Самый тяжелый металл в мире — Topkin | 2022

 

Самый тяжелый металл в мире

Человечеству известны многие виды металлов, которые позволяют сегодня производить качественные инструменты, детали для машин, технику, транспортные средства и много других нужных и полезных вещей. Есть невероятно легкие металлы, прочные, дорогостоящие, а существуют и самые тяжелые металлы. И, многие, думая, что таковым является ртуть, очень заблуждаются. На звание «самый тяжелый металл в мире» могут равноправно претендовать металлы из платиновой группы – осмий (атомный номер 76) и иридий (атомный номер 77). Они оба обладают высочайшей плотностью, которая равняется 22,6 г/см3. Ученые считают, что их масса примерно одинакова, а имеющиеся при вычислениях погрешности позволяют на вопрос, какой металл самый тяжелый, ответить, что оба этих металла вполне могут считаться наиболее тяжелыми.

Иридий: открытие, особенности, применение

Этот самый тяжелый металл на Земле открыл ученый из Англии Смитсон Теннат в 1803г. Уже канули в прошлое несколько столетий от момента открытия платины. Именно из этого белого металла в начале девятнадцатого столетия физикам удалось выделить палладий и родий. А Теннат нашел в осадках металла еще два элемента – иридий и осмий. В переводе с древнегреческого иридий означает «радуга».

Это металл серебристо-белого цвета, который является не только тяжелым, но и довольно прочным. Обнаруженный иридий уникален даже для наших времен, поскольку в коре Земли его совсем немного. Данного металла за год можно произвести не более 1000 кг. Чаще всего иридий обнаруживают в тех местах, где падали метеориты. Ученые утверждают, что серебристо-белого цвета металл мог быть более распространенным металлом на поверхности нашей планеты, но виной небольших его месторождений является немалая атомарная масса, которая, якобы продавливала породу, продвигая металл ближе к ядру Земли.

Иридий довольно сложен в обработке, а также химически инертен. Если поместить кусочек такого металла в смесь азотной и соляной кислоты, то ничего не произойдет. В промышленности широкое применение нашел изотоп иридия «192m2», используемый в качестве источника электрической энергии. Металл широко используется и в палеонтологии – с его помощью ученые определяют возраст найденных в Земле артефактов. Также иридий может применяться для нанесения покрытий на другие металлы, однако из-за сложности в обработке данного металла сделать это довольно трудно. На помощь приходит химический способ, который позволяет добиваться равномерного нанесения покрытия из иридия на другие металлы и керамические изделия.

Осмий: открытие, особенности, применение

Осмий – это тоже самый тяжелый металл в таблице Менделеева. Оловянно-белый с голубым оттенком металл открыл Смитсон Теннат год спустя после обнаружения иридия в платине. Когда платину растворили в «царской водке», то в осадке ученый и обнаружил этот элемент, который является довольно редко используемым и дорогостоящим металлом, но при этом невероятно полезным.

Осмий, как и предыдущий выявленный металл, обработке почти не поддается. Он по большей части содержится в метеоритах, но и на нашей планете можно встретить крупные месторождения (например, они существуют в России, США и ЮАР). Отличительной особенностью осмия является неприятный запах, в котором можно уловить одновременно запах чеснока и хлора. Поэтому с древнегреческого название «осмий» означает «запах».

Как правило, используется осмий для изготовления лампочек накаливания или других приборов, требующих применения тугоплавких материалов. Может применяться в качестве катализатора в процессе изготовления аммиака. Высокая прочность осмия позволяет использовать его для изготовления хирургических инструментов. Чтобы определить настоящий возраст метеорита железной породы, используют изотоп осмия 187. Естественным месторождением осмия может «похвастаться» Казахстан. Но за грамм такого металла, добытого с данного месторождения, покупателю придется выложить не меньше 10000 долларов, а все потому, что металл этот довольно редкий.

Можно отметить, что это какое-то невероятное стечение обстоятельств, что столь тяжелые и редкие металлы встречаются в одном сплаве. А чтобы разлучить эти материалы, сделав их отдельными металлами, которые можно использовать в различных отраслях, придется уделить процессу немало сил и времени.

7 самых тяжелых элементов на Земле | По атомной массе

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

ТОП-20 самых тяжелых металлов в мире

Из 104 известных химических элементов 82 составляют металлы. Они задействованы в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, хозяйственной деятельности человека. К категории тяжелых относят металлы с плотностью от 5 г/см3. Еще одна определяющая характеристика — атомный вес (свыше 50 г/моль).

Осмий

Занимает лидирующую позицию в мире по плотности. Его открыли в 1803 году. Одновременно за осмий «сражались» два ученых. Но в итоге более детальное описание сделал химик Смитсон Теннант. Температура плавления/кипения осмия составляет 2466 0С/4428 0С.

Редкий металл почти не поддается механическому воздействию из-за высокого показателя плотности. Обработка осмия требует больших затрат. Вот его свойства:

• тугоплавкость;
• непластичность;
• не поддается ковке;
• хлористый запах.

Осмий причислен к группе платиновых металлов. При застывании он кристаллизуется и становится ярко-голубым. Металл выдерживает сильное трение, механические воздействия, поэтому часто добавляется при изготовлении деталей, подвижных узлов оборудования для промышленности. Цена редкого металла за грамм превышает 10 000 долларов.

Иридий

Этот металл на 0,09 г/см3 уступает осмию по плотности и занимает второе место в рейтинге. Они были открыты одновременно, имеют идентичные температуры плавления и кипения. Иридий тоже относится к редким металлам. Он не взаимодействует с водой, кислотами, воздухом. Иридий имеет белый цвет с серебристым отливом, зеркальной поверхностью. За год добывают не больше десяти тонн этого металла.

Иридий эксплуатируется в машиностроении, геологии, палеонтологии. Его выбирают для получения электричества, при изготовлении протезов (нервная электростимуляция). Иридий служит индикатором выявления слоев горных пород, для покрытия поверхностей по сложной технологии.

Платина

В рейтинге по «тяжести» она на третьей позиции. Платина — драгоценный, редкий элемент. Даже в самородной форме она включает железо, иридий и осмий, реже медные вкрапления. Платина — металл инертный, не вступающий в реакцию с агрессивными химикатами. Она имеет температуру плавления/кипения 1768 0С /3825 0С соответственно.

Платину используют в химической промышленности, ювелирном деле, автомобилестроении, при разработке и выпуске космолетов. Запасы этого драгоценного металла сосредоточены в пяти странах мира, включая Россию, Америку, Китай.

Рений

Это один из редчайших элементов на планете. О нем узнали в 1925 году благодаря немецким химикам Вальтеру и Иде Нодаккам. Серебристо-белый металл назвали в честь знаменитой реки Рейн в Германии. Рений имеет ряд особенностей:

• температура плавления — 3186 градусов Цельсия;
• сохранение прочностных характеристик при частом остывании и нагревании;
• температура кипения — 5596 градусов;
• ковкость;
• серебристо-белый цвет.

Эксплуатируется этот металл в авиационном и дорожном строительстве, подходит для изготовления деталей ракетных установок.

Нептуний

Этот радиоактивный элемент был получен при проведении ядерных реакций экспериментальным путем. Его открыли Макмиллан Э., Абельсон Ф. Название связано с восьмой по величине планетой Солнечной системы.

Нептуний плавится при 640 градусах Цельсия, а закипает при 3235 градусах. Это первый трансурановый элемент, который характеризуется хорошей ковкостью, быстро окисляется, но в реакцию с воздухом почти не вступает. При распаде этот металл опасен для человеческого организма, до 80 % частиц поражает костные ткани. Главная сфера применения — получение плутония.

Плутоний

Высокий уровень радиоактивности — главная отличительная особенность металла. В естественных условиях его почти не добывают. Основная доля получения плутония приходится на многоступенчатое урановое преобразование. Он имеет огромный военный потенциал, используется при создании ядерного оружия. Плутоний служит и энергетическим источником для космических кораблей. К характеристикам относятся:

• температура кипения — 3235 градусов;
• плохая токо- и теплопроводность;
• температура плавления — 640 градусов.

Из-за радиоактивности плутоний всегда кажется теплым. Он стал первым химическим элементом искусственного происхождения, производство которого достигло промышленных масштабов.

Золото

Это один из самых пластичных металлов. Золото отлично проводит электрический ток и имеет высокую плотность. Если бы не высокая стоимость металла, его бы активно использовали в процессе производства микросхем. Но золото занимает ведущие позиции в ювелирном деле. Вот его ключевые характеристики:

• температура плавления-кипения — 1064-2856 градусов Цельсия;
• мягкость, тягучесть;
• высокая теплопроводность;
• не взаимодействует с кислородом;
• устойчивость к химическим воздействиям.

Самые крупные запасы драгоценного металла зафиксированы на американском континенте. Золото применяется в стоматологии, гомеопатии, банковском деле, разных сферах промышленности. Это гарант валютной стабильности

Вольфрам

Блестящий металл светло-серого цвета является самым тугоплавким на планете. Вольфрам — «лидер» и по максимально высокой температуре кипения на земле. Она достигает 3745 градусов. Плавится металл при 3422 градусах Цельсия. Вольфрам хорошо проводит тепло и электрическую энергию, не боится воздействия кислоты, легко поддается ковке. Используют его при производстве авиационных моторов, вакуумных систем. Именно вольфрам служит основой для выработки жаропрочных сплавов, применяется для создания нитей накаливания.

Уран

В естественных условиях этот радиоактивный элемент проходит многоступенчатый процесс преобразования в свинец. Все четырнадцать этапов его трансформации могут длиться миллионы лет. Уран обладает следующими свойствами:

• высокая пластичность (почти как у стали);
• быстрое окисление;
• самовоспламенение при 150 градусах Цельсия;
• самая большая на планете атомная масса;
• температура плавления/кипения — 1132 0С /3745 0С;
• ковкость;
• серебристо-белый или коричневатый окрас.

Уран активно используют при производстве ядерного оружия, реакторов, силовых установок. Ядерная промышленность — основная сфера эксплуатации этого вещества. Сейчас уран добывают преимущественно из морской воды.

Тантал

Редкий белый металл с синеватым оттенком, который обнаружен в начале девятнадцатого века. Но до середины 19 столетия его отождествляли с ниобием. Тантал — один из самых тугоплавких металлов. Температура плавления — 3017 градусов Цельсия, кипения — 5458 градусов. Тантал легко обрабатывается, почти не поддается разрушению, коррозии. Он вступает в контакт с воздухом только при температуре +280 градусов. К другим свойствам относятся:

• устойчивость к агрессивным средам;
• пластичность;
• парамагнетизм.

В атомной промышленности, медицине, военной отрасли — тантал используется повсеместно.

Ртуть

металл с серебристым отливом, при комнатной температуре находится в жидком состоянии, имеет ядовитые пары. Это один из древнейших металлов, который находили в самородном виде. Ртуть получали и путем обжига киновари. Ее выделение в чистом виде было описано химиком Брандтом Д в 1734 году. Твердую ртуть впервые открыли Браун и Ломоносов. Ученые смогли заморозить ее и выделить следующие свойства:

• электропроводность;
• ковкость;
• высокая токсичность;
• температура плавления/кипения — 234К/629К.

Ртуть присутствует во многих сульфидных минералах — особенно в рудах и антимонитах. Ее используют при производстве барометров, термометров, манометров, вакуумных насосов, ламп.

Родий

Редкий металл с белым блеском относится к элементам платиновой группы. Родий эффективно противостоит коррозии. Он присутствует в природе в виде сплава или свободного металла, содержится в никелевых и платиновых рудах. Родий был открыт Уильямом Волластоном в 1803 году. Металл не окисляется при нагревании, не подвергается кислотному воздействию. Температура плавления/кипения — 1964/3695 градусов Цельсия.

Свыше 80 % мировых запасов родия уходит на производство катализаторов. Применяется он и при создании ядерных реакторов, в ювелирном деле. Из родия в сплавах с палладием и платиной делают покрытия, которым не страшна коррозия.

Рутений

Этот металл из платиновой группы встречается как второстепенный компонент руд. Твердый элемент белого цвета легко подвергается воздействию окислителей, растворяется в щелочах. Но рутений не способны разрушить кислоты — даже «царская водка». Температура плавления — 2334 градуса, а кипения — 4150 градусов Цельсия.

Рутений сплавляют с металлами, не относящимися к платиновой группе, для улучшения их свойств. Его используют в микроэлектронике, в турбинных реактивных силовых агрегатах, в качестве катализаторов.

Палладий

Редчайший минерал серебристого цвета не тускнеет на воздухе. Он был обнаружен в самородках в 1803 году. Ковкий, тягучий металл растворяется в азотной, серной кислотах, прокатывается до состояния проволоки. Парамагнитный элемент не отличается стойкостью к действию окислителей.

Температура плавления — 1554 градуса, кипения — 2940 градусов Цельсия. В земельных недрах доля достигает 6 %. Основные залежи — на Кольском полуострове, на Урале. Палладий используется как катализатор, востребован в аэрокосмической промышленности. Он входит в состав конденсаторов, задействован в медицине для изготовления протезов, кардиостимуляторов.

Таллий

Это тяжелый металл с голубоватым оттенком, который быстро окисляется от соприкосновения с воздухом из-за высокой химической активности. Таллий открыли в 1861 году в Великобритании спектральным методом. Он тускнеет на воздухе, присутствует в земной коре и морской воде — до 10 %. Таллий плавится уже при 304, а кипит — при 1473 градусах.

Металл применяется в медицинской сфере для кардиологических исследований, в приборах ночного видения и осветительном оборудовании.

Торий

Слаборадиоактивный металл серебристого цвета, который при длительном пребывании на воздух становится черным. Торий был выделен ученым Берцелиусом Й. Из торита в 1828 году и назван именем бога грома скандинавской мифологии. Он содержится в монаците, торианите, эвксените и других минералах. Основные месторождения сосредоточены на Шри-Ланке, в Индии, Австралии, США. Выделим свойства металла:

• плохо растворяется в кислотах, не взаимодействует с едкими щелочами;
• ковкость;
• медленное корродирование в холодной воде;
• легко воспламеняется;
• температура плавления/кипения — 1750/4788 градусов.

Торий применяется в медицине (рентгеноконтрастные препараты), в металлургической промышленности и атомной энергетике.

Свинец

Легкоплавкий тяжелый серебристый металл с синеватым отливом. Это ковкий, токсичный элемент. Он легко обрабатывается, пластичен. Свинец получают из руд, в которых содержится галенит.

Металл обладает низкой теплопроводностью, подвергается механическим повреждениям, на воздухе покрывается тонкой оксидной пленкой. Он плавится при 327 градусах, а кипит — при 1749 градусах Цельсия. Свинец активно используется в медицине, геологии, для производства взрывчатки, аккумуляторных батарей.

Серебро

Это пластичный серебристо-белый благородный металл, который обладает высокой ковкостью. Он плавится при 962 градусах. Температура кипения — 2162 градуса Цельсия. Серебро содержится в земной коре (до 70 г/т), глинистых сланцах, входит в сульфиды меди.

Этот драгоценный металл широко эксплуатируется в медицинской отрасли, при производстве диагностического оборудования, в фотографии, при изготовлении катодов, в качестве дезинфектора.

Тулий

Занимает предпоследнее место в рейтинге самых тяжелых металлов в мире. Тулий относится к группе лантаноидов. Это серебристый металл с белым отливом, который легко обрабатывается. Соли тулия окрашены в зеленый цвет. Элемент открыл химик из Швеции Клеве Т. В в 1879 году. В коре земли тулия не больше 2,7 %. Температура плавления/кипения — 1818К/2220К.

Тулий используют для производства магнитных носителей информации, лазерных материалов, в атомной энергетике.

Самарий

Высокоактивный редкоземельный металл серебристого цвета был открыт в 1847 году русским горным инженером Самарским В.Е. и назван его именем. Самарий медленно окисляется на воздухе, растворяется в кислотах, вступает в реакцию с азотом, кремнием, углеродом и бором. Температура плавления — 1350К, кипения — 2064К.

Самарий применяется при изготовлении сверхмощных магнитов, тензочувствительных датчиков, в ядерной энергетике, при конструировании магнитных холодильников, в стекольном деле, в качестве огнеупорных материалов.

Таблица самых тяжелых металлов (список по убыванию плотности)

Источник https://topkin.ru/best/nauka/samyj-tyazhelyj-metall-v-mire/

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

Источник https://hardhub.ru/articles/vopros-otvet/top-20-tyazhelykh-metallov-v-mire/