Melyik a legnehezebb fém a természetben? A legnehezebb fém. Neutroncsillagok - a tér szupersűrű objektumai

Ez a tíz elemből álló alaplista a "legnehezebb" köbcentiméterenkénti sűrűség szempontjából. Azonban vegye figyelembe, hogy a sűrűség nem tömeg, egyszerűen csak azt jelzi, hogy a test tömege mennyire szorosan össze van csomagolva.

Most, hogy megértettük ezt, vessünk egy pillantást az emberiség által ismert legnehezebbre a világegyetemben.

10. Tantál

Sűrűség 1 cm³ - 16,67 g

A tantál rendszáma 73. Ez a kékesszürke fém nagyon kemény, és rendkívül magas olvadáspontja is van.

9. Urán (Urán)

Sűrűség 1 cm³ - 19,05 g

Martin H. Klaprot német kémikus fedezte fel 1789-ben, és csaknem száz évvel később, 1841-ben vált valódi uránná, köszönhetően Eugène Melchior Peligot francia kémikusnak.

8. Wolframium

Sűrűség 1 cm³ - 19,26 g

A volfrám négy különböző ásványban létezik, és egyben a legnehezebb az összes fontos biológiai szerepet játszó elem közül.

7. Arany (Aurum)

Sűrűség 1 cm³ - 19,29 g

Azt mondják, a pénz nem terem fán, ami az aranyról nem mondható el! Az eukaliptuszfák levelein apró aranynyomokat találtak.

6. Plutónium (Plutónium)

Sűrűség 1 cm³ - 20,26 g

A plutónium vizes oldatban színes oxidációs állapotot mutat, és spontán módon megváltoztathatja az oxidációs állapotot és a színeket! Ez egy igazi kaméleon az elemek között.

5. Neptunium

Sűrűség 1 cm³ - 20,47 g

A Neptunusz bolygóról elnevezett bolygót Edwin McMillan professzor fedezte fel 1940-ben. Ez lett az első felfedezett szintetikus transzurán elem az aktinidák családjából.

4. Rénium

Sűrűség 1 cm³ - 21,01 g

Ennek a kémiai elemnek a neve a latin „Rhenus” szóból származik, ami „Rajna”-t jelent. Walter Noddack fedezte fel Németországban 1925-ben.

3. Platina (Platina)

Sűrűség 1 cm³ - 21,45 g

Az egyik legértékesebb fém ezen a listán (az arannyal együtt), és szinte mindenhez használják. Furcsa tény: az összes kibányászott platina (az utolsó szemcsékig) elfért egy közepes méretű nappaliban! Nem sok, tényleg. (Próbáld meg beletenni az összes aranyat.)

2. Iridium (Iridium)

Sűrűség 1 cm³ - 22,56 g

Az irídiumot 1803-ban Londonban fedezte fel Smithson Tennant (Smithson Tennant) angol kémikus az ozmiummal együtt: az elemek a természetes platinában szennyeződésként voltak jelen. Igen, az irídiumot pusztán véletlenül fedezték fel.

1. Ozmium

Sűrűség 1 cm³ - 22,59 g

Nincs nehezebb (köbcentiméterenként) az ozmiumnál. Ennek az elemnek a neve az ógörög "osme" szóból származik, ami "szagot" jelent, mivel a savban vagy vízben való oldódás kémiai reakcióit kellemetlen, tartós szag kíséri.

Ha azt gondolja, hogy a Föld legnehezebb féme a higany, akkor téved! Tény, hogy ma két fő jelölt van erre a „pozícióra”: az ozmium (Os), amelynek atomtömege 76, valamint az irídium (Ir), amelynek atomtömege 77. Mindkét fém a platinoidok csoportja, és ezért (ami teljesen logikus) rendkívül nagy sűrűségűek. Őszintén szólva, nehéz megmondani, melyik a legnehezebb fém: az összes hibát figyelembe véve feltételezhetjük, hogy tömegük ezredrészekkel különbözik.

Iridium

Ha az irídiumról beszélünk, akkor ezt a csodálatos fémet 1803-ban fedezték fel. Ez a nagyszerű felfedezés egy Smithson Tennut nevű angolhoz tartozik. Könnyű megérteni, hogy ez a tehetséges vegyész először fedezte fel ennek a fémnek a nyomait egy ólmot, platinát, ezüstöt... és irídiumot tartalmazó polifémes ércben. Ennek az anyagnak a neve, amely azt állítja, hogy a „legnehezebb fém a világon”, az ókori görög dialektusból „szivárvány”-nak fordítható.

Hol található az irídium?

Azt kell mondanunk, hogy ez a felfedezés még korunkban is egyedülálló lenne, hiszen a földkéreg irídium elhanyagolható frakciókat tartalmaz, míg sokkal gyakrabban olyan helyeken található, ahol meteoritok esnek le. De a tudósok azt mondják, hogy ez a legnehezebb fém sokkal nagyobb mennyiségben oszlik el bolygónk felszínén, ha nem az atomtömege miatt. Úgy tartják, hogy a Föld születése során nagy része egyszerűen "elúszott" a földmag irányába, tömegével átnyomva az akkor még puha kőzetet.

Az irídium jellemzői

Ennek a nehézfémnek az a sajátossága, hogy hihetetlenül nehéz bármilyen módon feldolgozni, és lenyűgöző kémiai tehetetlensége van. Még ha bele is ejtesz egy darab irídiumot a híres "királyi vodkába", a legkevésbé sem fog rá figyelni! A „192m2” irídium izotóp széles körben elterjedt az iparban. Ezt a legnehezebb fémet különösen széles körben használják a paleontológusok, akik a föld mélyén talált mesterséges eredetű leletek azonosítására használják.

Ozmium

Az ozmiumot egyébként 1804-ben fedezték fel, vagyis pontosan egy évvel az irídium felfedezése után. Az előző esethez hasonlóan polifémes ércben találták meg. Véletlenül fedezték fel: az aqua regia és az érc oldatában valamiféle üledék maradt, ami nem lehetett ott. Az ozmiumot, amely semmiben sem különbözik "testvérétől", szinte lehetetlen megmunkálni. Gyakran előfordul meteoritokban is, de magán a földön is bőven van belőle: nálunk és az USA-ban is elég nagy lelőhelyek vannak, legnagyobb termelését Dél-Afrikában végzik. Ezt a legnehezebb fémet leggyakrabban izzólámpák és egyéb tűzálló anyagokat igénylő eszközök gyártásához használják. Kivételes szilárdságának köszönhetően a legjobb sebészeti műszerek gyártására is használják.

Ozmium használata

Az iparban és a tudományban leggyakrabban a 187-es ozmium izotópot alkalmazzák. Gyakran használják a vas természetű meteoritok korának meghatározására. Egyébként a „természetes” ozmiummal ellentétben egyetlen lelőhelye Kazahsztánban található, és ritkasága miatt ennek az anyagnak egy grammja több tízezer dollárba kerül.

Ősidők óta az emberek aktívan használnak különféle fémeket. Tulajdonságaik tanulmányozása után az anyagok elfoglalták méltó helyüket a híres D. Mengyelejev táblázatában. Mindeddig nem csitultak a tudósok vitái arról, hogy melyik fémnek kell a világ legnehezebb és legsűrűbbje címet adni. A skálán a periódusos rendszer két eleme található - az irídium és az ozmium. Mi érdekes, olvassa el.

Az emberek évszázadok óta tanulmányozzák a bolygó legelterjedtebb fémeinek jótékony tulajdonságait. A tudomány tárolja a legtöbb információt az aranyról, ezüstről és rézről. Idővel az emberiség megismerkedett a vassal, a könnyebb fémekkel - ónnal és ólommal. A középkor világában az emberek aktívan használták az arzént, és a betegségeket higannyal kezelték.

A gyors fejlődésnek köszönhetően ma a legnehezebb és legsűrűbb fémek nem az asztal egyik elemének számítanak, hanem egyszerre kettőnek. Az ozmium (Os) a 76. számon, az irídium (Ir) a 77. számon található, az anyagok a következő sűrűségmutatókkal rendelkeznek:

az ozmium 22,62 g/cm³ sűrűsége miatt nehéz;
Az irídium nem sokkal könnyebb - 22,53 g / cm³.

A sűrűség a fémek fizikai tulajdonságaira utal, az anyag tömegének és térfogatának aránya. Mindkét elem sűrűségének elméleti számításaiban vannak hibák, így most mindkét fémet a legnehezebbnek tekintik.

Az érthetőség kedvéért összehasonlíthatja egy közönséges parafa súlyát a világ legnehezebb féméből készült parafa súlyával. Az ozmium- vagy irídiumdugóval ellátott mérlegek kiegyensúlyozásához több mint száz közönséges dugóra lesz szükség.

A fémek felfedezésének története

Mindkét elemet a 19. század hajnalán fedezte fel Smithson Tennant. Sok akkori kutató tanulmányozta a nyers platina tulajdonságait, „királyi vodkával” feldolgozva. Csak a Tennant volt képes két vegyszert kimutatni a keletkező üledékben:

a tartós klórszagú üledékes elem, a tudós ozmiumnak nevezett;
a változó színű anyagot irídiumnak (szivárványnak) nevezik.

Mindkét elemet egyetlen ötvözet képviselte, amelyet a tudósnak sikerült szétválasztania. A platinarögök további tanulmányozását K. Klaus orosz kémikus végezte, aki gondosan tanulmányozta az üledékes elemek tulajdonságait. A világ legnehezebb fémeinek meghatározásának nehézsége a sűrűségük alacsony különbségében rejlik, ami nem állandó érték.

A legsűrűbb fémek vibráló jellemzői

A kísérleti úton előállított anyagok por alakúak, meglehetősen nehezen feldolgozhatók, a fémek kovácsolása nagyon magas hőmérsékletet igényel. Az irídium és az ozmium közötti közösség leggyakoribb formája az ozmium-irídium ötvözete, amelyet platina lelőhelyekben, aranyágyakban bányásznak.

A vasban gazdag meteoritokat tekintik az irídium megtalálásának leggyakoribb helyének. A természetes ozmium nem található meg a természetben, csak az irídiummal és a platinacsoport más összetevőivel közösen. A lerakódások gyakran tartalmaznak kénvegyületeket arzénnel.

A világ legnehezebb és legdrágább fémének jellemzői

Mengyelejev periódusos rendszerének elemei közül az ozmium számít a legdrágábbnak. A kékes árnyalatú ezüstös fém a nemes kémiai vegyületek platina csoportjába tartozik. A legsűrűbb, de nagyon törékeny fém nem veszíti el fényét a magas hőmérsékleti mutatók hatására.

Jellemzők

#76. elem Az ozmium atomtömege 190,23 amu;
A 3033 °C-on megolvadt anyag 5012 °C-on forr.
A legnehezebb anyag sűrűsége 22,62 g/cm³;
A kristályrács szerkezete hatszögletű.

Az ezüstös csillogás elképesztően hideg fénye ellenére az ozmium rendkívüli toxicitása miatt nem alkalmas ékszergyártásra. Az ékszer megolvasztásához olyan hőmérsékletre lenne szükség, mint a Nap felszínén, mert a világ legsűrűbb féme mechanikai hatás hatására tönkremegy.

Porrá alakulva az ozmium kölcsönhatásba lép az oxigénnel, reagál kénnel, foszforral, szelénnel, az anyag reakciója az aqua regiával nagyon lassú. Az ozmium nem rendelkezik mágnesességgel, az ötvözetek hajlamosak oxidálódni és klasztervegyületeket képezni.

Ahol alkalmazható

A legnehezebb és hihetetlenül sűrű fém nagy kopásállósággal rendelkezik, így ötvözetekhez adva jelentősen megnő azok szilárdsága. Az ozmium felhasználása elsősorban a vegyiparhoz köthető. Ezenkívül a következő igényekre használják:

magfúziós hulladék tárolására szolgáló tartályok gyártása;
rakétatudomány, fegyvergyártás (robbanófejek) szükségleteihez;
az óraiparban márkás modellek mechanizmusainak gyártásához;
sebészeti implantátumok, pacemakerek alkatrészeinek gyártásához.

Érdekes módon a legsűrűbb fémet tekintik az egyetlen olyan elemnek a világon, amely nincs kitéve a savak (salétrom- és sósav) „pokoli” keverékének agressziójának. Az ozmiummal kombinált alumínium annyira képlékeny lesz, hogy törés nélkül húzható.

A világ legritkább és legsűrűbb fémének titkai

Az a tény, hogy az irídium a platina csoporthoz tartozik, immunitást biztosít a savakkal és azok keverékeivel szemben. A világon az irídiumot a réz-nikkel gyártás során anódiszapokból nyerik. Az iszap aqua regiával történő feldolgozása után a csapadékot kalcinálják, ami az irídium extrakcióját eredményezi.

Jellemzők

A legkeményebb ezüst-fehér fém a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

a periódusos rendszer eleme A 77. számú Iridium atomtömege 192,22 amu;
a 2466 °C-on megolvadt anyag 4428 °C-on forr;
az olvadt irídium sűrűsége 19,39 g/cm³;
elemsűrűség szobahőmérsékleten - 22,7 g / cm³;
az irídium kristályrácsa egy arcközpontú kockához kapcsolódik.

A nehéz irídium nem változik a szokásos levegőhőmérséklet hatására. A melegítés hatására bizonyos hőmérsékleteken végzett kalcinálás eredménye többértékű vegyületek képződése. Az irídiumfekete friss üledékpora részben feloldódik aqua regiával, valamint klóroldattal.

Alkalmazási terület

Bár az irídium nemesfém, ritkán használják ékszerekben. Egy nehezen feldolgozható elemre nagy a kereslet az útépítésben, az autóalkatrészek gyártásában. Az oxidációra nem érzékeny legsűrűbb fémötvözeteket a következő célokra használják:

tégelyek gyártása laboratóriumi kísérletekhez;
speciális fúvókák gyártása üvegfúvók számára;
golyóstollak hegyeinek és utántöltőinek letakarása;
tartós gyújtógyertyák gyártása autókhoz;

Az irídium izotópokat tartalmazó ötvözetek a hegesztési gyártásban, a műszerekben és a lézertechnológia részeként kristálytermesztésben használatosak. A legnehezebb fém felhasználása lehetővé tette a lézeres látásjavítást, a vesekő zúzását és egyéb orvosi beavatkozásokat.

Bár az irídium mentes a toxicitástól, és nem veszélyes a biológiai szervezetekre, veszélyes izotópja, a hexafluorid megtalálható a természetes környezetben. A mérgező gőzök belélegzése azonnali fulladáshoz és halálhoz vezet.

Természetes előfordulási helyek

A természet legsűrűbb fémének, az irídiumnak a lerakódásai csekélyek, sokkal kisebbek, mint a platinaé. Feltehetően a legnehezebb anyag a bolygó magjába került, így az elem ipari termelési volumene kicsi (körülbelül három tonna évente). Az irídium ötvözetből készült termékek akár 200 évig is eltarthatnak, az ékszerek tartósabbak lesznek.

A legnehezebb, kellemetlen szagú fém, az ozmium rögök nem találhatók meg a természetben. Az ásványi anyagok összetételében nyomokban ozmikus irídium is megtalálható platina és palládium, ruténium mellett. Ozmikus irídium lelőhelyeket tártak fel Szibériában (Oroszország), Amerika egyes államaiban (Alaszka és Kalifornia), Ausztráliában és Dél-Afrikában.

Ha platina lerakódásokat találnak, lehetséges lesz az ozmium izolálása irídiummal, hogy megerősítse és erősítse a különféle termékek fizikai vagy kémiai vegyületeit.

A fémek tulajdonságaival rendelkező kémiai elemek csoportját nehézfémeknek nevezzük. Jellemző tulajdonságuk az nagy atomtömegés nagy sűrűségűek.

Ennek a csoportnak számos meghatározása létezik, de minden értelmezésben nélkülözhetetlen mutató:

atomtömeg (ennek a számnak 50 felett kell lennie);
sűrűség (meg kell haladnia a vas sűrűségét - 8 g / cm3).

Általában a nehézfém osztályozás Fontos mutatók:

kémiai tulajdonságok;
fizikai tulajdonságok;
biológiai aktivitás;
toxicitás.

Nem kevésbé lényeges az ipari és gazdasági szférában való jelenlét tényezője.

A legnehezebb fém

A tudósok még mindig vitatkoznak, melyik fém a legnehezebb:

ozmium (atomtömeg - 76);
irídium (atomtömeg - 77).

Mindkét fém tömege szó szerint ezredrészekkel különbözik.

Iridium 1803-ban nyitotta meg az angol Tennut.

A tudós polifémes érccel dolgozott, amelyben ezüst, platina és ólom jelenlétét különböző arányban figyelték meg.

A vegyész legnagyobb meglepetésére az irídium is ott volt. Az angol kémikus lelete egyedülálló volt, mivel a földkéregben gyakorlatilag nincs irídium. Csak akkor találják meg, ha valaha is leesett meteorit a keresés helyén. A tudósok hajlamosak azt hinni, hogy az irídium kis mennyisége a földkéregben pontosan a tömegének köszönhető. Tudományos vélemény szerint az irídium nagy része szó szerint "szivárgott" a földkéreg közepébe a Föld születése idején.

Az irídium fő jellemzői:

ellenáll bármilyen mechanikai és kémiai hatásnak (az irídium gyakorlatilag nem alkalmazható semmilyen feldolgozásra);
hatalmas kémiai tehetetlenség.

Az iparban az irídium izotópot használják az őslénykutatók az ásatások során, hogy meghatározzák, melyik izotóp mesterséges.

Az ozmiumot egy évvel később - 1804-ben - fedezték fel. Polifémes ércben is megtalálták. Ezt a fémet is a legnagyobb nehézségekkel dolgozzák fel, vegyileg és mechanikailag egyaránt.

A Föld bolygón az ozmium az irídiumhoz hasonlóan ott található, ahol a meteoritok lehullanak.

Számos régióban azonban jelentős ozmiumlerakódások figyelhetők meg:

Kazahsztán;
Amerika;
Dél-Afrika (itt az ozmium lerakódás különösen nagy).

Az iparban az ozmiumot izzólámpák gyártásához használják. Ezenkívül ott használják, ahol tűzálló anyagokra van szükség. És az ozmium megnövekedett sűrűsége miatt az orvosok üzembe vették - sebészeti eszközöket készítenek belőle.

Nehézfémek a talajban

A "nehéz" fogalmát a szakemberek gyakran nem kémiai, hanem orvosi szempontból veszik figyelembe. Ezenkívül az ökológusok számára ez a kifejezés az objektum környezetvédelem szempontjából veszélyességi fokának meghatározásában is releváns.

A nehézfémek talajban való jelenléte a kőzet összetételétől függ. A sziklák viszont a területek fejlődése során keletkeznek. A talaj kémiai összetételét a kőzetmállás termékei képviselik, és a többszörös átalakulás körülményeitől függ.

A modern világban az emberi antropogén tevékenység nagymértékben meghatározza a talaj összetételét. A nehézfémek a talajszennyezés egyik tényezője. Toxikusnak minősülnek, mert bizonyos mértékig mindegyik mérgező.

Az emberi ipari tevékenység során a nehézfémeket gyakran keverik:

A környezettudósok feladata olyan feltételek megteremtése, amelyek megakadályozzák a mérgező anyagok eloszlását a bioszférában.

Jelenleg 126 kémiai elem ismert. A legnehezebbnek azonban az ozmiumot (Os) és az irídiumot (Ir) tartják. Mindkét elem átmeneti fém, és a platina csoportba tartozik. Sorozatszámuk az I.P. periodikus rendszerében. Mengyelejev 76, illetve 77. Mivel nagyon kemények, a két fém sűrűsége összehasonlítható egymással. Ennek az az oka, hogy a sűrűség értékeket pusztán elméletileg származtatták (22,562 g/cm³ (Ir) és 22,587 g/cm³ (Os)). És ilyen számításoknál mindig van hiba (± 0,009 g / cm³ mindkét számításnál).

A felfedezés története

Ezen elemek felfedezése S. Tennant angol tudós nevéhez fűződik. 1803-ban tanulmányozta a platina tulajdonságait. És ennek a fémnek a savak keverékével ("aqua regia") való reakciója során szennyeződésekből álló oldhatatlan csapadékot izoláltak. Ennek az anyagnak a tanulmányozása során S. Tennant új elemeket emelt ki, amelyeket „iridiumnak” és „ozmiumnak” nevezett el.
Az „iridium” („szivárvány”) nevet az elemnek adták, mert sói változatos színűek voltak. Az „ozmium” („szag”) pedig az ozmium-oxid OsO4 éles, ózonhoz közeli szaga miatt kapta így a nevét.

Tulajdonságok

Mind az ozmiumot, mind az irídiumot szinte lehetetlen feldolgozni. Nagyon magas olvadáspontjuk van. Kompakt formájukban nem lépnek reakcióba aktív közegekkel, például savakkal, lúgokkal vagy savak keverékeivel. Ezek a tulajdonságok az ozmiumnál 100°C-ig, az irídiumnál pedig 400°C-ig figyelhetők meg.

Terítés

Ezen elemek leggyakrabban bányászott formája az ozmium-irídium. Ez az ötvözet főleg azokon a területeken található, ahol természetes platinát és aranyat bányásznak. Egy másik hely, ahol az irídium és az ozmium gyakran megtalálható, a vasmeteoritok. Irídium nélküli ozmium szinte soha nem található a természetben. Míg az irídium más fémekkel kombinálva található. Például ruténiummal vagy ródiummal alkotott vegyületekben. Az irídium azonban továbbra is az egyik legritkább kémiai elem bolygónkon. Ipari termelése a világon nem haladja meg az évi 3 tonnát.
Jelenleg az irídium- és ozmiumbányászat fő forrásai Kalifornia, Alaszka (USA), Szibéria (Oroszország), Bushveld (Dél-Afrika), Ausztrália, Új-Guinea és Kanada.