Най-твърдият метал в света (титан, хром и волфрам). Най-тежките метали в света

много любовници интересни фактиЧудя се кой метал е най-твърд? И набързо да отговорите на този въпрос няма да е лесно. Разбира се, всеки учител по химия може лесно да каже правилно, без дори да мисли. Но сред обикновените граждани, които последен пътучили химия в училище, не много ще могат да дадат правилен и бърз отговор. Това се дължи на факта, че всеки е свикнал да прави различни играчки от тел от детството си и си спомня добре, че медта и алуминият са меки и лесни за огъване, но стоманата, напротив, не е толкова лесна за придаване на желаната форма. Човек най-често се занимава с трите посочени метала, така че дори не обмисля останалите кандидати. Но стоманата със сигурност не е най-твърдият метал в света. Честно казано, трябва да се отбележи, че това изобщо не е метал в химически смисъл, а съединение на желязо с въглерод.

Какво е титан?

Най-твърдият метал е титанът. Чистият титан е получен за първи път през 1925 г. Това откритие нашумя в научните среди. Индустриалците веднага привлякоха вниманието към новия материал и оцениха предимствата от използването му. от официална версия, повечето твърд метална Земята получи името си в чест на неразрушимите титани, които според древногръцка митологияса били основателите на света.

Според учените общите световни запаси от титан днес са около 730 милиона тона. При сегашния темп на добив на изкопаеми суровини ще има достатъчно за още 150 години. Титанът се нарежда на 10-то място по природни запаси сред всички известни метали. Най-големият производител на титан в света е руската компания VSMPO-Avisma, която задоволява до 35% от световните нужди. Компанията се занимава с пълен цикъл на преработка от добива на руда до производството на различни продукти. Той заема около 90% от руския пазар за производство на титан. около 70% Завършени продуктиотива за износ.

Титанът е лек, сребрист метал с точка на топене 1670 градуса по Целзий. Показва висока химическа активност само при нагряване, в нормални условияне реагира с повечето химични елементи и съединения. В природата не се среща в чист вид. Често се среща под формата на рутил (титанов диоксид) и илменит (сложно вещество, състоящо се от титанов диоксид и железен оксид) руди. Чистият титан се възстановява чрез синтероване на рудата с хлор и след това изместване на по-активния метал (най-често магнезий) от получения тетрахлорид.

Промишлени приложения на титан

Най-твърдият метал има доста широка гама от приложения в много индустрии. Аморфно подредените атоми осигуряват титан най-високото нивоякост на опън и усукване, добра устойчивост на удар, високи магнитни качества. Металът се използва за направата на корпуси и ракети за въздушен транспорт. Той се справя добре с огромните натоварвания, които машините изпитват на големи височини. Титанът се използва и при производството на корпуси за подводници, тъй като е в състояние да издържа на високо налягане на големи дълбочини.

В медицинската индустрия металът се използва при производството на протези и зъбни импланти, както и хирургически инструменти. Като легиращ елемент, елементът се добавя към някои марки стомана, което им придава повишена якост и устойчивост на корозия. Титанът е много подходящ за леене, тъй като ви позволява да получите идеално гладки повърхности. Също така се прави от Бижутаи декоративни елементи. Активно се използват и титанови съединения. Белите бои са направени от диоксид, те се добавят към състава на хартия и пластмаса.

Комплексните органични титанови соли се използват като втвърдяващ катализатор в производството на бои и лакове. Титановият карбид се използва за направата на различни инструменти и дюзи за обработка и пробиване на други метали. В прецизното инженерство титановият алуминид се използва за производство на устойчиви на износване елементи, които имат висока граница на безопасност.

Най-твърдата метална сплав е получена от американски учени през 2011 г. Състои се от паладий, силиций, фосфор, германий и сребро. нов материалнаречено "метално стъкло". Той комбинира твърдостта на стъклото и пластичността на метала. Последното не позволява пукнатини да се разпространяват, както се случва със стандартното стъкло. Естествено, материалът не е пуснат в широко производство, тъй като неговите компоненти, особено паладият, са редки метали и са много скъпи.

IN този моментусилията на учените са насочени към търсене на алтернативни компоненти, които да запазят получените свойства, но значително да намалят себестойността на производството. От получената сплав обаче вече се произвеждат отделни части за космическата индустрия. Ако в структурата могат да бъдат въведени алтернативни елементи и материалът стане широко разпространен, тогава е напълно възможно той да се превърне в една от най-търсените сплави на бъдещето.

Защото имат най-висока плътност. Сред тях най-тежките са осмий и иридий. Това Индексът на плътност на тези метали е почти еднакъв, с изключение на лека грешка в изчислението.

Иридият е открит през 1803 г. Открит е от английския химик Смитсън Тенат, докато изследва естествената платина, доставена от Южна Америка. В превод от старогръцки името "иридий" означава "дъга".

Научният интерес като източник електрическа енергияпредставлява изотопа на тежкия метал - иридий-192m2, тъй като този метал е много голям - 241 години. Иридият е намерил широко приложение в промишлеността и палеонтологията - използва се за производството на писци за писалки, определящи възрастта на слоевете на земята.

Откриването на осмий става случайно през 1804 г. Този най-твърд метал е открит в химичен съставутайка от платина, разтворена в царска водка. Името "осмий" идва от древногръцката дума за "мирис". Този метал почти не се среща в природата. Най-често се намира в състава.Подобно на иридий, осмият почти не е подложен на механично напрежение. Един литър осмий е много по-тежък от десет литра вода. Но това свойство на този метал все още не е намерило приложение никъде.

Най-твърдият метал, осмий, се добива в руски и американски мини. Въпреки това, Южна Африка е призната за най-богатата от находищата си. Осмият често се среща в железни метеорити.

Особен интерес представлява осмий-187, който се изнася само от Казахстан. Използва се за определяне на възрастта на метеоритите. Един грам от този изотоп струва 10 000 щатски долара.

В промишлеността твърдата сплав на осмий с волфрам (osram) се използва главно за производството на лампи с нажежаема жичка. Осмият също е каталитичен агент в производството.Достатъчно рядко от този метал се правят режещи части за инструменти в хирургията.

Двата тежки метала - осмий и иридий - почти винаги се съдържат в една и съща сплав. Това е определен модел. И за да ги разделите, трябва да положите много усилия, защото те не са толкова меки, колкото например среброто.

невероятен метал

Природата е дала на човечеството удивителен метал - пластичен, пластичен, ковък и ковък в чист вид, но ставащ твърд и крехък поради примеси от въглерод, азот, водород и др. Това е хром, най-твърдият метал, със синкаво-бял цвят. Хромът (Cr) е тежък, огнеупорен, топлоустойчив и устойчив на корозия метал. Твърдостта на хрома по Бринел е 70-90 kgf / cm2, точката на топене е 1907 ° C, плътността е 7200 kg / m3, точката на кипене е 2671 ° C.

Обикновено най-твърдият метал се среща в природата под формата на хромова желязна руда. Хромът е доста често срещан елемент в земната корасъдържа приблизително 0,02%, което е висока цифра. Най-големите депозитихромът е в ултраосновната скали. Счита се, че ултраосновните скали са най-близки по състав до мантията на Земята. Каменните метеорити също са богати на хром. Във водата съдържанието на този метал е много ниско - само 0,00005 mg / l.

Хранително вещество

Хромът е биогенно вещество и влиза в състава на тъканите на живите организми. Приемът на хром става с храна, липсата на този микроелемент води до повишаване на холестерола в кръвта, намаляване на скоростта на растеж и намаляване на чувствителността на тъканите към инсулин. В животинските организми съдържанието на хром е незначително - от десет хилядни до десет милионни от процента. Растителните тъкани на този метал съдържат приблизително 0,0005%, 92-95% от които са в корените. висши растенияне понасят високо съдържание на хром, докато планктонът има коефициент на натрупване от 10 000-26 000.

Най-твърдите метални и хромови съединения се използват в промишлеността: главно за топене на хромирани стомани, нихром и др. Хромът се използва широко като декоративно покритие, устойчиво на корозия.

Вредата от хрома

Някои съединения на хрома са токсични, като галванопластика, легиращи добавки, сплави, огнеупорни материали. При продължителен контакт с вирулентно (отровно) хромово съединение, начални признациотравяне - сухота, болка в носа, болки в гърлото, задух. Обикновено леката степен на отравяне изчезва, ако човек спре да контактува с хром, в противен случай интоксикацията преминава в хроничен стадий.

Този процес се характеризира със следните признаци - слабост, главоболие, диспепсия, загуба на тегло, дисфункция на стомаха, черния дроб и панкреаса, бронхиална астма, бронхит, дифузна пневмосклероза са възможни. Ако токсичните хромни съединения попаднат върху кожата, може да се появи дерматит и екзема.

Повечето от елементите на периодичната таблица се отнасят до метали. Те се различават по физични и химични характеристики, но имат общи свойства: висока електро- и топлопроводимост, пластичност, положителна температура. Повечето метали са твърди при нормални условия, има едно изключение от това правило - живакът. Хромът се счита за най-твърдия метал.

През 1766 г. в една от мините близо до Екатеринбург е открит неизвестен досега минерал с наситен червен цвят. Той получи името "сибирско червено олово". Съвременното име за това е "крокоит", неговият PbCrO4. Новият минерал привлече вниманието на учените. През 1797 г. френският химик Вокелин, провеждайки експерименти с него, изолира нов метал, по-късно наречен хром.

Хромните съединения имат ярък цвят от различни цветове. За това той получи името си, защото на гръцки "хром" означава "боя".

В чист вид това е синкаво-сребрист метал. Това е най-важният компонент на легираните (неръждаеми) стомани, придавайки им устойчивост на корозия и твърдост. Хромът се използва широко в галванопластиката, за нанасяне на красиво и устойчиво на износване защитно покритие, както и в обработката на кожа. Неблагородни сплави се използват за направата на ракетни части, топлоустойчиви дюзи и др. Повечето източници твърдят, че хромът е най-твърдият метал от всички съществуващи. Твърдостта на хрома (в зависимост от условията на експеримента) достига 700-800 единици по скалата на Бринел.

Хромът, въпреки че се счита за най-твърдия метал на земята, е само малко по-нисък по твърдост от волфрама и урана.

Как се получава хром в промишлеността

Хромът е част от много минерали. Най-богатите находища на хромови руди се намират в Южна Африка (Република Южна Африка). Има много хромови руди в Казахстан, Русия, Зимбабве, Турция и някои други страни. Най-разпространена е хромовата желязна руда Fe (CrO2) 2. От този минерал хромът се получава чрез изпичане в електрически пещи върху слой. Реакцията протича по следната формула: Fe (CrО2) 2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.

Най-твърдият метал от хромова желязна руда може да се получи по друг начин. За да направите това, първо минералът се легира с калциниран

Ако силата обикновено се разбира като способността на твърдите тела да устоят на разрушаване и да запазят формата на продукта, тогава следните метали могат да бъдат приписани на тежки и издръжливи метали.

Име титан беше награден от Мартин Клапрот, немски изследовател, който откри нов метал, различен от неговия химични качества, и в чест на митологичните герои на децата на земята - титаните.

Наличието на титан в природата е на 10-то място, най-вече той е концентриран в минералите. Без този метал би било невъзможно най-новите откритияв областта на ракетостроенето, корабостроенето и самолетостроенето. Титанът се използва във всички области на индустрията, в производството на медицински импланти и бронежилетки Хранително-вкусовата промишлености селското стопанство.

2-ро място

Светлосив волфрам , буквално преведено като вълчи крем, е най-огнеупорният метал, така че е незаменим при производството на топлоустойчиви повърхности и продукти. Нажежаемата жичка в обикновена електрическа крушка е направена от волфрамова жичка.

Този метал се използва в балистични ракети, в производството на черупки и куршуми, в жироскопични свръхвисокоскоростни ротори.

3-то място

Тантал почти невъзможно е да се модифицира, защото започва да се топи при температура от 3015 градуса по Целзий и кипи при точка на кипене от 5300 градуса. За обикновен човек е невъзможно дори да си представи такава жега. Синкаво-сивият метал е най-незаменим в съвременна медицина, от него се правят тел и листове, с които се покриват увредените кости.

Отворен през 1817 г молибден, сиво-стоманен метал в чиста форма практически не се среща. Нетопимостта на този метал е поразителна, чиято точка на топене надвишава 2620 градуса. Молибденът е намерил най-голямо приложение във военната индустрия, където се произвеждат оръжейни и бронирани стомани.

5-то място

Използване на авиацията и машиностроенето, ядрената енергия и космонавтиката ниобий, много близък по свойствата си до металния тантал. Ниобият практически не се влияе от никакви вещества, нито соли, нито киселини, трудно се топи и трудно се окислява, което прави уникалния метал толкова популярен.

6-то място

Най-тежкият метал на земята иридий притежава най-устойчивите антикорозионни свойства, дори царската вода не може да го разтопи. Добавянето на иридий към други сплави повишава способността им да издържат на корозия.

7 място

Берилий е един от редките метали, които се добиват в земята. Неговите уникални качества, като висока топлопроводимост и огнеустойчивост, са направили този метал незаменим при производството на ядрени реактори. Берилиевите сплави с право заемат водеща позиция в космическата и авиационната индустрия.

8 място

Светло син хром , който е и един от най-издръжливите метали поради своята уникални свойствакогато се добавя към стоманени сплави, ги прави по-твърди и по-устойчиви на корозия. Хромираните части са красиви външен видкойто не се променя във времето.

9 място

Саксонците се грижат за своите легенди, името на героя на един от тях, Коболд, е увековечено в името на метала - кобалт . Много често, когато добиват руда, търсачите бъркат сиво-розовия метал със сребро.

Огнеупорният метал, като добавка, повишава устойчивостта на топлина, твърдостта и устойчивостта на износване на стоманата. Поради уникалните си качества, кобалтът е незаменим в машинните инструменти.

Хафний - метал със светлосив цвят, уникален по своите качества, се добива от циркониева руда. Твърдият, огнеупорен хафний има уникална характеристика, фактът е, че зависимостта му от топлинен капацитет е аномална и не попада под никакви закони на физиката.

Хафний се използва в ядрената енергетика и в оптиката, за укрепване на различни сплави и за производство на стъкло за рентгенови лъчи, без него е трудно да си представим военното производство.