Какой металл в природе самый тяжелый. Самый тяжелый металл. Нейтронные звезды - сверхплотные объекты космоса
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.
Если вы думаете, что самый тяжелый металл на Земле - это ртуть, то вы ошибаетесь! Дело в том, что на сей день есть два главных кандидата на эту «должность»: Осмий (Os), имеющий атомную массу 76, а также иридий (Ir), обладающий атомным весом 77. Оба металла относятся к группе платиноидов, а потому (что вполне логично) имеют крайне высокую плотность. Говоря откровенно, сложно сказать, какой самый тяжелый металл: учитывая все погрешности, можно считать, что их масса разнится на тысячные доли.
Иридий
Если говорить об иридии, то этот замечательный металл был обнаружен еще в далеком 1803 году. Принадлежит это великое открытие англичанину по имени Смитсон Теннат. Несложно понять, что впервые следы этого металла сей талантливый химик обнаружил как раз в полиметаллической руде, содержащей свинец, платину, серебро… а также иридий. Само название этого вещества, которое претендует на звание «самый тяжелый металл в мире» можно перевести с древнегреческого наречия как «радуга».
Где содержится иридий
Нужно сказать, что находка эта была бы уникальной даже для нашего времени, так как в земной коре иридия содержатся ничтожно малые доли, тогда как намного чаще его находят в местах падения метеоритов. Но ученые говорят, что сей самый тяжелый металл мог бы быть распространен на поверхности нашей планеты в куда больших объемах, если бы не его атомарная масса. Считается, что во время зарождения Земли большая его часть попросту «уплыла» в направлении земного ядра, продавливая мягкую на то время породу своей массой.
Особенности иридия
Особенность сего тяжелого металла в том, что он невероятно сложно поддается любой обработке и обладает впечатляющей химической инертностью. Даже если опустить кусок иридия в знаменитую «царскую водку», то он не обратит на это ни малейшего внимания! Изотоп иридия «192m2» широко распространен в промышленности. Особенно широко этот самый тяжелый металл используется палеонтологами, которые используют его для определения найденных в толще земли артефактов искусственного происхождения.
Осмий
Кстати, осмий был открыт в 1804 году, то есть ровно на год позже открытия иридия. Как и в предыдущем случае, был обнаружен в полиметаллической руде. Обнаружили его случайно: в растворе царской водки и руды остался какой-то осадок, которого там быть не могло. Осмий, ничем в том не отличаясь от своего «собрата», практически невозможно подвергнуть механической обработке. Он также часто встречается в метеоритах, но и на самой земле его немало: есть довольно крупные месторождения в нашей стране и в США, а наиболее крупная его добыча ведется в ЮАР. Этот самый тяжелый металл чаще всего применяют в производстве ламп накаливания и иных приборов, в которых необходимы тугоплавкие материалы. Из-за исключительной прочности используется он и для производства лучших хирургических инструментов.
Использование осмия
Чаще всего в промышленности и науке используется изотоп осмия 187. Его часто применяют для определения возраста метеоритов железной природы. Кстати, в отличие от «натурального» осмия единственное его месторождение есть в Казахстане, причем из-за его редкости один грамм данного вещества стоит более десятка тысяч долларов.
С незапамятных времен люди активно используют различные металлы. После изучения их свойств, вещества заняли достойное место в таблице знаменитого Д. Менделеева. До сих пор не утихают споры ученых относительно вопроса, какому металлу присвоить звание самого тяжелого и плотного в мире. На чаше весов два элемента менделеевской таблицы – иридий, а также осмий. Чем они интересны, читайте далее.
На протяжении веков люди занимались изучением полезных свойств самых распространенных металлов на планете. Больше всего сведений наука хранит о золоте серебре и меди. Со временем человечество познакомилось с железом, более легкими металлами – оловом и свинцом. В мире Средневековья люди активно пользовались мышьяком, а болезни лечили ртутью.
Благодаря стремительному прогрессу, сегодня самыми тяжелыми и плотными металлами считается не один элемент таблицы, а сразу два. Под номером 76 расположен осмий (Os), а под номером 77 – иридий (Ir), вещества имеют следующие показатели плотности:
- осмий тяжелый, благодаря плотности 22,62 г/ см³;
- иридий не намного легче – 22,53 г/ см³.
Плотность относят к физическим свойствам металлов, она представляет собой соотношение массы вещества к его объему. Теоретические расчеты плотности обоих элементов имеют некоторые погрешности, поэтому оба металла сегодня принято считать самыми тяжелыми.
Для наглядности можно сравнить вес обыкновенной пробки с весом пробки из самого тяжелого металла в мире. Чтобы уравновесить чаши весов с пробкой из осмия либо иридия, потребуется более сотни обычных пробок.
История открытия металлов
Оба элемента были открыты на заре XIX века ученым Смитсоном Теннантом. Многие исследователи того времени занимались изучением свойств сырой платины, обрабатывая ее «царской водкой». Только Теннанту удалось обнаружить в полученном осадке два химических вещества:
- осадочный элемент со стойким запахом хлора ученый назвал осмием;
- субстанция с меняющейся окраской получила название иридий (радуга).
Оба элемента были представлены единым сплавом, который ученому удалось разделить. Дальнейшим исследованием самородков платины занялся русский химик К. Клаус, тщательно исследовавший свойства осадочных элементов. Сложность определения самого тяжелого металла в мире заключается в невысокой разности их плотности, которая не является величиной постоянной.
Яркие характеристики самых плотных металлов
Добытые экспериментальным путем вещества представляют собой порошок, довольно трудно поддающийся обработке, ковка металлов требует очень высоких температур. Наиболее распространенной формой содружества иридия с осмием является сплав осмистого иридия, который добывают в месторождениях платины, пластах залегания золота.
Наиболее частым местом обнаружения иридия считаются метеориты, богатые железом. Самородного осмия в мире природы не найти, только в содружестве с иридием и другими компонентами платиновой группы. Залежи часто содержат соединения серы с мышьяком.
Особенности самого тяжелого и дорогого металла в мире
Среди элементов периодической таблицы Менделеева самым дорогостоящим считается осмий. Серебристый металл с голубоватым отливом принадлежит к платиновой группе благородных химических соединений. Свой блеск самый плотный, но очень хрупкий металл не теряет под воздействием высоких температурных показателей.
Характеристики
- Элемент №76 Osmium имеет атомную массу 190,23 а.е.м.;
- Расплавленное при температуре 3033°C вещество закипит при 5012°C.
- Самый тяжелый материал обладает плотностью 22,62 г/ см³;
- Структура кристаллической решетки имеет гексагональную форму.
Несмотря на изумительно холодный блеск серебристого отлива, осмий не годится для производства ювелирных изделий из-за высочайшей токсичности. Для плавки украшения потребовалась бы температура, как на поверхности Солнца, ведь самый плотный в мире металл разрушается при механическом воздействии.
Превращаясь в порошок, осмий взаимодействует с кислородом, реагирует на серу, фосфор, селен, на царскую водку реакция вещества очень медленная. Osmium не обладает магнетизмом, сплавы имеют склонность к окислению, формированию кластерных соединений.
Где применяют
Самый тяжелый и невероятно плотный металл обладает высокой износостойкостью, поэтому добавка его к сплавам значительно повышает их крепость. Применение осмия в основном связано с химической промышленностью. Кроме того, его используют для следующих нужд:
- изготовления ёмкостей, предназначенных для хранения отходов ядерного синтеза;
- для нужд ракетостроения, оружейного производства (боеголовки);
- в часовой промышленности для изготовления механизмов брендовых моделей;
- для изготовления хирургических имплантатов, деталей кардиостимуляторов.
Интересно, что самый плотный металл считается единственным в мире элементом, неподвластным воздействию агрессии «адской» смеси кислот (азотная и соляная). Алюминий, соединенный с осмием, становится настолько пластичным, что его можно вытягивать без разрыва.
Тайны самого редкого и плотного в мире металла
Принадлежность иридия к платиновой группе наделяет его свойством невосприимчивости к обработке кислотами и их смесями. В мире иридий получают из анодных шламов при медно-никелевом производстве. После обработки шлама царской водкой, выпавший осадок прокаливают, результатом чего становится добыча иридия.
Характеристики
Самый твердый металл серебристо-белого цвета обладает следующей группой свойств:
- элемент таблицы Менделеева Iridium №77 обладает атомной массой 192,22 а.е.м.;
- расплавленное при температуре 2466°C вещество закипит при 4428°C;
- плотность расплавленного иридия – в пределах 19,39 г/см³;
- плотность элемента при комнатной температуре – 22,7 г/см³;
- кристаллическая решётка иридия ассоциируется с гранецентрированным кубом.
Тяжелый иридий не меняется под воздействием обычной температуры воздуха. Результатом прокаливания под воздействием нагревания при определенных температурах становится образование многовалентных соединений. Порошок свежего осадка иридиевой черни поддается частичному растворению царской водкой, а также раствором хлора.
Область применения
Хотя Iridium принадлежит к числу драгоценных металлов, для ювелирных изделий его применяют редко. Элемент, плохо поддающийся обработкам, весьма востребован при строительстве дорог, производстве автомобильных деталей. Сплавы с неподверженным окислению самым плотным металлом применяются для следующих целей:
- изготовления тиглей для проведения лабораторных опытов;
- производства специальных мундштуков для стеклодувов;
- покрытия кончиков перьев и стержней шариковых ручек;
- изготовления долговечных свечей зажигания для автомобилей;
Сплавы с изотопами иридия используют на сварочном производстве, в приборостроении, для выращивания кристаллов в составе лазерной техники. Применение самого тяжелого металла позволило осуществлять лазерную коррекцию зрения, дробление камней в почках и другие медицинские процедуры.
Хотя Iridium лишен токсичности и не опасен для биологических организмов, в природной среде можно встретиться его опасным изотопом – гексафторидом. Вдыхание паров ядовитого вещества ведет к мгновенному удушью и смерти.
Места природного залегания
Залежи самого плотного металла Iridium в мире природы ничтожно малы, их намного меньше, чем запасов платины. Предположительно самое тяжелое вещество сместилось к ядру планеты, поэтому объемы промышленной добычи элемента невелики (около трех тонн в год). Изделия из сплавов с иридием могут прослужить до 200 лет, драгоценности станут более долговечными.
Самородков самого тяжелого металла с неприятным запахом Osmium в природе не найти. В составе минералов можно обнаружить следы осмистого иридия вместе с платиной и палладием, рутением. Залежи осмистого иридия разведаны на территории Сибири (Россия), некоторых штатов Америки (Аляска и Калифорния), в Австралии и Южной Африке.
Если обнаружены залежи платины, удастся выделить осмий с иридием для укрепления и усиления физических либо химических соединений различных изделий.
Группа химических элементов, имеющих свойства металлов, называется тяжелыми металлами. Характерной их особенностью является большой атомный вес и высокие показатели плотности.
Существует несколько определений данной группы, но в любой трактовке непременным показателем являются:
- атомный вес (этот показатель должен быть выше 50);
- плотность (она должна превышать плотность железа - 8 г/см3).
В целом при классификации тяжелых металлов важны показатели:
- химических свойств;
- физических свойств;
- биологическая активность;
- токсичность.
Не менее актуальным является фактор присутствия в промышленной и хозяйственной сфере.
Самый тяжелый металл
Ученые до сих пор спорят, какой металл является самым тяжелым:
- осмий (атомная масса - 76);
- иридий (атомная масса - 77).
Масса обоих металлов разнится буквально на тысячные доли.
Иридий открыт в 1803 году англичанином Теннатом.
Ученый работал с полиметаллической рудой, в которой в разных пропорциях наблюдалось присутствие: серебра, платины и свинца.
К изумлению химика там же оказался иридий. Находка англичанина-химика была уникальной, поскольку иридия в земной коре практически нет. Его находят только в том случае, если в месте поисков когда-либо падал метеорит. Ученые склонны полагать, что малое присутствие иридия в земной коре обусловлено именно его массой. Существует научное мнение о том, что большая часть иридия буквально «просочилась» в центр земной коры в момент зарождения Земли.
Главной особенность иридия являются:
- устойчивость к любому механическому и химическому воздействию (иридий практически не поддается никакой обработке);
- колоссальная химическая инертность.
В промышленности изотоп иридия используется палеонтологами на раскопках для определения, какие из них имеют искусственное происхождение.
Осмий был открыт на год позже - в 1804 году. Его также обнаружили в полиметаллической руде. Металл этот также с величайшим трудом подвергается обработке, как химической, так и механической.
На планете Земля осмий встречается, подобно иридию, в местах падений метеоритов.
Однако есть несколько регионов, в которых отмечается крупные месторождения осмия:
- Казахстан;
- Америка;
- ЮАР (здесь месторождение осмия особенно большое).
В промышленности осмий используется в производстве ламп накаливания. Кроме того, его используют там, где требуются тугоплавкие материалы. А из-за повышенной плотности осмия его взяли на вооружения медики - хирургический инструментарий изготавливается именно из него.
Тяжелые металлы в почве
Само определение «тяжелый» часто рассматривается специалистами не в химическом аспекте, а в медицинском. Кроме того, для экологов этот термин является также актуальным при определении степени опасности того или иного объекта для природоохранной деятельности.
Присутствие в почве тяжелых металлов зависит от состава горной породы. Горные породы, в свою очередь, формируются в процессе развития территорий. Химический состав почвы представлен продуктами выветривания пород и зависит от условий многократного преобразования.
В современном мире антропогенная деятельность человека во многом определяет состав почвы. Тяжелые металлы являются фактором загрязнения почв. Их относят к токсикантам, поскольку все они в той или иной мере являются токсичными.
В процессе промышленной деятельности человека к тяжелым металлам часто примешиваются:
Задача ученых-экологов состоит в формировании условий, препятствующих рассеиванию токсикантов в биосфере.
В настоящее время уже известно 126 химических элементов. Но самыми тяжелыми среди них принято считать Осмий (Os) и Иридий (Ir). Оба эти элемента являются переходными металлами и принадлежат к группе платины. Их порядковые номера в Периодической системе И.П. Менделеева 76 и 77 соответственно. Являясь очень твердыми, оба металла по плотности можно сравнить между собой. Это обусловлено тем, что значения плотности были выведены чисто теоретически (22,562 г/см³ (Ir) и 22,587 г/см³ (Os)). А при подобных вычислениях всегда существует погрешность (± 0,009 г/см³ для обоих расчетов).
История открытия
Открытие этих элементов связано с именем английского ученого С. Теннанта. В 1803г. он изучал свойства платины. И при проведении реакции этого металла на смесь кислот («царскую водку») был выделен нерастворимый осадок, состоявший из примесей. Изучая эту субстанцию, С. Теннант и выделил новые элементы, названные им «иридий» и «осмий».
Название «иридий» («радуга») элемент получил за то, что у его солей встречались разнообразные расцветки. А «осмий» («запах») был так назван благодаря резкому, близкому к озону, запаху оксида осмия OsO4.
Свойства
Как осмий, так и иридий практически не поддаются обработке. Имеют очень высокую температуру плавления. В компактной форме они не вступают в реакции с активными средами, такими как кислоты, щелочи или смеси кислот. Эти свойства наблюдаются у осмия при температурах до 100°C, а у иридия – до 400°C.
Распространение
Наиболее часто добываемая форма этих элементов — осмистый иридий. Этот сплав в основном встречается в местах разработки природной платины и золота. Еще одним местом, где часто находят иридий и осмий, являются железные метеориты. Осмий без иридия в природе практически не встречается. Тогда как иридий находят в сочетаниях с другими металлами. Например, в соединениях с рутением или родием. Однако при этом иридий остается одним из самых нераспространенных химических элементов на нашей планете. Его промышленная добыча в мире не превышает 3 тонн в год.
На данный момент регионы, являющиеся основными источниками добычи иридия и осмия считаются Калифорния, Аляска (США), Сибирь (Россия), Бушвельд (ЮАР), Австралия, Новая Гвинея, Канада.
Загрузка...
