Das härteste Metall der Welt (Titan, Chrom und Wolfram). Die schwersten Metalle der Welt

viele Liebhaber Interessante Fakten Ich frage mich, welches Metall das härteste ist? Und es wird nicht einfach sein, diese Frage ohne weiteres zu beantworten. Natürlich wird es jedem Chemielehrer leicht fallen, das Richtige zu sagen, ohne darüber nachzudenken. Aber unter normalen Bürgern, die das letzte Mal Wer in der Schule Chemie studiert hat, wird nicht viele in der Lage sein, die Antwort richtig und schnell zu geben. Dies liegt daran, dass jeder seit seiner Kindheit daran gewöhnt ist, verschiedene Spielzeuge aus Draht herzustellen, und sich gut daran erinnert hat, dass Kupfer und Aluminium weich sind und sich gut biegen lassen, Stahl hingegen lässt sich nicht so einfach in die gewünschte Form bringen. Am häufigsten beschäftigt sich eine Person mit den drei genannten Metallen, sodass sie die anderen Kandidaten gar nicht berücksichtigt. Aber Stahl ist sicherlich nicht das härteste Metall der Welt. Fairerweise muss man sagen, dass es sich hierbei überhaupt nicht um ein Metall im chemischen Sinne handelt, sondern um eine Verbindung aus Eisen und Kohlenstoff.

Was ist Titan?

Das härteste Metall ist Titan. Reines Titan wurde erstmals 1925 gewonnen. Diese Entdeckung sorgte in wissenschaftlichen Kreisen für Aufsehen. Die Industriellen machten sofort auf das neue Material aufmerksam und schätzten die Vorteile seiner Verwendung. Von offizielle Version, am meisten hartes Metall auf der Erde erhielt seinen Namen zu Ehren der unzerstörbaren Titanen, die laut antike griechische Mythologie waren die Gründer der Welt.

Laut Wissenschaftlern belaufen sich die gesamten weltweiten Titanreserven heute auf etwa 730 Millionen Tonnen. Bei der derzeitigen Fördergeschwindigkeit fossiler Rohstoffe wird es noch für weitere 150 Jahre reichen. Titan belegt unter allen bekannten Metallen den 10. Platz in den natürlichen Reserven. Der weltweit größte Titanproduzent ist das russische Unternehmen VSMPO-Avisma, das bis zu 35 % des weltweiten Bedarfs deckt. Das Unternehmen ist im gesamten Verarbeitungszyklus vom Erzabbau bis zur Herstellung verschiedener Produkte tätig. Es nimmt etwa 90 % ein. Russischer Markt für die Titanproduktion. Ungefähr 70 % Endprodukte geht in den Export.

Titan ist ein helles, silberfarbenes Metall mit einem Schmelzpunkt von 1670 Grad Celsius. Zeigt nur beim Erhitzen eine hohe chemische Aktivität normale Bedingungen reagiert nicht mit den meisten chemischen Elementen und Verbindungen. Es kommt in der Natur nicht in reiner Form vor. Häufig in Form von Rutil- (Titandioxid) und Ilmenit-Erzen (eine komplexe Substanz bestehend aus Titandioxid und Eisenoxid). Reines Titan wird isoliert, indem das Erz mit Chlor gesintert wird und dann das aktivere Metall (normalerweise Magnesium) aus dem resultierenden Tetrachlorid verdrängt wird.

Industrielle Anwendungen von Titan

Das härteste Metall hat in vielen Branchen ein recht breites Anwendungsspektrum. Amorph angeordnete Atome liefern Titan höchstes Level Zug- und Torsionsfestigkeit, gute Schlagfestigkeit, hohe magnetische Eigenschaften. Das Metall wird zur Herstellung von Lufttransportkörpern und Raketen verwendet. Den enormen Belastungen, denen Autos in großer Höhe ausgesetzt sind, meistert er gut. Titan wird auch bei der Herstellung von U-Boot-Rümpfen verwendet, da es einem hohen Druck in großen Tiefen standhält.

In der Medizinindustrie wird Metall zur Herstellung von Zahnersatz und Zahnimplantaten sowie chirurgischen Instrumenten verwendet. Das Element wird einigen Stahlsorten als Legierungszusatz zugesetzt, was ihnen eine erhöhte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit verleiht. Titan eignet sich gut zum Gießen, da es perfekt glatte Oberflächen erzeugt. Es besteht auch aus Schmuck und Dekorationsartikel. Auch Titanverbindungen werden aktiv eingesetzt. Kohlendioxid wird zur Herstellung von Farben und zum Tünchen verwendet und wird Papier und Kunststoff zugesetzt.

Organische Titansalze werden als Härtungskatalysator in der Farben- und Lackherstellung eingesetzt. Aus Titancarbid werden verschiedene Werkzeuge und Aufsätze zum Bearbeiten und Bohren anderer Metalle hergestellt. In der Feinwerktechnik werden aus Titanaluminid verschleißfeste Elemente mit hohem Sicherheitsspielraum hergestellt.

Die härteste Metalllegierung wurde 2011 von amerikanischen Wissenschaftlern entdeckt. Seine Zusammensetzung umfasste Palladium, Silizium, Phosphor, Germanium und Silber. Neues Material wurde „metallisches Glas“ genannt. Es vereint die Härte von Glas und die Plastizität von Metall. Letzteres verhindert die Ausbreitung von Rissen, wie es bei Standardglas der Fall ist. Natürlich wurde das Material nicht in großem Umfang hergestellt, da seine Bestandteile, insbesondere Palladium, seltene Metalle sind und sehr teuer sind.

IN dieser Moment Die Bemühungen der Wissenschaftler zielen darauf ab, alternative Komponenten zu finden, die die erhaltenen Eigenschaften bewahren, aber die Produktionskosten deutlich senken. Aus der resultierenden Legierung werden jedoch bereits einige Teile für die Luft- und Raumfahrtindustrie hergestellt. Wenn alternative Elemente in die Struktur eingebracht werden können und sich das Material verbreitet, ist es durchaus möglich, dass es zu einer der beliebtesten Legierungen der Zukunft wird.

Weil sie die höchste Dichte haben. Unter ihnen sind Osmium und Iridium die schwersten. Dieser Indikator für die Dichte dieser Metalle ist bis auf einen geringfügigen Berechnungsfehler nahezu gleich.

Die Entdeckung von Iridium erfolgte im Jahr 1803. Es wurde vom englischen Chemiker Smithson Tennat entdeckt, als er natürliches Platin untersuchte Südamerika. Aus dem Altgriechischen übersetzt bedeutet der Name „Iridium“ „Regenbogen“.

Wissenschaftliches Interesse als Quelle elektrische Energie stellt ein Schwermetallisotop dar - Iridium-192m2, da dieses Metall sehr lang ist - 241 Jahre. Iridium ist in der Industrie und Paläontologie weit verbreitet – es wird zur Herstellung von Federfedern und zur Bestimmung des Alters von Erdschichten verwendet.

Die Entdeckung von Osmium erfolgte zufällig im Jahr 1804. Dieses härteste Metall wurde in entdeckt chemische Zusammensetzung Sediment aus in Königswasser gelöstem Platin. Der Name „Osmium“ kommt vom altgriechischen Wort für „Geruch“. Dieses Metall kommt in der Natur fast nicht vor. Am häufigsten kommt es in der Zusammensetzung vor. Ebenso wie Iridium unterliegt Osmium nahezu keinen mechanischen Belastungen. Ein Liter Osmium ist viel schwerer als zehn Liter Wasser. Aber diese Eigenschaft dieses Metalls hat noch nirgendwo Anwendung gefunden.

Das härteste Metall, Osmium, wird in russischen und amerikanischen Minen abgebaut. Südafrika gilt jedoch als sein reichstes Vorkommen. Osmium kommt häufig in Eisenmeteoriten vor.

Von besonderem Interesse ist Osmium-187, das nur von Kasachstan exportiert wird. Es wird verwendet, um das Alter von Meteoriten zu bestimmen. Ein Gramm dieses Isotops kostet 10.000 US-Dollar.

Zur Herstellung von Glühlampen verwendet die Industrie überwiegend eine Hartlegierung aus Osmium und Wolfram (Osram). Auch Osmium ist in der Produktion ein katalytischer Stoff. Sehr selten werden aus diesem Metall auch Schneidteile für Instrumente in der Chirurgie gefertigt.

Beide Schwermetalle – Osmium und Iridium – sind fast immer in derselben Legierung enthalten. Dies ist ein eindeutiges Muster. Und um sie zu trennen, muss man sich viel Mühe geben, denn sie sind nicht so weich wie beispielsweise Silber.

Erstaunliches Metall

Die Natur hat der Menschheit ein erstaunliches Metall geschenkt – in seiner reinen Form plastisch, zähflüssig, formbar und zähflüssig, wird aber durch Verunreinigungen aus Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff usw. hart und spröde. Dabei handelt es sich um Chrom, das härteste Metall mit einer bläulich-weißen Farbe. Chrom (Cr) ist ein schweres, feuerfestes, hitzebeständiges und korrosionsbeständiges Metall. Die Brinellhärte von Chrom beträgt 70–90 kgf/cm2, der Schmelzpunkt beträgt 1907 °C, die Dichte beträgt 7200 kg/m3 und der Siedepunkt beträgt 2671 °C.

Normalerweise kommt das härteste Metall in der Natur in Form von Chromeisenerz vor. Chrom ist ein ziemlich häufiges Element in Erdkruste es enthält etwa 0,02 %, was ein hoher Wert ist. Größte Einlagen Chrom kommt in ultrabasischem Zustand vor Felsen. Ultramafische Gesteine ​​gelten in ihrer Zusammensetzung als dem Erdmantel am nächsten. Auch Steinmeteoriten sind reich an Chrom. Im Wasser ist der Gehalt dieses Metalls sehr gering – nur 0,00005 mg/l.

Nährstoff

Chrom ist ein biogener Stoff und Bestandteil des Gewebes lebender Organismen. Chrom wird über die Nahrung zugeführt; ein Mangel an diesem Mikroelement führt zu einem Anstieg des Cholesterins im Blut, einer Verringerung der Wachstumsrate und einer Verringerung der Gewebeempfindlichkeit gegenüber Insulin. In tierischen Organismen ist der Chromgehalt vernachlässigbar – von Zehntausendstel bis Zehnmillionstel Prozent. Pflanzengewebe enthalten etwa 0,0005 % dieses Metalls, 92–95 % davon befinden sich in den Wurzeln. Große Pflanzen vertragen keinen hohen Chromgehalt, während sein Akkumulationskoeffizient im Plankton 10.000-26.000 beträgt.

Die härtesten Metall- und Chromverbindungen werden in der Industrie verwendet: hauptsächlich zum Schmelzen von Chromstählen, Nichrom usw. Chrom wird häufig als dekorative korrosionsbeständige Beschichtung verwendet.

Schaden von Chrom

Einige Chromverbindungen sind giftig, beispielsweise Galvanik, Legierungszusätze, Legierungen, feuerfeste Materialien. Bei längerem Kontakt mit einer virulenten (giftigen) Chromverbindung können Symptome auftreten. erste Anzeichen Vergiftung – Trockenheit, wunde Nase, Halsschmerzen, Atembeschwerden. Typischerweise verschwindet eine leichte Vergiftung, wenn eine Person keinen Kontakt mehr mit Chrom hat, andernfalls wird die Vergiftung chronisch.

Dieser Prozess ist durch folgende Symptome gekennzeichnet: Schwäche, Kopfschmerzen, Dyspepsie, Gewichtsverlust, Funktionsstörungen des Magens, der Leber und der Bauchspeicheldrüse, möglicherweise Asthma bronchiale, Bronchitis, diffuse Pneumosklerose. Bei Hautkontakt mit giftigen Chromverbindungen kann es zu Dermatitis und Ekzemen kommen.

Die meisten Elemente im Periodensystem gehören zu den Metallen. Sie unterscheiden sich in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften, haben es aber allgemeine Eigenschaften: hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, Plastizität, positive Temperatur. Die meisten Metalle sind unter normalen Bedingungen fest, mit einer Ausnahme von dieser Regel: Quecksilber. Chrom gilt als das härteste Metall.

Im Jahr 1766 wurde in einer der Minen in der Nähe von Jekaterinburg ein bisher unbekanntes reiches rotes Mineral entdeckt. Es erhielt den Namen „Sibirische Rotblei“. Der moderne Name dafür ist „Krokoit“, sein PbCrO4. Das neue Mineral hat die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich gezogen. Im Jahr 1797 isolierte der französische Chemiker Vauquelin bei Experimenten damit ein neues Metall, das später Chrom genannt wurde.

Chromverbindungen sind in verschiedenen Farben leuchtend gefärbt. Deshalb hat es seinen Namen bekommen, denn in der Übersetzung aus dem Griechischen bedeutet „Chrom“ „Farbe“.

In seiner reinen Form ist es ein silber-bläuliches Metall. Es ist ein wesentlicher Bestandteil legierter (rostfreier) Stähle und verleiht ihnen Korrosionsbeständigkeit und Härte. Chrom wird häufig in der Galvanisierung verwendet, um eine schöne, verschleißfeste Schutzschicht zu erzeugen, und in der Lederverarbeitung. Raketenteile, hitzebeständige Düsen usw. werden aus Legierungen auf Basis der Basis hergestellt. Die meisten Quellen behaupten, dass Chrom das härteste Metall ist, das es auf der Erde gibt. Die Härte von Chrom (je nach Versuchsbedingungen) erreicht 700-800 Einheiten auf der Brinell-Skala.

Obwohl Chrom als das härteste Metall der Erde gilt, ist seine Härte Wolfram und Uran nur geringfügig unterlegen.

Wie Chrom in der Industrie gewonnen wird

Chrom kommt in vielen Mineralien vor. Die reichsten Chromerzvorkommen befinden sich in Südafrika (Südafrika). In Kasachstan, Russland, Simbabwe, der Türkei und einigen anderen Ländern gibt es viele Chromerze. Am weitesten verbreitet ist Chromeisenerz Fe (CrO2)2. Aus diesem Mineral wird Chrom durch Brennen in Elektroöfen über einer Schicht gewonnen. Die Reaktion verläuft nach folgender Formel: Fe (CrO2)2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.

Das härteste Metall aus Chromeisenerz kann auf andere Weise gewonnen werden. Dazu wird zunächst das Mineral geschmolzen und kalziniert

Wenn man unter Festigkeit allgemein die Fähigkeit von Festkörpern versteht, der Zerstörung zu widerstehen und die Form eines Produkts beizubehalten, dann können die folgenden Metalle als superstarke und langlebige Metalle klassifiziert werden.

Name Titan wurde von Martin Klaproth angeeignet, einem deutschen Forscher, der ein neues Metall entdeckte, das nicht mit seinem übereinstimmte chemische Eigenschaften, und zu Ehren der mythologischen Helden der Kinder der Erde - der Titanen.

Das Vorkommen von Titan in der Natur liegt an 10. Stelle, die größte Konzentration findet es in Mineralien. Ohne dieses Metall wäre es unmöglich neueste Entdeckungen im Bereich Raketen-, Schiffs- und Flugzeugbau. Titan wird in allen Bereichen der Industrie, bei der Herstellung von medizinischen Implantaten und Körperschutz eingesetzt Nahrungsmittelindustrie und Landwirtschaft.

2. Platz

Hellgraues Wolfram , wörtlich übersetzt Wolfscreme, ist das feuerfesteste Metall und daher für die Herstellung hitzebeständiger Oberflächen und Produkte unverzichtbar. Der Glühfaden einer normalen Glühbirne besteht aus Wolframfaden.

Dieses Metall wird verwendet ballistische Raketen, bei der Herstellung von Granaten und Geschossen, in gyroskopischen Hochgeschwindigkeitsrotoren.

3. Platz

Tantal Es ist nahezu unmöglich zu modifizieren, da es bei einer Temperatur von 3015 Grad Celsius zu schmelzen beginnt und bei einem Siedepunkt von 5300 Grad siedet. Für einen gewöhnlichen Menschen ist es unmöglich, sich eine solche Hitze überhaupt vorzustellen. Das bläulich-graue Metall ist das unersetzlichste in moderne Medizin Daraus werden Drähte und Bleche hergestellt, um beschädigte Knochen abzudecken.

1817 eröffnet Molybdän stahlgraues Metall kommt in reiner Form praktisch nie vor. Erstaunlich ist die Feuerfestigkeit dieses Metalls, dessen Schmelzpunkt 2620 Grad übersteigt. Molybdän findet seine größte Verwendung in der Militärindustrie, wo Waffen- und Panzerstähle hergestellt werden.

5. Platz

Luftfahrt- und Maschinenbau, Kernenergie und Raumfahrtnutzung Niob, ein Metall, das in seinen Eigenschaften Tantal sehr ähnlich ist. Niob ist praktisch unempfindlich gegenüber allen Substanzen, weder Salzen noch Säuren, es ist schwer zu schmelzen und schwer zu oxidieren, was das einzigartige Metall so gefragt macht.

6. Platz

Das schwerste Metall der Erde Iridium Es verfügt über die dauerhaftesten Korrosionsschutzeigenschaften; selbst Königswasser kann es nicht schmelzen. Die Zugabe von Iridium zu anderen Legierungen erhöht deren Korrosionsbeständigkeit.

7. Platz

Beryllium ist eines der seltenen Metalle, die auf der Erde abgebaut werden. Seine einzigartigen Eigenschaften wie hohe Wärmeleitfähigkeit und Feuerbeständigkeit haben dieses Metall für die Herstellung von Kernreaktoren unverzichtbar gemacht. Berylliumlegierungen nehmen zu Recht einen Spitzenplatz in der Luft- und Raumfahrtindustrie ein.

8. Platz

Hellblaues Chrom , das aufgrund seiner Eigenschaften auch eines der stärksten Metalle ist Einzigartige Eigenschaften Wenn es Stahllegierungen zugesetzt wird, macht es diese härter und korrosionsbeständiger. Die Chromteile sehen wunderschön aus Aussehen, was sich im Laufe der Zeit nicht ändert.

9. Platz

Die Sachsen gehen sorgsam mit ihren Legenden um; der Name des Helden einer von ihnen, Kobold, wurde im Namen des Metalls verewigt – Kobalt . Sehr oft verwechselten Suchende beim Erzabbau das grau-rosa Metall mit Silber.

Refraktärmetall erhöht als Zusatzstoff die Hitzebeständigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ist Kobalt in Zerspanungsmaschinen unverzichtbar.

Hafnium – Aus Zirkoniumerz wird ein hellgraues Metall mit einzigartigen Eigenschaften abgebaut. Festes, feuerfestes Hafnium weist eine einzigartige Eigenschaft auf: Tatsache ist, dass seine Temperatur-Kapazitäts-Abhängigkeit anomal ist und keinen Gesetzen der Physik unterliegt.

Hafnium wird in der Kernenergie und Optik, zur Verstärkung verschiedener Legierungen und zur Herstellung von Glas für Röntgenstrahlen eingesetzt und ist aus der militärischen Produktion kaum mehr wegzudenken.