Самый тяжелый металл в мире

Какой самый тяжелый металл? К такой категории относят два химических элемента – осмий и иридий. Оба были открыты в 1803 году английским ученым Смитсоном Теннатом. Список «тяжеловесов» продолжают платина, рений, нептуний, плутоний, золото, вольфрам, уран, тантал и др.

На что обратить внимание? Тяжесть металлов определяется их плотностью и атомным весом. Так, к категории тяжелых относятся вещества с плотностью от 5 г/см³ и атомным весом от 50 г/моль.

Общая информация о самых тяжелых металлах

Периодическая таблица сегодня включает 104 элемента, 82 из которых относятся к металлам. Их широко применяют в разных областях промышленного производства.

Современного человека на каждом шагу окружают изделия из металлов и их сплавов – детали механизмов, металлоконструкции, инструменты, посуда и т. д. По весу к самым тяжелым относятся металлы, удельная плотность которых составляет 5 г/см³ и выше, а атомный вес – от 50 г/моль.

Обычно на вопрос о том, какой металл самый тяжелый, мы, не задумываясь, называем свинец или ртуть. Однако на самом деле на первенство по этим показателям претендуют осмий (Os) с атомной массой 76 и иридий (Ir) – 77 а. е. м., относящиеся к платиноидам. Выбрать из них победителя довольно сложно, так как с учетом всех погрешностей разница стремится к нулю.

Также часто можно встретить мнение, что самый тяжелый металл в периодической таблице элементов – осмий с плотностью 22,61 г/см³. Этот показатель почти вдвое выше, чем у свинца.

Характеристика осмия и иридия

Итак, какие элементы сегодня могут поспорить за звание «Самый тяжелый металл»? В современной химии существует несколько претендентов.

Первым в перечне будет иридий, связанный с именем британского химика Смитсона Теннанта. В начале XIX века ему удалось отделить этот металл от платины, в состав которой Ir и Os часто входят в виде примесей. На древнегреческом языке название этого элемента означает «радуга».

Иридий, претендующий на звание самого тяжелого металла в мире, представляет собой белый серебристый материал высокой прочности. Это – редкий элемент. Его суммарная годовая добыча по всему миру не превышает 10 т.

Часто этот элемент в земной коре имеет метеоритное происхождение. Существует гипотеза, согласно которой иридия на поверхности Земли было раньше много, однако благодаря большой удельной массе он постепенно опустился в глубокие слои и стал малодоступен. Если говорить о применении этого металла, то он получил широкое распространение в разных областях современного промышленного производства, кроме того, его используют при генерации электроэнергии.

Одновременно с иридием был выделен осмий. Честь его открытия также принадлежит главным образом С. Теннанту. Этот металл плавится при +2466 °C, а закипает при +4428 °C.

Обработку этого редкого металла существенно затрудняет крайне высокая плотность. Также для этого элемента характерны:

• высокая температура плавления;
• практически полное отсутствие пластичности, из-за чего осмий не обрабатывается ковкой;
• хлористый запах.

Os относится к платиновым металлам. При кристаллизации он приобретает ярко-голубой оттенок. Данный материал обладает крайне высокой износостойкостью, устойчив к механическим нагрузкам. Благодаря этой особенности он часто используется в качестве легирующей добавки в сплавах, из которых изготавливают подвижные части механизмов. Редкость осмия делает его очень дорогим – один грамм стоит более 10 тысяч евро.

Рейтинг самых тяжелых металлов на Земле

Рассмотрим другие наиболее тяжелые металлы:

Платина

Относится к драгоценным. В земной коре даже в самородках платину обычно добывают с примесями железа, иридия и осмия. Также могут иметь место включения меди. Химическая инертность, свойственная драгоценным металлам, делает Pt устойчивой к воздействию агрессивных сред. Температура плавления составляет +1768 °C, а кипения – +3825 °C. 

Данный металл широко применяется в таких областях, как химическая промышленность, изготовление ювелирных украшений, автомобиле- и самолетостроение. Помимо Российской Федерации, платину добывают в Зимбабве, Северной Америке, Китае, Финляндии и Колумбии.

Рений

Является одним из наиболее редких. Его обнаружили химики из Германии Вальтер и Ида Ноддак в 1925 году. Они назвали металл в честь реки Рейн.

Среди химико-физических свойств следует упомянуть, что рений:

• плавится при +3186 °C;
• вскипает при температуре +5596 °C;
• сохраняет прочность при частом остывании и нагревании;
• поддается ковке;
• имеет серебристо-белый цвет.

Рений применяется в самолетостроении, космической промышленности, при строительстве дорог и т. д.

Нептуний

Честь открытия этого радиоактивного металла принадлежит американским физикам Эдвину Мэттисону МакМиллану и Филипу Абельсону, которые обнаружили новый элемент в ходе экспериментов с радиацией и назвали его в честь восьмой по величине планеты Солнечной системы.

Температура плавления Нептуния +640 °C, а кипения – +3235 °C. Особенность этого трансуранового элемента заключается в его хорошей ковкости. Распадаясь, он может представлять серьезную опасность для здоровья человека, так как 60–80 % его фракций откладываются в костной ткани, вызывая радиационное поражение. Изотоп нептуний 237 используется при получении плутония 238.

Плутоний

Обладает высокой радиоактивностью. В земной коре практически отсутствует, для его выработки прибегают к многоступенчатому урановому преобразованию. Плутоний широко применяется как в военной промышленности в качестве компонента для создания ядерного оружия, так и в мирной атомной энергетике, а также в космосе, где он служит источником энергии для космических аппаратов.

Характеристики:

• плавится при +640 °C;
• вскипает при +3235°C;
• плохо проводит электрический ток и тепло.

Высокая радиоактивность делает этот металл теплым на ощупь. Это первый химический элемент, который начали искусственно производить в промышленных масштабах.

Золото

Отличается высокими плотностью, электропроводностью и пластичностью. Применение в электронике ограничено исключительно высокой стоимостью. Наиболее широко металл используется для изготовления различных ювелирных украшений.

Физико-химические свойства материала:

• плавится при +1064 °C;
• вскипает при +2856 °C;
• мягкий, тягучий;
• хорошо проводит электрический ток;
• не окисляется при взаимодействии с кислородом;
• устойчив к воздействию агрессивных химических сред.

Лидерами по добыче золота сегодня являются Китай, Австралия, Россия и США. Этот драгоценный металл играет крайне важную роль в экономике.

Вольфрам

Светло-серый блестящий металл, отличающийся крайней тугоплавкостью (+3422 °C). Также он лидирует и по температуре кипения, которая составляет +3745 °C. Этому ковкому материалу свойственны высокая электро- и теплопроводность, а также устойчивость к воздействию кислот. Элемент включают в жаропрочные сплавы, из которых создаются нити накаливания. Также вольфрам широко применяют в авиационной промышленности и в ряде других важных областей.

Уран

В земной коре изотопы урана вследствие многоступенчатых преобразований превращаются в изотопы свинца. Процесс состоит из 14 этапов и растягивается на многие миллионы лет. Плавится при +1132 °C, вскипает при +3745 °C.

Уран отличается:

• высокой пластичностью (по этому параметру он сравним со сталью);
• высокой окисляемостью;
• способностью самопроизвольно воспламеняться при нагревании до +150 °C;
• самой большой атомной массой из всех элементов периодической системы;
• ковкостью;
• серебристо-белым или коричневатым цветом.

Изотопы этого радиоактивного металла широко применяются как при изготовлении ядерных вооружений, так и в мирной ядерной энергетике.

Тантал

Редко встречается в земной коре, поэтому его выделили только в середине XIX века, хотя обнаружили раньше, но долгие годы считали, что это ниобий. Танталу свойственна крайняя тугоплавкость (температура плавления составляет +3017 °C, а кипения – +5458 °C).

Металл легко обрабатывается, почти не поддается разрушению, коррозии, вступает в контакт с воздухом только при температуре +280 °С.

Тантал отличается:

• хорошей обрабатываемостью;
• коррозионной стойкостью;
• устойчивостью к агрессивным средам;
• пластичностью;
• парамагнетическими свойствами.

Получил широкое применение в самых разных областях – от атомной энергетики до медицины.

Ртуть

Это самый легкоплавкий и один из самых тяжелых металлов. Ртуть, которая при нормальных условиях представляет собой серебристую жидкость, выделяет токсичные пары. Ее добыча в виде самородков ведется с глубокой древности. Также для получения материала обжигали киноварь (минерал).

Химически чистую ртуть впервые выделил шведский химик Георг Брандт в первой трети XVIII века. Охладить этот металл до твердого состояния удалось российским ученым М. Ломоносову и Иосифу Адаму Брауну. Температура плавления − +38,83 °C. Температура кипения – +356,73 °C.

Ртуть обладает:

• высокой электропроводностью;
• ковкостью;
• токсичностью.

В природе данный элемент часто встречается в составе сульфидных минералов, особенно руд и антимонитов. Широко применяется в промышленности в качестве рабочего тела в барометрах, термометрах, манометрах, вакуумных насосах, лампах и т. д.

Родий

Еще один металл, принадлежащий к платиновым. Он имеет белый блеск и обладает высокой коррозионной стойкостью. Встречается в земной коре в сплавах, а также в никелевой и платиновой руде. Данный элемент в начале XIX века открыл английский химик Уильям Хайд Волластон. Родий устойчив к воздействию кислых сред и не окисляется при нагревании. Плавится при +1964 °C, вскипает при +3695 °C.

Восемь из десяти тонн этого металла сегодня используются в катализаторах. Также родий применяют в ядерной энергетике. Из него изготавливают ювелирные украшения, а также высококачественные антикоррозионные покрытия (в сплаве с платиной и палладием).

Рутений

Еще один платиновый металл. Обладает относительно высокой твердостью и белым оттенком. Легко вступает в химические реакции с окислителями и щелочами (в последних он растворяется). Устойчив к воздействию кислот. Плавится при +2334 °C, вскипает при +4150 °C.

Улучшить характеристики рутения можно, сплавив его с одним из неплатиновых металлов. Этот элемент широко применяется в качестве компонента сплавов, из которых изготавливают детали электронных устройств. Также используется как катализатор в турбореактивных двигателях.

Палладий

Этот крайне редкий металл имеет серебристый оттенок. Его блеск не тускнеет при контакте с атмосферным кислородом. Первые самородки были обнаружены в начале XIX века. Хорошо обрабатывается ковкой и прокаткой. Для растворения можно использовать азотную или серную кислоты. Палладий – парамагнетик. Чувствителен к окислителям.

Плавится при +1554 °C, а вскипает при +2940 °C. В земной коре его концентрация может достигать 6 %. В нашей стране основные места добычи – Урал и Кольский полуостров. Широко применяется в качестве катализатора, при изготовлении космических аппаратов, в электронике, медицинской промышленности и т. д.

Таллий

Этот металл имеет голубоватый оттенок и быстро окисляется при контакте с атмосферным кислородом. Его обнаружили в 1861 году английские ученые, использовавшие для своих исследований спектральный метод. Таллий утрачивает блеск, контактируя с воздухом. Его содержание в земной коре достигает 10 %. Температура плавления +30 °C, а кипения +1473 °C.

Таллий широко применяют в медицине, в оптических и осветительных приборах.

Торий

Этот серебристый металл обладает незначительной радиоактивностью и чернеет при длительном контакте с атмосферным кислородом. Шведский химик Йенс Якоб Берцелиус, выделивший его из торита в 1828 году, назвал новый элемент в честь скандинавского бога-громовержца Тора.

Торий в разных концентрациях содержат такие минералы как монацит, торианит, эвксенит и т. д. Большую часть мировой добычи обеспечивают Шри-Ланка, Индия, Австралия и Соединенные Штаты Америки. Плавится при +1750 °C, вскипает при + 4788 °C.

Торий обладает:

• плохой растворимостью в кислотах;
• устойчивостью к воздействию щелочей;
• ковкостью;
• устойчивостью к коррозии при погружении в холодную воду;
• высокой воспламеняемостью.

Применяется при изготовлении рентгеноконтрастных препаратов для медицинских обследований, в металлургии и атомной энергетике.

Свинец

Свинец первым приходит на ум, если нужно назвать самый тяжелый металл. Он легко плавится и имеет синеватый серебристый блеск. Обрабатываемость материала обусловлена его мягкостью и пластичностью. Содержится в рудах и минералах – галените, церуссите, англезите и т. п.

Этому металлу свойственны низкая теплопроводность и способность при контакте с воздухом формировать на поверхности тонкую оксидную пленку. Температура плавления/кипения: +327/+1749 °C. Широко применяется в самых разных областях промышленности.

Серебро

Поверхность этого драгоценного металла обладает красивым серебристо-белым блеском. Серебро отлично обрабатывается пластическим деформированием. Температура плавления составляет +962 °С, кипения – +2162 °C. Содержание в земной коре достигает 70 г/т.

Помимо ювелирных украшений и декоративных элементов, из серебра изготавливают элементы медицинской аппаратуры, фотоматериалы, катоды, дезинфицирующие средства, а также много других изделий, без которых сложно представить нашу жизнь.

Тулий

Этот лантаноид, который был открыт шведским химиком Теодором Клеве в конце XIX века, занимает предпоследнюю строчку в рейтинге наиболее тяжелых металлов. Для данного элемента характерен серебристо-белый оттенок. Тулий хорошо поддается механической обработке. Температура плавления составляет +1544,85 °С, кипения – +1946,85 °C.

Данный материал применяется в производстве магнитных накопителей, лазеров, а также в атомной энергетике.

Самарий

Данный серебристый редкоземельный металл, обладающий высокой химической активностью, открыл в 1847 году Василий Евграфович Самарский-Быховец. Этот элемент способен медленно окисляться при контакте с воздухом, растворяться в кислотах, реагировать с азотом, кремнием, углеродом и бором. Температура плавления: +1076,85 °С, кипения: +1790,85 °C.

Материал применяют в самых разных областях промышленности – от стекольного дела до изготовления огнеупоров.

Почему следует обращаться именно к нам

Мы с уважением относимся ко всем клиентам и одинаково скрупулезно выполняем задания любого объема.

Наши производственные мощности позволяют обрабатывать различные материалы:

• цветные металлы;
• чугун;
• нержавеющую сталь.

При выполнении заказа наши специалисты применяют все известные способы механической обработки металла. Современное оборудование последнего поколения дает возможность добиваться максимального соответствия изначальным чертежам.

Для того чтобы приблизить заготовку к предъявленному заказчиком эскизу, наши специалисты используют универсальное оборудование, предназначенное для ювелирной заточки инструмента для особо сложных операций. В наших производственных цехах металл становится пластичным материалом, из которого можно выполнить любую заготовку.

Преимуществом обращения к нашим специалистам является соблюдение ими ГОСТа и всех технологических нормативов. На каждом этапе работы ведется жесткий контроль качества, поэтому мы гарантируем клиентам добросовестно выполненный продукт.

Благодаря опыту наших мастеров на выходе получается образцовое изделие, отвечающее самым взыскательным требованиям. При этом мы отталкиваемся от мощной материальной базы и ориентируемся на инновационные технологические наработки.

Мы работаем с заказчиками со всех регионов России. Если вы хотите сделать заказ на металлообработку, наши менеджеры готовы выслушать все условия. В случае необходимости клиенту предоставляется бесплатная профильная консультация.