Тяжелые металлы. Какой металл самый тяжелый? Самый плотный металл в таблице менделеева

Физика на каждом шагу Перельман Яков Исидорович

Какой металл самый тяжелый?

Какой металл самый тяжелый?

В обиходе свинец считается тяжелым металлом. Он тяжелее цинка, олова, железа, меди, но все же его нельзя назвать самым тяжелым металлом. Ртуть, жидкий металл, тяжелее свинца; если бросить в ртуть кусок свинца, он не потонет в ней, а будет держаться на поверхности. Литровую бутылку ртути вы с трудом поднимете одной рукой: она весит без малого 14 кг. Однако и ртуть не самый тяжелый металл: золото и платина тяжелее ртути раза в полтора.

Рекорд же тяжеловесности побивают редкие металлы – иридий и осмий: они почти втрое тяжелее железа и более чем в сто раз тяжелее пробки; понадобилось бы 110 обыкновенных пробок, чтобы уравновесить одну иридиевую или осмиевую пробку таких же размеров.

Приводим для справок удельный вес некоторых металлов:

Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги автора

1911 год «Эрнест Резерфорд… произвел величайшую перемену в нашем взгляде на материю со времен Демокрита».Английский физик АРТУР ЭДДИНГТОН Что волновало ученых? Наступление на атом продолжалось с новой силой.Вспомним «пудинг с изюмом» — модель атома, которую создал

Из книги автора

ГЛАВА 1. ТЕБЕ — МАЛО, МНЕ — В САМЫЙ РАЗ Среди множества причин, по которым я выбрала своей профессией физику, было желание сделать что?нибудь долговременное, даже вечное. Если, рассуждала я, мне предстоит вложить столько времени, энергии и энтузиазма в какое?то дело, то

Из книги автора

3. Самый большой в мире телескоп-рефрактор Самый большой в мире телескоп-рефрактор установлен в 1897 году в Йеркской обсерватории университета в Чикаго (США). Его диаметр D = 102 сантиметра, а фокусное расстояние — 19,5 метра. Представляете, сколько места ему надо в

Из книги автора

Какой металл самый легкий? Техники называют «легкими» все те металлы, которые легче железа в два и более раз. Самый распространенный легкий металл, применяемый в технике, – алюминий, который легче железа втрое. Еще легковеснее металл магний: он легче алюминия в 1 1/2 раза. В

Осмий на сегодня определён как самое тяжёлое вещество на планете. Всего один кубический сантиметр этого вещества весит 22.6 грамма. Он был открыт в 1804 году английским химиком Смитсоном Теннантом, при растворении золота в После в пробирке остался осадок. Это произошло из-за особенности осмия, он нерастворим в щелочах и кислотах.

Самый тяжёлый элемент на планете

Представляет собой голубовато-белый металлический порошок. В природе встречается в виде семи изотопов, шесть из них стабильны и один неустойчив. По плотности немного превосходит иридий, который имеет плотность 22,4 грамма на кубический сантиметр. Из обнаруженных на сегодня материалов, самое тяжёлое вещество в мире — это осмий.

Он относится к группе таких как лантан, иттрий, скандий и других лантаноидов.

Дороже золота и алмазов

Добывается его очень мало, порядка десяти тысяч килограмм в год. Даже в наиболее большом источнике осмия, Джезказганском месторождении, содержится порядка трёх десятимиллионных долей. Биржевая стоимость редкого металла в мире достигает порядка 200 тысяч долларов за один грамм. При этом максимальная чистота элемента в процессе очистки около семидесяти процентов.

Хотя в российских лабораториях удалось получить чистоту 90,4 процента, но количество металла не превышало нескольких миллиграмм.

Плотность материи за пределами планеты Земля

Осмий, бесспорно, является лидером самых тяжёлых элементов нашей планеты. Но если мы обратим свой взор в космос, то нашему вниманию откроется множество веществ более тяжёлых, чем наш «король» тяжёлых элементов.

Дело в том, что во Вселенной существуют условия несколько другие, чем на Земле. Гравитация ряда настолько велика, что вещество неимоверно уплотняется.

Если рассмотреть структуру атома, то обнаружится, что расстояния в межатомном мире чем-то напоминают видимый нами космос. Где планеты, звезды и прочие находятся на достаточно большой дистанции. Остальное же занимает пустота. Именно такую структуру имеют атомы, и при сильной гравитации эта дистанция достаточно сильно уменьшается. Вплоть до «вдавливания» одних элементарных частиц в другие.

Нейтронные звезды — сверхплотные объекты космоса

В поисках за пределами нашей Земли мы сможем обнаружить самое тяжёлое вещество в космосе на нейтронных звёздах.

Это достаточно уникальные космические обитатели, один из возможных типов эволюции звёзд. Диаметр таких объектов составляет от 10 до 200 километров, при массе равной нашему Солнцу или в 2-3 раза больше.

Это космическое тело в основном состоит из нейтронной сердцевины, которая состоит из текучих нейтронов. Хотя по некоторым предположениям учёных она должна находиться в твёрдом состоянии, достоверной информации на сегодня не существует. Однако известно, что именно нейтронные звезды, достигая своего передела сжатия, впоследствии превращаются в с колоссальным выбросом энергии, порядка 10 43 -10 45 джоулей.

Плотность такой звезды сравнима, к примеру, с весом горы Эверест, помещённой в спичечный коробок. Это сотни миллиардов тонн в одном кубическом миллиметре. К примеру, чтобы стало более понятно, насколько велика плотность вещества, возьмём нашу планету с её массой 5,9×1024 кг и «превратим» в нейтронную звезду.

В результате, чтобы сравнялась с плотностью нейтронной звезды, её нужно уменьшить до размеров обычного яблока, диаметром 7-10 сантиметров. Плотность уникальных звёздных объектов увеличивается с перемещением к центру.

Слои и плотность вещества

Наружный слой звезды представлен собой в виде магнитосферы. Непосредственно под ней плотность вещества уже достигает порядка одной тонны на сантиметр кубический. Учитывая наши знания о Земле, на данный момент, это самое тяжёлое вещество из обнаруженных элементов. Но не спешите с выводами.

Продолжим наши исследования уникальных звёзд. Их называют также пульсарами, из-за высокой скорости вращения вокруг своей оси. Этот показатель у различных объектов колеблется от нескольких десятков до сотен оборотов в секунду.

Проследуем далее в изучении сверхплотных космических тел. Затем следует слой, который имеет характеристики металла, но, скорее всего, он похож по поведению и структуре. Кристаллы намного меньше, чем мы видим в кристаллической решётке Земных веществ. Чтобы выстроить линию из кристаллов в 1 сантиметр, понадобится выложить более 10 миллиардов элементов. Плотность в этом слое в один миллион раз выше, чем в наружном. Это не самое тяжёлое вещество звезды. Далее следует слой, богатый нейтронами, плотность которого в тысячу раз превышает предыдущий.

Ядро нейтронной звезды и его плотность

Ниже находится ядро, именно здесь плотность достигает своего максимума — в два раза выше, чем вышележащий слой. Вещество ядра небесного тела состоит из всех известных физике элементарных частиц. На этом мы достигли конца путешествия к ядру звезды в поисках самого тяжёлого вещества в космосе.

Миссия в поисках уникальных по плотности веществ во Вселенной, казалось бы, завершена. Но космос полон загадок и неоткрытых явлений, звёзд, фактов и закономерностей.

Чёрные дыры во Вселенной

Следует обратить внимание, на то, что сегодня уже открыто. Это чёрные дыры. Возможно, именно эти загадочные объекты могут быть претендентами на то, что самое тяжёлое вещество во Вселенной — их составляющая. Обратите внимание, что гравитация чёрных дыр настолько велика, что свет не может её покинуть.

По предположениям учёных, вещество, затянутое в область пространства времени, уплотняется настолько, что пространства между элементарными частицами не остаётся.

К сожалению, за горизонтом событий (так называется граница, где свет и любой объект, под действием сил гравитации, не может покинуть чёрную дыру) следуют наши догадки и косвенные предположения, основанные на выбросах потоков частиц.

Ряд учёных предполагают, что за горизонтом событий смешиваются пространство и время. Существует мнение, что они могут являться «проходом» в другую Вселенную. Возможно, это соответствует истине, хотя вполне возможно, что за этими пределами открывается другое пространство с совершенно новыми законами. Область, где время поменяется «местом» с пространством. Местонахождение будущего и прошлого определяется всего лишь выбором следования. Подобно нашему выбору идти направо или налево.

Потенциально допустимо, что во Вселенной существуют цивилизации, которые освоили путешествия во времени через чёрные дыры. Возможно, в будущем люди с планеты Земля откроют тайну путешествий сквозь время.

Этот базовый список из десяти элементов является самым «тяжёлым» по плотности на один кубический сантиметр. Однако обратите внимание, что плотность — это не масса, она просто показывает, насколько плотно упакована масса тела.

Теперь, когда мы это понимаем, давайте взглянем на самые тяжёлые во всей известной человечеству вселенной.

10. Тантал (Tantalum)

Плотность на 1 см³ — 16,67 г

Атомный номер тантала — 73. Этот сине-серый металл является очень твёрдым, а также имеет супервысокую температуру плавления.

9. Уран (Uranium)

Плотность на 1 см³ — 19,05 г

Обнаруженный в 1789 году немецким химиком Мартином Генрихом Клапортом (Martin H. Klaprot), металл стал настоящим ураном лишь почти сто лет спустя, в 1841 году, благодаря французскому химику Эжену Мелькиору Пелиго.

8. Вольфрам (Wolframium)

Плотность на 1 см³ — 19,26 г

Вольфрам существует в четырёх различных минералах, а также является самым тяжёлым из всех элементов, играющих важную биологическую роль.

7. Золото (Aurum)

Плотность на 1 см³ — 19,29 г

Говорят, деньги на деревьях не растут, чего не скажешь о золоте! Небольшие следы золота были обнаружены на листьях эвкалиптовых деревьев.

6. Плутоний (Plutonium)

Плотность на 1 см³ — 20,26 г

Плутоний демонстрирует красочное состояние окисления в водном растворе, а также может спонтанно изменять состояние окисления и цвета! Это настоящий хамелеон среди элементов.

5. Нептуний (Neptunium)

Плотность на 1 см³ — 20,47 г

Названный в честь планеты Нептун, он был обнаружен профессором Эдвином Макмилланом (Edwin McMillan) в 1940 году. Он также стал первым обнаруженным синтетическим трансурановым элементом из семейства актиноидов.

4. Рений (Rhenium)

Плотность на 1 см³ — 21,01 г

Название этого химического элемента происходит от латинского слова «Rhenus», что означает «Рейн». Он был обнаружен Вальтером Ноддаком (Walter Noddack) в Германии в 1925 году.

3. Платина (Platinum)

Плотность на 1 см³ — 21,45 г

Один из самых драгоценных металлов в этом списке (наряду с золотом), и используется для изготовления практически всего. В качестве странного факта: вся добытая платина (до последней частицы) могла бы поместиться в гостиной среднего размера! Не так много, на самом деле. (Попробуйте поместить в неё всё золото.)

2. Иридий (Iridium)

Плотность на 1 см³ — 22,56 г

Иридий был обнаружен в Лондоне в 1803 году английским химиком Смитсоном Теннантом (Smithson Tennant) вместе с осмием: элементы присутствовали в природной платине в качестве примесей. Да, иридий был обнаружен чисто случайно.

1. Осмий (Osmium)

Плотность на 1 см³ — 22,59 г

Не существует ничего более тяжёлого (на один кубический сантиметр), чем осмий. Название этого элемента происходит от древнегреческого слова «osme», что означает «запах», поскольку химические реакции его растворения в кислоте или воде сопровождаются неприятным, стойким запахом.

Металлы человечество начало активно использовать еще в 3000-4000 годах до нашей эры. Тогда люди познакомились с самыми распространенными из них, это золото , серебро , медь. Эти металлы было очень легко найти на поверхности земли. Чуть позже они познали химию и начали выделять из них такие виды как олово, свинец и железо. В Средневековье набирали популярность очень ядовитые виды металлов. В обиходе был мышьяк , которым было отравлено больше половины королевского двора во Франции. Так же и , которая помогала вылечить разные болезни тех времен, начиная от ангины и до чумы. Уже до двадцатого столетия было известно более 60 металлов, а вначале XXI века – 90. Прогресс не стоит на месте и ведет человечество вперед. Но встает вопрос, какой металл является тяжелым и превосходит по весу все остальные? И вообще, какие они, эти самые тяжелые металлы в мире?

Многие ошибочно думают, что золото и свинец являются самыми тяжелыми металлами. Почему именно так сложилось? Многие из нас выросли на старых фильмах и видели, как главный герой использует свинцовую пластину для зашиты от злобных пуль. В добавок, и сегодня используют свинцовые пластины в некоторых видах бронежилетов. А при слове золото у многих всплывает картинка с тяжелыми слитками этого металла. Но думать, что они самые тяжелые – ошибочно!

Для определения самого тяжелого металла надо брать во внимание его плотность, ведь чем больше плотность вещества, тем оно тяжелее.

ТОП-10 самых тяжелых металлов в мире

1. Осмий (22,62 г/см 3),
2. Иридий (22,53 г/см 3),
3. Платина (21,44 г/см 3),
4. Рений (21,01 г/см 3),
5. Нептуний (20,48 г/см 3),
6. Плутоний (19,85 г/см 3),
7. Золото (19,85 г/см 3)
8. Вольфрам (19,21 г/см 3),
9. Уран (18,92 г/см 3),
10. Тантал (16,64 г/см 3).

И где же свинец? А он располагается намного ниже в данном списке, в середине второго десятка.

Осмий и иридий — самые тяжелые металлы в мире

Рассмотрим основных тяжеловесов, которые делят 1 и 2 места. Начнем с иридия и заодно произнесём слова благодарности в адрес английского ученого Смитсона Теннат, который в 1803 году получил этот химический элемент из платины, где присутствовал вместе с осмием в виде примеси. Иридий с древнегреческого можно перевести, как «радуга». Металл имеет белый цвет с серебряным оттенком и его можно назвать ни только тяжеловесным, но и самым прочным. На нашей планете его очень мало и за год его добывают всего до 10000 кг. Известно, что большинство месторождений иридия можно обнаружить на местах падения метеоритов. Некоторые ученые приходят к мысли, что данный металл ранее был широко распространён на нашей планете, однако из-за своего веса, он постоянно выдавливал себя ближе к центру Земли. Иридий сейчас широко востребован в промышленности и используется для получения электрической энергии. Так же его любят использовать палеонтологи, и с помощью иридия определяют возраст многих находок. Вдобавок, данный металл могут использовать для покрытия некоторых поверхностей. Но сделать это сложно.

Далее рассмотрим осмий. Он самый тяжёлый в периодической таблице Менделеева , ну, соответственно, и самый тяжелый в мире металл. Осмий имеет оловянно-белый с синим оттенок и также открыт Смитсоном Теннат одновременно с иридием. Осмий практически невозможно обработать и, в основном, его находят на местах падения метеоритов. Он неприятно пахнет, запах похож на смесь хлора и чеснока. И с древнегреческого переводится, как «запах». Металл довольно тугоплавкий и используется в лампочках и в других приборах с тугоплавкими металлами. За один только грамм этого элемента надо заплатить более 10000 долларов, из этого понятно, что метал очень редкий.

Невероятные факты

Когда речь заходит о ювелирных украшениях многие из нас грезят об ослепительной жемчужине или о бриллиантах, в зависимости от размера своего бумажника. В большинстве случаев, цепочка или оправа, которые держат саму драгоценность, играют роль второй скрипки.

Однако, существует причина, по которой ваш сосед прячет золотые монеты, а отец запирает семейное серебро в сейф. Золото и серебро являются чрезвычайно ценными материалами из-за их редкости, высокого социально-экономического значения, не реакционной способности, способности противостоять коррозии и окислительным силам. Из года в год, даже из месяца в месяц цены на эти металлы колеблются значительно.

Однако, помимо прочего, эти ценные металлы также используются в промышленных целях. К примеру, металлы платиновой группы используются для установки на лабораторное оборудование, стоматологические материалы и электронику. Драгоценные и ценные металлы также служат средством инвестиций. Важно отметить, что условная единица веса драгоценных металлов представляет собой тройскую унцию в размере 1,1 стандартной унции или 0,031 кг.

Давайте же посмотрим на самые ценные металлы в мире и поймем, что делает их такими особенными.

10. Индий

Если бы у драгоценных металлов была бы личность, то индий, вероятно, был бы плаксивым ребенком. Он очень мягкий (в прямом и переносном смысле), цвета индиго внутри (был назван в честь того, что его спектральная линия именно такого цвета) и издает своего рода «крик» при сгибании.

Индий – это редкий металл, который извлекается из цинковых, свинцовых, железных и медных руд. В своей чистой форме индий – это белый металл, который крайне податлив и очень блестящий. Впервые он широко использовался в ходе Второй мировой войны в качестве подшипников на авиационных двигателях. Индий также используется для создания устойчивых к коррозии зеркал, полупроводников, сплавов и электропроводности в различных устройствах.

В 2009 году средняя цена на индий составляла 500 долларов за килограмм (15 за тройскую унцию), крупнейшими же его производителями считаются Китай, Южная Корея и Япония. С ростом цен на индий все популярней становится его переработка и дальнейшая утилизация.

9. Серебро

Серебро – это один из самых ценных металлов на земле. Этот блестящий белый металл в своей чистой форме является самым лучшим электрическим и термальным проводником, при этом у него самое низкое сопротивление.

Вам, вероятно, известны основные области применения серебра – ювелирные изделия, монеты, фотография, различные схемы, стоматология, батареи. Что касается необычных сфер применения, серебро может использоваться для того, чтобы предотвратить распространение бактерий на поверхности мобильного телефона, убрать неприятный запах из обуви, а также избежать появления плесени на обработанной древесине.

Часто серебро используется в сплавах с медью, золотом и свинцово-цинковыми рудами. Крупнейшими производителями серебра считаются Перу, Китай, Мексика и Чили. Средняя цена на серебро составляет 432 доллара за килограмм (13,40 за тройскую унцию), хотя цены регулярно растут. В связи с большим количеством областей использования, серебро считается одним из самых ценных металлов в мире.

8. Рений

Хотя, возможно, рений не так известен, как золото и платина, серебристый рений – это один из самых плотных металлов, который занимает третье место по высоте точки плавления.

Из-за его подобных свойств, рений, открытый в 1925 году, используется в высокотемпературных газотурбинных двигателях. Этот металл также добавляется в никелевые жароустойчивые сплавы для улучшения сопротивляемости высоким температурам. Другие области применения – термопар, электроматериалы и т.д.

Рений – побочный продукт молибдена, который, по существу, является побочным продуктом добычи меди. Чили, Казахстан и США возглавляют список стран, добывающих этот ценный металл. Цены на него значительно варьируются, чего только стоит последний скачок с 2419 долларов за килограмм до 4548 долларов.

7. Палладий

В 1803 году Уильям Хайд Волластон (William Hyde Wollaston) нашел способ отделения палладия от окружающих его платиновых руд. Этот серовато-белый драгоценный металл ценится за свою редкость, пластичность, устойчивость к высоким температурам, а также из-за способности поглощать большое количество водорода при комнатной температуре.

Палладий, названный в честь греческой богини Паллады, является одним из членов группы драгоценных металлов. Его ценные свойства пользуются высоким спросом, поэтому он используется в различных отраслях промышленности: производители автомобилей полагаются на него при изготовлении каталитических нейтрализаторов, которые регулируют уровень выбросов; ювелиры используют его для создания сплавов белого золота; производители электроники обрабатывают им покрытия своих устройств, поскольку палладий обладает хорошими проводящими функциями.

Хотя за последнее время цены на палладий подскочили, однако, средняя цена составляет 8483 доллара за килограмм (263 за тройскую унцию). Почти половина палладия изготавливается в России, далее следуют Южная Африка, США, Канада и другие страны.

6. Осмий

Осмий один из самых плотных элементов на земле, он голубовато-серебристого цвета и был открыт в 1803 году Смитсоном Теннантом (Smithson Tennant). Он также обнаружил и иридий (№5 в нашем списке). До настоящего времени не разрешен спор о том, какой из этих металлов более тяжелый (осмий или иридий).

Редко встречаемый осмий, как правило, находят в рудах других металлов платиновой группы, добывается он в некоторых регионах России, Северной и Южной Америки. Цена на него в среднем составляет 12700 долларов за килограмм.

Этот очень твердый металл имеет крайне высокую температуру плавления, поэтому обращаться с ним не так-то легко. По большей части осмий используется для упрочнения сплавов из платины в электрических контактах, волокнах и в других целях. Стоит отметить, что существуют опасности, связанные с обработкой осмия, поскольку он выделяет токсичные оксиды, которые могут спровоцировать появление раздражения на коже и повредить глаза.

5. Иридий

Этот металл, безусловно, является самым экстремальным членом платиновой группы. Он белого цвета, обладает удивительно высокой температурой плавления, является одним из самых плотных элементов и самым устойчивым к коррозии металлом. Вода, воздух, кислоты не имеют никакого реального воздействия на иридий.

Из-за подобных его свойств, он крайне сложно добывается и еще сложнее обрабатывается. Большую его часть поставляет Южная Африка, добывается он из платиновых руд и выступает в качестве побочного продукта добычи никеля. Средняя его цена за килограмм – 13548 долларов. Его уникальные черты позволяют этому твердому металлу вносить свой вклад в достижения в области медицины, электроники, автомобилестроения. Даже ювелиры пытаются использовать иридий в некоторых своих эксклюзивных творениях.

4. Рутений

Рутений, яркий серый металл, был открыт в 1844 году русским ученым Карлом Карловичем Клаусом. Этот член платиновой группы сохраняет многие характеристики своих «коллег», в том числе твердость, редкость и устойчивость к воздействию внешних элементов. При этом, плавится рутений при температуре 800 градусов Цельсия.

Рутений находится в аналогичных рудах платиновой группы в регионах России, Северной и Южной Америки, Канады. Цены на этот металл варьируются, в среднем он стоит 13548 долларов за килограмм (420 за тройскую унцию).

После сложного процесса химической обработки, металл может быть выделен и использован в различных целях. Его добавляют в сплав платины и палладия в целях повышения твердости (в ювелирных украшениях) и для лучшего сопротивления (с агрессивными компонентами, особенно с титаном). Рутений также стал весьма популярным в области электроники, как способ повышения эффективности электрических контактов.

3. Золото

Золото всегда было заветным товаром, оно заманивало всех – от египтян, которые украшали им древние гробы до золотоискателей 19 века, которые обследовали каждый кусочек побережья Калифорнии в поисках самородков.

Из-за его всеобщей желательности, прочности и пластичности, золото остается одним из самых популярных металлов, в том числе и для инвестиций. Средняя цена на золото в 2009 году составляла 30645 долларов за килограмм (950 за унцию), однако всего за год цена подскочила до 40290 долларов.

Крупнейшие шахты по добыче золота расположены в Южной Африке, США, Австралии и Китае. Обычно золото отделяется от окружающих его пород и минералов при помощи панорамирования, после чего оно становится готовым к различным химическим реакциям и плавке.

Помимо использования в ювелирных изделиях, его также применяют и в промышленности. Благодаря его проводимости, оно часто становится частью различных электроприборов, а его отражающая поверхность позволяет использовать его в защищающих от излучения щитах и для производства офисных окон.

2. Платина

Средняя цена на этот ослепительный серебристый металл составляет 38290 долларов за килограмм. Добываемая в большей степени в Южной Африке, России и Канаде, платина сделала себе имя благодаря своей гибкости, плотности и неагрессивным свойствам. Кроме того, как и палладий, платина может поглощать большое количество водорода.

Этот ценный металл стал широко применяться в ювелирной промышленности за его блестящий вид и хорошее сопротивление. Также платина используется в таких областях, как стоматология, аэронавтика и в производстве оружия.

1. Родий

Родий является одним из ценнейших металлов в мире. Этот блестящий, серебристого цвета металл обладает замечательными отражательными свойствами, именно поэтому его используют в производстве фар, зеркал и в финальной обработке ювелирных изделий.

Кроме того, родий очень ценен в автомобильной промышленности. Однако, за свою высокую температуру плавления, способность противостоять коррозии родий является важным элементом и в других отраслях промышленности. Этот чрезвычайно редкий и ценный металл добывается только в некоторых регионах. Около 60 процентов родия поставляет Южная Африка, далее следует Россия. Хотя на протяжении многих лет цена на этот металл снижается, он по-прежнему остается самым дорогим из существующих в настоящее время ценных металлов – средняя его цена составляет 46516 долларов за килограмм.