Тайны самого не только тяжелого, но и плотного металла в мире
С незапамятных времен люди активно используют различные металлы. После изучения их свойств, вещества заняли достойное место в таблице знаменитого Д. Менделеева. До сих пор не утихают споры ученых относительно вопроса, какому металлу присвоить звание самого тяжелого и плотного в мире. На чаше весов два элемента менделеевской таблицы – иридий, а также осмий. Чем они интересны, читайте далее.
Общая информация
На протяжении веков люди занимались изучением полезных свойств самых распространенных металлов на планете. Больше всего сведений наука хранит о золоте серебре и меди. Со временем человечество познакомилось с железом, более легкими металлами – оловом и свинцом. В мире Средневековья люди активно пользовались мышьяком, а болезни лечили ртутью.
Благодаря стремительному прогрессу, сегодня самыми тяжелыми и плотными металлами считается не один элемент таблицы, а сразу два. Под номером 76 расположен осмий (Os), а под номером 77 – иридий (Ir), вещества имеют следующие показатели плотности:
- осмий тяжелый, благодаря плотности 22,62 г/ см³;
- иридий не намного легче – 22,53 г/ см³.
Плотность относят к физическим свойствам металлов, она представляет собой соотношение массы вещества к его объему. Теоретические расчеты плотности обоих элементов имеют некоторые погрешности, поэтому оба металла сегодня принято считать самыми тяжелыми.
Для наглядности можно сравнить вес обыкновенной пробки с весом пробки из самого тяжелого металла в мире. Чтобы уравновесить чаши весов с пробкой из осмия либо иридия, потребуется более сотни обычных пробок.
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.
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.
Места природного залегания
Залежи самого плотного металла Iridium в мире природы ничтожно малы, их намного меньше, чем запасов платины. Предположительно самое тяжелое вещество сместилось к ядру планеты, поэтому объемы промышленной добычи элемента невелики (около трех тонн в год). Изделия из сплавов с иридием могут прослужить до 200 лет, драгоценности станут более долговечными.
Самородков самого тяжелого металла с неприятным запахом Osmium в природе не найти. В составе минералов можно обнаружить следы осмистого иридия вместе с платиной и палладием, рутением. Залежи осмистого иридия разведаны на территории Сибири (Россия), некоторых штатов Америки (Аляска и Калифорния), в Австралии и Южной Африке.
Если обнаружены залежи платины, удастся выделить осмий с иридием для укрепления и усиления физических либо химических соединений различных изделий.
10 самых тяжелых металлов в мире по плотности
Большинство самых тяжелых металлов редкие и чрезвычайно ценные. Многие достижения современной техники и медицины были бы просто невозможны, если бы их не было.
Большая часть таких металлов не находит широкого бытового применения (в лучшем случае, здесь на ум приходит платина и золото). Поэтому значение многих из них для цивилизации могут оценить лишь специалисты. При этом история открытия некоторых сама по себе интересна.
Представляем вам рейтинг наиболее плотных в мире металлов.
- 10. Тантал — 16,67 г/см³
- 9. Уран — 19,05 г/см³
- 8. Вольфрам — 19,29 г/см³
- 7. Золото — 19,29 г/см³
- 6. Плутоний — 19,80 г/см³
- 5. Нептуний — 20,47 г/см³
- 4. Рений — 21,01 г/см³
- 3. Платина — 21,40 г/см³
- 2. Осмий — 22,61 г/см³
- 1. Иридий — 22,65 г/см³
10. Тантал — 16,67 г/см³
Чрезвычайно тугоплавкий (температура плавления 3017 °C), тантал во многих случаях успешно заменяет платину.
Применяется в ювелирном деле — из него изготавливают корпусы часов, браслеты и другие ювелирные изделия. Этому способствует высокая твердость металла. Кроме того, он дешевле платины, хотя и дороже серебра.
Его соединения заменяют платину и как катализаторы в химической промышленности. В стекловарении добавка в расплав этого металла позволяет получать стёкла, используемые для производства маленьких биноклей и легких очков. И совершенно незаменим тантал в производстве радиоэлектроники.
9. Уран — 19,05 г/см³
От имени этого элемента пошло обозначение планеты Солнечной системы, а не наоборот, как считают многие.
Это очень тяжёлый, гибкий и ковкий металл. Способен самовоспламеняться. Его много как в земной коре, так и в морской воде.
Благодаря урану в конце IXX века случайно открыли невидимые лучи (сегодня явление испускания некоторыми природными веществами невидимых лучей называют радиоактивностью).
Природные окиси урана с древности используют при изготовлении глазури для керамических изделий. В наши дни соединения этого металла применяются также для создания желтой краски.
8. Вольфрам — 19,29 г/см³
Абсолютный чемпион по тугоплавкости. Кипит при температуре 5555 °C (такая же — в фотосфере Солнца).
Слово вольфрам означает «пожирающий олово, как волк овцу». Это наименование появилось не случайно. Вольфрам, находясь среди оловянных руд, мешал выплавке олова.
Используется для создания обручальных колец. Своей прочностью символизирует устойчивость личных отношений. К тому же, отполированный вольфрам ничем не поцарапать.
Применяется в производстве нитей накаливания в различных осветительных приборах.
7. Золото — 19,29 г/см³
Содержание золота в земле очень низкое, хотя месторождений, богатых им, много. Чуть-чуть золота есть даже в воде — в каждом ее кубометре присутствует не менее пяти микрограммов золота.
При обычных условиях не окисляется и не взаимодействует с большинством кислот, поэтому считается благородным металлом.
Золото легко пропускает тепло и электричество, благодаря чему незаменимо в радиоэлектронике.
6. Плутоний — 19,80 г/см³
Первый искусственный химический элемент, чье производство почти сразу после открытия началось в промышленных масштабах.
Назван в честь Плутона, который в 2006 году «разжаловали», лишив статуса планеты.
Интерес к плутонию изначально был вызван его военным применением. Высокая плотность и аномально высокая сжимаемость давали возможность изготавливать компактные, мощные и конструктивно простые атомные заряды.
Все изотопы плутония радиоактивны. «Реакторный» изотоп плутония позволяет создавать долгоживущие необслуживаемые (до ста лет эксплуатации) источники энергии.
5. Нептуний — 20,47 г/см³
Был получен искусственно из урана посредством ядерных реакций. Интересно, что назван не в честь древнегреческого божества Нептуна, а опосредованно — ввиду практической незаметности в природе в честь планеты Нептун, которая сама получила название в честь божества, но долго не поддавалась наблюдению астрономами.
Это металл самостоятельной ценности не имеет, но в радиохимической промышленности является «ступенькой» от урана к получению следующего важного радиоматериала — плутония.
4. Рений — 21,01 г/см³
Назван в честь реки Рейн, по месту открытия.
Очень редок, единственное экономически выгодное месторождение рения расположено в России.
Тугоплавкость, химическая нейтральность и хорошая пластичность позволяют использовать этот металл для создания медицинских инструментов.
Жаростойкие сплавы рения с иными металлами применяются для производства реактивных двигателей. Таким образом, рений имеет важнейшее военно-стратегическое значение.
3. Платина — 21,40 г/см³
Название платине придумали конкистадоры. Буквально с испанского оно означает «серебришко». Объясняется такое пренебрежительное именование особой тугоплавкостью металла. Многие годы его не знали как применить, тогда платина стоила вдвое дешевле серебра.
В наши дни ценится гораздо дороже даже золота. Чрезвычайная тугоплавкость, химическая инертность и отличные свойства катализатора химических реакций делают ее незаменимой в промышленности. При этом высокая стоимость и хорошая прочность открывают пути к применению в ювелирном деле.
2. Осмий — 22,61 г/см³
Название происходит от греческого «запах», так как некоторые химические реакции с осмием приводят к выделению соединения с очень стойким дурным «ароматом».
В химии и промышленности применяется как катализатор. Прочность и химическая нейтральность делает металл незаменимым в производстве медицинских имплантатов.
1. Иридий — 22,65 г/см³
Соли иридия отличаются разнообразием расцветок. Название металла происходит от имени Ириды — греческой богини радуги.
В земной коре иридия в сорок раз меньше, чем золота. В метеоритном веществе его содержание значительно больше, чем на Земле.
Соединяя иридий с платиной, можно получить сплав необычайно прочный и химически стойкий.
Иридий — отличный катализатор, но из-за редкости этого металла и высокой цены его применение ограничено. Впрочем, автовладельцам знакомы иридиевые свечи зажигания — в них используется тугоплавкость и каталитические свойства тонкого покрытия из иридия.
Топ-10 самых тяжелых металлов за Земле: какой из них самый плотный, область применения
Самый тяжелый в мире металл определяют, изучив плотность и атомную массу. Существует перечень таких элементов. Они отличаются различными параметрами и незаменимы в отдельных сферах промышленности и научно-исследовательской деятельности.
Какой самый тяжелый металл в мире
Для определения самого тяжелого металла сравнивают атомный вес с плотностью. Если изучить ряд параметров, то определить вариант, выделяющийся среди других, несложно. На первом месте будет осмий. Немного уступает ему иридий. Вес небольшого кубика осмия превышает 10 кг.
Топ 10 самых тяжелых металлов по плотности
Самые тяжелые металлы определили, изучив их характеристики. Выделяют 10 таких элементов.
Тантал
Это редкий и очень тяжелый металл, который активно применяют в хирургии. Он не разрушается, не подвержен коррозии и не вызывает трудностей во время обработки. Металл отличается сине-серым оттенком. Он достаточно твердый, поэтому температура плавления очень высокая.
Уран
Это химический элемент, который известен тем, что излучает высокий уровень радиации. Процессы на атомном уровне постепенно приводят к тому, что вещество может превратиться в отдельные элементы. Процесс трансформации состоит из 14 шагов. На последнем этапе вещество превращается в свинец, но для этого должны пройти миллиарды лет.
Вольфрам
Это не самое плотное вещество. Его параметры составляют 19,25 г/см3. Он считается наиболее тугоплавким материалом, поскольку для этого потребуется температура в 3422 градуса. Поэтому из него делают спирали в лампах накалывания. Вольфрам существует в четырех различных минералах.
Золото
Это мягкий, тягучий металл, который хорошо проводит тепло и электричество. Оно устойчивое к воздействию химических веществ. Его можно найти на земле, а также внутри ядра.
Плутоний
Плутоний также довольно плотный. Он образуется в процессе преобразования урана. В недрах планеты сосредоточено незначительное количество этого вещества. Поскольку этот металл радиоактивный, он всегда теплый, но обладает низкой тепло- и электропроводимостью.
Во время окисления плутония можно наблюдать красочную картину, поскольку элемент спонтанно меняет состояние окисления и цвет.
Нептуний
Еще один элемент, указанный в таблице Менделеева. Это очередной этап преобразования урана. Металл получают в результате ядерной реакции. Он обладает определенной мягкостью и ковкостью. Возможна медленная реакция нептуния с воздухом и водой.
Рений
Рений плотный, но отличается тугоплавкостью, ковкостью и устойчивостью к окислению. Его можно расплавить только при температуре 2000 градусов. Всего в мире находится не более 17000 тонн данного материала. Без него не обходится медицина, ювелирное дело, производство вакуумных приборов и электроники, металлургическая промышленность.
Платина
Хоть платина и не самый тяжелый материал, но она близка к максимальным показателям. Ею активно пользуются ювелиры, хирурги. В этот металл вкладывают деньги, применяют в электронике. Это один из незаменимых элементов в изготовлении и стекла и химических веществ.
Платина ценится за выносливость. Хоть она может весить и не много, но изделия из нее трудно повредить. Это очень редкий материал, который встречается в десятки раз реже, чем золото.
Осмий
В природе осмий встречается редко, он самый тяжелый из всех веществ. Несмотря на твердость, он легко ломается. Даже при нагревании материал не теряет свой блеск и привлекательный оттенок. Во время обработки могут возникать трудности. Обнаружить его трудно, поскольку большая часть сосредоточена в местах падения метеоритов.
Иридий
Иридий отличается от осмия плотностью всего сотой частью грамма. Он обладает достаточной тугоплавкостью. Это редкий, самый тяжелый и драгоценный металл, не вступающий во взаимодействие с кислотой, воздухом и водой. С его помощью контролируют сварочные швы.
Материалом пользуются палеонтологи и геологи, поскольку он считается отличным индикатором слоя, сформированного во время падения метеорита. Иридий обнаружили случайно: его выделили в платине.
Характеристики самого тяжелого металла
Самый тяжелый металл, по мнению ученых, это осмий. Он хоть и обладает практически одинаковыми с иридием показателями плотности, но последний немного уступает ему. Свойства обоих материалов продолжают изучать.
Комментарий эксперта
Елена Маренко
Химик-технолог, коллекционер ювелирных изделий
Задать вопрос
Осмий очень редкий и его трудно добывать. Стоимость материала довольно высокая и составляет 15000 долларов за грамм. Он относится к группе платиновых материалов, но название в переводе звучит, как «запах». В связи с повышенной химической активностью у осмия есть определенная особенность: он издает аромат чеснока и редьки с оттенками хлора.
Расплавить такой материал можно при температуре 3033 градуса, а параметры кипения достигают 5012 градусов.
После застывания осмий превращается в кристаллы, обладающие синим или серебристо-голубым отливом. Но, хоть он и очень красивый, драгоценности из него не делают. Препятствует этому тот факт, что металл трудно ковать и он не пластичный.
Ценят его за особую прочность. Если в сплав добавить совсем немного осмия, он станет устойчивым к износу. Поэтому чаще всего его используют для обработки узлов, подвергающихся чрезмерному трению.
История открытия
Самый тяжелый металл открыли в 1803-1804 году. Случилось это в процессе соревнований. Химики проводили многочисленные эксперименты, и во время одного из них образовался осадок, который имел достаточно неприятный запах. Он выделился в процессе обработки платиновой руды азотной и соляной кислотой.
После этого эксперименты продолжили. Французские ученые определили новый элемент таблицы. И назвали его «пнет», что значило – летучий. Такое название связано с тем, что в процессе опытов был образован черный дым.
Совместными усилиями ученым из многих стран удалось добиться желаемых результатов. Постепенно они разделили птен на иридий и осмий.
Область применения
Осмием пользуются в разных сферах жизни. Из него изготовляют военную и ракетную технику. Это незаменимое вещество для авиационной промышленности, медицины, аэрокосмической деятельности.
Из него делают разные виды оружия. Но производители задаются вопросами о том, чем его заменить, поскольку он доставляет много трудностей во время обработки.
Большая часть запасов осмия, обнаруженных на Земле, направлена на химическую промышленность. С его помощью выполняют окрашивание живых тканей, чтобы повысить их сохранность. Также он выступает отличным красителем для окрашивания фарфора.
Изотопами металла пользуются, если необходимо изготовить особенно надежную тару, в которой можно будет хранить ядерные отходы. Почитатели продукции «Ролекс» знают, что этот элемент добавляют в состав элитных часов и другой продукции компании.
Где залегает в земле
Определив, что тяжелее золота, люди задумали о том, где его можно добывать. Основная трудность в редкости элемента, чистым его не найти. В большинстве случаев находят различные соединения.
Обнаружить небольшое количество элемента можно в месторождениях платиновых руд. Также его находят там, где раньше падал метеорит.
Источник https://top-top.info/tovaryi/samyiy-tyazhelyiy-i-plotnyiy-metall-v-mire.html
Источник https://top10a.ru/10-samyx-tyazhelyx-metallov-v-mire-po-plotnosti.html
Источник https://wikizoloto.ru/interesnoe/samyy-tyazhelyy-metall-v-mire
