более чем в 3 раза.
Благодаря своим бактерицидным свойствам этот металл очень активно используется в медицине. В данный момент серебро используют для производства антибактериального пластыря, а также производства фильтров для очистки воды от вредных микроорганизмов.
Нитрат серебра, используемый в медицине.
Свинец
Следует сказать, что плотность свинца почти в 10 раз меньше плотности благородного желтого металла. Чтобы осознать плотность свинца, следует сказать о том, что плотность березы или липы в 25 раз меньше. По таблице плотностей, свинец находится на 20 месте, а золото на седьмом. Из этого несложно сделать вывод о том, что желтый металл намного тяжелее своего оппонента.
Данный элемент очень хорошо используется в производстве различных конструкций из металла, а также в медицинской сфере. Это связано с непропусканием лучей рентгеновского излучения.
Широкое применение свинца в различных сферах связано еще с очень дешевой стоимостью этого металла. Его стоимость практически в два раза меньше стоимости алюминия.
Еще одним плюсом выступает относительная легкость добычи данного материала, это обеспечивает огромное поступления предложения на мировой рынок.
Железо
Это один из самых древнейших металлов, известных человеку. Первые металлические изделия, согласно результатам археологических исследований, появились в четвертом тысячелетии до нашей эры. Железо намного дешевле желтого драгоценного металла. Это связано с большим содержанием в недрах железной руды. И как говориться в учебнике по экономики, чем больше спрос, тем меньше цена товара.
В отличие от золота, железо имеет несколько степеней окисления, и оно очень активно взаимодействует с окружающей средой. По запасам железных руд Россия занимает лидирующее положение в мире.
Следует сразу ответить на интересующий вопрос, что тяжелее, такой драгоценный металл как золото или же обычное железо. Для ответа на него потребуется посмотреть плотность металлов.
Плотность драгметалла уже известна, найдем значение для железа. Она ровняется 7,844 граммам на сантиметр кубический.
Из этого следует, что этот метал, при равном объеме не только легче золота, но и серебра и свинца.
Самые тяжелые элементы
Выше была приведена плотность пяти элементов, из них самым тяжелым является платина. Однако это не самый тяжелый существующий на земле элемент. Плотность самого тяжелого элемента составляет 22,61 грамм на сантиметр кубический. Имя ему осмий.
Только и это не придел плотности. Правда, этот элемент был создан искусственно в 1984 году. Назвали его Хассий, его плотность почти в два раза больше плотности осмия.
Удивительно, но и это не придел. Существуют материалы во много десятков раз превышающие плотность Хассия. Однако они находятся в космическом пространстве. Вещество, содержащееся в белых карликах, может иметь плотность до 1000 тонн на кубический сантиметр. Это новость повергла в шок мировое сообщество.
Однако и это не предел. Нейтронные звезды содержат в себе вещество с плотностью около 500 миллионов тонн на кубический сантиметр. Эту цифру с легкостью может переплюнуть плотность черных дыр, однако, из-за трудностей проведения исследований, это только теоретически.
Характеристики самого плотного металла
Ученые сошлись во мнении, что, несмотря на практически одинаковую плотность, иридий совсем чуть-чуть уступает самому тяжелому металлу. Однако полностью физико-химические свойства этих двух элементов пока не изучены.
Редкостью и трудозатратностью добычи обусловлена стоимость осмия – в среднем от $15 000 за грамм. Он внесен в группу платиновых и условно считается благородным, однако название металла противоречит статусу: по-гречески «осме» значит «запах». Из-за высокой химической активности осмий пахнет смесью чеснока или редьки с хлором.
Температура плавления самого тяжелого металла – 3033 °C, а кипит он при 5012 °C.
Застывая из расплава, осмий образует красивые кристаллы с интересным сине- или серебристо-голубым отливом. Но, несмотря на красоту, для изготовления драгоценных аксессуаров он не подходит, так как не обладает свойствами, необходимыми ювелирам: ковкостью и пластичностью.
Элемент ценен только из-за особой прочности. Сплавы, в которые добавляют совсем малые дозы самого тяжелого металла, становятся невероятно износостойкими. Обычно им покрывают узлы, подвергающиеся постоянному трению.
История открытия
1803—1804 годы стали для самого тяжелого металла поворотными: именно в это время его открытие проходило практически в условиях соревнований.
Сначала английский химик Смитсон Теннант и его ассистент Уильям Хайд Уолластон, совершившие не одно важное открытие, обнаружили в процессе эксперимента с платиновыми рудами и азотной и соляной кислотами необычный осадок с характерным запахом и поделились своей находкой с другими.
Далее эстафету перехватили французские ученые Антуан де Фуркруа и Луи-Николя Воклен и на основе предыдущих и своих собственных исследований заявили об обнаружении нового элемента. Название ему дали «птен», что значит «летучий», так как в результате опытов они получали летучий черный дым.
Однако и Теннант не спал: он продолжал свои исследования и не упускал из виду опыты французов. В итоге Смитсон добился более конкретных результатов и в официальном документе, отправленном Лондонскому королевскому обществу, указал, что разделил птен на два родственных элемента: иридий («радуга») и осмий («запах»).
Где применяют
Список сфер применения довольно обширен: авиация, военная и ракетная техника, аэрокосмическая промышленность, медицина. Хотя производители оружия уже задумываются, чем можно заменить самый тяжелый в мире металл, так как осмий слишком трудно обрабатывать.
Почти половина мировых запасов самого тяжелого металла отдана на нужды химической промышленности. Им окрашивают живые ткани под микроскопом, обеспечивая их сохранность. Кроме того, его применяют как краситель при росписи фарфора.
Изотопы самого тяжелого металла используют для изготовления тары для хранения ядерных отходов.
А еще этот элемент используется для изготовления элитных «вечных» авторучек и часов «Ролекс».
Места природного залегания
В чистом виде осмий обнаружить практически нереально. Обычно этот тяжелый элемент встречается в соединении с иридием. Вещество содержится в месторождениях платиновых руд и на месте падения или в самих попавших на Землю метеоритах.
Самая твердая сталь в мире
Знаете ли вы, какой материал на нашей планете считается самым крепким? Со школы нам всем известно, что алмаз — крепчайший минерал, но он далеко не самый крепкий.
Твёрдость — не главное свойство, которым характеризуется материя. Одни свойства могут мешать появлению царапин, другие — способствовать эластичности.
Хотите знать больше? Перед вами рейтинг материалов, которые будет очень сложно разрушить.
Алмаз
Бриллиант во всей своей красе
Классический пример прочности, засевший в учебниках и головах. Его твёрдость означает устойчивость к царапинам. В шкале Мооса (качественная шкала, которая измеряет сопротивление различных минералов) алмаз показывает результат в 10 (шкала идёт от 1 до 10, где 10 — самое твёрдое вещество). Алмаз настолько твёрдый, что другие алмазы должны быть использованы для его резки.
Шёлк паука Дарвина
Паутина, способная остановить аэробус
Этот материал часто упоминается как самое сложное биологическое вещество в мире (хотя это утверждение сейчас оспаривается изобретателями), сеть паука Дарвина сильнее, чем сталь и обладает большим запасом жёсткости, чем кевлар. Её вес не менее замечателен: нить, достаточно длинная, чтобы окружить Землю, весит всего 0,5 кг.
Аэрографит
Аэрографит в обычной посылке
Эта синтетическая пена является одним из самых лёгких строительных материалов в мире. Аэрографит примерно в 75 раз легче пенополистирола (но намного сильнее!). Этот материал может быть спрессован в 30 раз от его первоначального размера без ущерба для его структуры. Ещё один интересный момент: аэрографит может выдержать массу в 40 000 раз больше собственного веса.
Палладиевое микролегированное стекло
Стекло во время краш-теста
Это вещество разработано учёными в Калифорнии. Микролегированное стекло имеет почти совершенное сочетание жёсткости и прочности. Причиной этого является то, что его химическая структура снижает хрупкость стекла, но сохраняет жёсткость палладия.
Карбид вольфрама
Карбид вольфрама невероятно твёрдый и имеет качественно высокую жёсткость, но он довольно хрупкий, его легко можно согнуть.
Карбид кремния
Карбид кремния в виде кристаллов
Этот материал используется в создании брони для боевых танков. Фактически он используется почти во всём, что может защищать от пуль. Он имеет рейтинг твёрдости Мооса 9, а также имеет низкий уровень теплового расширения.
Кубический нитрид бора
Молекулярная структура нитрида бора
Примерно такой же сильный, как алмаз, кубический нитрид бора имеет одно важное преимущество: он нерастворим в никеле и железе при высоких температурах. По этой причине его можно использовать для обработки этих элементов (алмазные формы нитридов с железом и никелем при высоких температурах).
Dyneema
Кабель из Dyneema
Считается самым сильным волокном в мире. Возможно, вас удивит факт: «дайнима» легче воды, но она может остановить пули!
Титановые сплавы
Титановые сплавы чрезвычайно гибкие и имеют очень высокую прочность на растяжение, но не имеют такой жёсткости, как стальные сплавы.
Аморфные сплавы
Аморфные металлы легко меняют форму
Liquidmetal разработан в компании Caltech. Несмотря на название, этот металл не является жидким и при комнатной температуре имеют высокий уровень прочности и износотойкости. При нагревании аморфные сплавы могут менять форму.
Наноцеллюлоза
Будущая бумага может быть тверже алмазов
Это новейшее изобретение создаётся из древесной массы, при этом обладая большей степенью прочности, чем сталь! И гораздо дешевле. Многие учёные считают наноцеллюлозу дешёвой альтернативой палладиевому стеклу и углеродному волокну.
Зубы моллюсков
Ранее мы упоминали, что пауки Дарвина плетут нить одного из самых прочных органических материалов на Земле. Тем не менее зубы морского блюдечка оказались ещё сильнее, чем паутины. Зубы лимпетов чрезвычайно жёсткие.
Причина этих удивительных характеристик в назначении: сбор водорослей с поверхности горных пород и кораллов.
Учёные считают, что в будущем мы могли бы скопировать волокнистую структуру зубов лимпета и использовать её в автомобильной промышленности, кораблях и даже авиационной индустрии.
Мартенситностареющие стали
Ступень ракеты, в которой многие узлы содержат мартенситностареющие стали
Это вещество сочетает в себе высокий уровень прочности и жёсткости без потери эластичности. Стальные сплавы этого типа находят применение в аэрокосмических и промышленно-производственных технологиях.
Осмий
Осмий чрезвычайно плотен. Его используют при изготовлении вещей, требующих высокого уровня прочности и твёрдости (электрические контакты, ручки для наконечников и т.д.).
Кевлар
Кевларовая каска остановила пулю
Используемый во всём, от барабанов до пуленепробиваемых жилетов, кевлар является синонимом твёрдости. Кевлар — это тип пластика, который обладает чрезвычайно высокой прочностью на растяжение. Фактически она примерно в 8 раз больше, чем у стальной проволоки! Он также может выдерживать температуры около 450 ℃.
Spectra
Трубы из материала Spectra
Высокоэффективный полиэтилен является действительно прочным пластиком. Эта лёгкая, прочная нить может выдерживать невероятное натяжение и в десять раз прочнее стали. Подобно кевлару, Spectra также используется для баллистических устойчивых жилетов, шлемов и бронетехники.
Графен
Гибкий экран из графена
Лист графена (аллотроп углерода) толщиной в один атом в 200 раз сильнее, чем сталь. Хотя графен похож на целлофан, он действительно поражает. Понадобится школьный автобус, балансирующий на карандаше, чтобы проткнуть стандартный лист А1 из этого материала!
Buckypaper
Новая технология, способная перевернуть наше представление о прочности
Эта нанотехнология изготовлена из углеродных труб, которые в 50 000 раз тоньше человеческих волос. Это объясняет, почему он в 10 раз легче, чем сталь, но в 500 раз сильнее.
Металлическая микрорешётка
в сателлитах регулярно применяются сплавы из микрорешётки
Самый лёгкий в мире металл, металлическая микрорешётка также является одним из самых лёгких конструкционных материалов на Земле.
Некоторые учёные утверждают, что он в 100 раз легче пенополистирола! Пористый, но чрезвычайно сильный материал, он используется во многих областях техники.
Boeing упомянул об использовании его при изготовлении самолётов, в основном в полах, сидениях и стенах.
Углеродные нанотрубки
Углеродные нанотрубки (УНТ) можно описать как «бесшовные цилиндрические полые волокна», которые состоят из одного скатанного молекулярного листа чистого графита. В результате получается очень лёгкий материал. В наномасштабе углеродные нанотрубки имеют прочность в 200 раз больше, чем у стали.
Аэрографен
Фантастический аэрографен сложно даже описать!
Также известен как графеновый аэрогель. Представьте себе прочность графена в сочетании с невообразимой лёгкостью. Аэрогель в 7 раз легче воздуха! Этот невероятный материал может полностью восстановиться после сжатия в более чем 90% и может поглощать до 900 раз больше собственного веса в масле. Есть надежда, что этот материал можно будет использовать для ликвидации разливов нефти.
Неназванное вещество, находящееся в разработке в Массачусетском технологическом институте
Главный корпус политеха штата Массачусетс
На момент написания этой статьи учёные из Массачусетского технологического института полагали, что они обнаружили секрет максимизации 2-мерной прочности графена в 3-х измерениях. Их пока ещё неназванное вещество может иметь примерно 5% плотности стали, но в 10 раз больше прочности.
Карбин
Молекулярная структура карбина
Несмотря на то что он является единой цепочкой атомов, карбин имеет удвоенную прочность на растяжение от графена и в три раза большую жёсткость, чем алмаз.
Вюрцит нитрид бора
место рождения нитрида бора
Это природное вещество производится в жерле действующих вулканов и на 18% прочнее, чем алмаз. Это одно из двух веществ, встречающихся в природе, которые, как было установлено, в настоящее время превосходят алмазы по твёрдости. Проблема в том, что там не так много этого вещества, и сейчас трудно сказать наверняка, является ли это утверждение на 100% верным.
Лонсдейлит
Метеориты — главные источники лонсдейлита
Также известный как гексагональный алмаз, это вещество состоит из атомов углерода, но они просто расположены по-другому.
Наряду с вюрцитом нитридом бора это одно из двух природных веществ тверже алмаза. На самом деле Лондсдейлит 58% тверже! Однако, как и в случае с предыдущим веществом, он находится в относительно малых объёмах.
Иногда он возникает, когда графитовые метеориты, сталкиваются с планетой Землёй.
Будущее не за горами, поэтому к концу XXI века можно ожидать появление сверхпрочных и сверхлёгких материалов, которые придут на смену кевлару и алмазам. А пока остаётся только удивляться развитию современных технологий.
- Никита Линник
- Распечатать
10 Самых прочных металлов в мире
Когда говорят о самых прочных металлах в мире, сразу вспоминается средневековый рыцарь с мечом наперевес и в доспехах из легендарной дамасской стали.
Именно ее многие небезосновательно считают самой твердой, прочной, не поддающейся ни механическим, ни химическим воздействиям. Но ведь сталь – это не чистый металл, она состоит из нескольких компонентов, которые подвергли обработке для изменения итоговых свойств готового продукта.
Следовательно, именоваться веществом с наивысшей твердостью она не может. Какой же металл является самым прочным на планете?
10Титан
На 10-й позиции нашего рейтинга самых прочных металлов в мире находится титан. Это высокопрочное твердое вещество серебристого цвета с низкой плотностью.
Титан устойчив перед высокими температурами, он не поддается коррозии, стоек перед химическими веществами и не боится механических повреждений. Расплавить титан возможно лишь при температуре выше 3200 градусов, а закипает он, разогревшись до температуры 3300 градусов.
Сфера применения данного металла широка и разнообразна – начиная с военной промышленности и заканчивая медициной.
Открыли титан в 18 веке английский и немецкий химики, а назвали его в честь Титанов – гигантских мифических существ с небывалой силой и прочими сверхъестественными способностями.
Длительное время титан не использовали в промышленных целях, так как не могли обойти естественную хрупкость этого металла. Получить его в чистом виде удалось только зимой 1925-го года
9Уран
9-е место в Топ-10 занимает уран. Его отличительной особенностью является слабая радиоактивность. Уран встречается в природе как в чистом виде, так и в виде составного элемента осадочных пород. Среди основных свойств этого металла необходимо выделить хорошую гибкость и ковкость, пластичность, что позволяет использовать его в разных отраслях промышленности.
Урановые сплавы, подверженные тепловой обработке, характеризуются высокой стойкостью к коррозии; изделия из них не изменяют форму при температурных перепадах. Именно поэтому данный металл до середины 30-х годов прошлого века использовали для изготовления инструментальной стали, но позже от этой технологии отказались.
8Вольфрам
На 8-м месте нашего рейтинга находится вольфрам. Этот металл обладает поразительными, не имеющими аналогов тугоплавкими свойствами. Кипит он при невероятно высокой температуре – 5900 градусов.
А еще этот твердый серебристо-серый металл с характерным блеском не боится даже самых агрессивных химических веществ, легко принимает форму в процессе ковки и способен вытянуться, не порвавшись, в тончайшую нить. Вольфрамовая нить накаливания – о ней слышал и видел ее каждый человек.
Так вот делают эту нить именно из вольфрама.
С немецкого языка слово «вольфрам» переводится как «пена волка» Открыл металл шведский химик Карл Шееле в 1781 году
7Рений
Этот серебристо-белый переходный металл принадлежит к категории дорогостоящих, он незаменим в процессе изготовления современной электроники и техники. Звания одного из самых прочных металлов в мире рений был удостоен благодаря своей твердости и плотности, которые не снижаются даже под воздействием температурных перепадов.
Рений тугоплавок, производится он из молибденовой и медной руды. Этот процесс довольно сложен и трудозатратен, чем и объясняется высокая стоимость готового металла. Чтобы получить 1 кг рения, необходимо 2 тыс. тонн руды, готовое производство данного металла составляет не более 40-ка тонн в год.
Изобрели рений известные немецкие химики Ида и Вальтер Ноддак, а назвали они его в честь живописной реки Рейн.
6Осмий
6-я позиция нашего рейтинга отведена осмию – прочнейшему металлу в мире, относящемуся к группе платиновых и характеризующемуся неимоверной плотностью. По аналогии с большинством платиновых металлов, осмий тугоплавок и тверд, но одновременно с этим он хрупок; не боится механических повреждений и воздействия агрессивных веществ.
Отличительной чертой осмия является серебристо-белый цвет с едва заметным голубоватым оттенком и довольно неприятный запах (нечто, напоминающее сочетание чеснока и хлорки). В чистом виде, в природе, этот металл не встречается, очень редко его можно найти в связке с иридием, да и то лишь в некоторых районах Сибири, в Канаде, США и в Южной Африке.
Осмия мало, поэтому он чрезвычайно дорог и используется только там, где колоссальные вложения в его добычу оправданы. Этот металл применяется в электронике, в космической и химпромышленности, в хирургии. Он является основным компонентом при производстве редкого лекарства – кортизона.
Осмий является самым дорогим металлом в мире.
Цена за 1 грамм может достигать 200 тыс. долларов.
5Бериллий
Бериллий имеет светло-серый цвет, характеризуется твердостью, огнеупорностью, хорошей теплопроводностью и токсичностью. Металл добывается из горных пород, повсеместно используется современной наукой. Он незаменим в аэрокосмической промышленности и в авиации, в ядерной энергетике и в металлургии.
Источник https://expertology.ru/top-10-samykh-tyazhelykh-po-plotnosti-metallov/
Источник https://finance-culture.ru/zoloto-i-dragmetally/samyj-tyazhelyj-metall-v-mire.html
Источник https://wotakks.ru/obrabotka/samyj-legkij-i-tyazhelyj-metall-2.html
