Какой металл самый плотный – самый плотный металл — Какой самый плотный и тяжелый метал? — 22 ответа

Самый тяжелый металл • Наука

Самый тяжелый металл

Осмий VS Иридий

Споры о том, какой из двух элементов таблицы Менделеева является более тяжелым, до сих пор не стихают. За это право состязаются два самых тяжелых элемента таблицы — Осмий (76) и Иридий (77). Плотность обоих элементов приблизительно равна 22,6 г/см³.

В отличие от явного лидера, среди лёгких металлов — с тяжелыми не всё так просто. Потому рассмотрим оба этих металла.

Иридий

Больше двух столетий прошло с тех пор, как появились первые сведения о платине – белом металле из Южной Америки. Долгое время люди были уверены, что это чистый металл, так же, как золото. Только в самом начале XIX в. Волластон сумел выделить из самородной платины палладий и родий, а в 1804 г. Теннант, изучая черный осадок, оставшийся после растворения самородной платины в царской водке, нашел в нем еще два элемента. Один из них он назвал осмием, а второй – иридием. Соли этого элемента в разных условиях окрашивались в различные цвета. Это свойство и было положено в основу названия: по-гречески слово ιρις, значит «радуга».

Русский химик

В 1841 г. известный русский химик профессор Карл Карлович Клаус занялся исследованием так называемых платиновых остатков, т.е. нерастворимого осадка, остающегося после обработки сырой платины царской водкой. «При самом начале работы, – писал Клаус, – я был удивлен богатством моего остатка, ибо извлек из него, кроме 10% платины, немалое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия и смесь различных металлов особенного содержания»…

Клаус сообщил горному начальству о богатстве остатков. Власти заинтересовались открытием казанского ученого, которое сулило значительные выгоды. Из платины в то время чеканили монету, и получение драгоценного металла из остатков казалось очень перспективным. Через год Петербургский монетный двор выделил Клаусу полпуда остатков. Но они оказались бедными платиной, и ученый решил провести на них исследование, «интересное для науки».

«Два года, – писал Клаус, – занимался я постоянно этим трудным, продолжительным и даже вредным для здоровья исследованием» и в 1845 г. опубликовал работу «Химическое исследование остатков уральской платиновой руды и металла рутения». Это было первое систематическое исследование свойств аналогов платины. В нем впервые были описаны и химические свойства иридия.

Клаус отмечал, что иридием он занимался больше, чем другими металлами платиновой группы. В главе об иридии он обратил внимание на неточности, допущенные Берцелиусом при определении основных констант этого элемента, и объяснил эти неточности тем, что маститый ученый работал с иридием, содержащим примесь рутения, тогда еще не известного химикам и открытого лишь в ходе «химического исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения».

Какой же он, иридий?

Атомная масса элемента №77 равна 192,2. В таблице Менделеева он находится между осмием и платиной. И в природе он встречается главным образом в виде осмистого иридия – частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет.

Иридий – серебристо-белый металл, очень твердый, тяжелый и прочный. По данным фирмы «Интернейшнл Никель и Ко», это самый тяжелый элемент: его плотность 22,65 г/см³, а плотность его постоянного спутника – осмия, второго по тяжести 22,61 г/см³. Правда, большинство исследователей придерживаются иной точки зрения: они считают, что иридий все-таки немного легче осмия.

Естественное свойство иридия (он же платиноид!) – высокая коррозионная стойкость. На него не действуют кислоты ни при нормальной, ни при повышенной температуре. Даже знаменитой царской водке монолитный иридий «не по зубам». Только расплавленные щелочи и перекись натрия вызывают окисление элемента №77.

Иридий стоек к действию галогенов. Он реагирует с ними с большим трудом и только при повышенной температуре. Хлор образует с иридием четыре хлорида: IrCl, IrCl₂, IrCl₃ и IrCl₄. Треххлористый иридий получается легче всего из порошка иридия, помещенного в струю хлора при 600°C. Единственное галоидное соединение, в котором иридий шестивалентен, – это фторид IrF₆. Тонкоизмельченный иридий окисляется при 1000°C и в струе кислорода, причем в зависимости от условий могут получаться несколько соединений разного состава.

Как и все металлы платиновой группы, иридий образует комплексные соли. Среди них есть и соли с комплексными катионами, например [Ir(NН₃)₆]Cl₃ и соли с комплексными анионами, например K₃[IrCl₃] · 3H₂O. Как комплексообразователь иридий похож на своих соседей по таблице Менделеева.

Чистый иридий получают из самородного осмистого иридия и из остатков платиновых руд (после того как из них извлечены платина, осмий, палладий и рутений). О технологии получения иридия распространяться не будем, отослав читателя к статьям «Родий», «Осмий» и «Платина».

Иридий получают в виде порошка, который затем прессуют в полуфабрикаты и сплавляют или же порошок переплавляют в электрических печах в атмосфере аргона. Чистый иридий в горячем состоянии можно ковать, однако при обычной температуре он хрупок и не поддается никакой обработке.

Иридий в деле

Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать иридий и в качестве покрытия. Однако здесь встречаются трудности. Обычным электролитическим способом иридий на другой металл наносится с трудом, и покрытие получается довольно рыхлое. Наилучшим электролитом был бы комплексный гексахлорид иридия, однако он неустойчив в водном растворе, и даже в этом случае качество покрытия оставляет желать лучшего.

Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600°C. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Менее трудоемко получение иридиевых покрытий методом плакирования. На основной металл укладывают тонкий слой металла-покрытия, а затем этот «бутерброд» идет под горячий пресс. Таким образом получают вольфрамовую и молибденовую проволоку с иридиевым покрытием. Заготовку из молибдена или вольфрама вставляют в иридиевую трубку и проковывают в горячем состоянии, а затем волочат до нужной толщины при 500…600°C. Эту проволоку используют для изготовления управляющих сеток в электронных лампах.

Можно наносить иридиевые покрытия на металлы и керамику химическим способом. Для этого получают раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или каким-либо другим органическим веществом. Такой раствор наносят на поверхность изделия, которое затем нагревают до 350…400°C в контролируемой атмосфере, т.е. в атмосфере с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом. Органика в этих условиях улетучивается, или выгорает, а слой иридия остается на изделии.

Но покрытия – не главное применение иридия. Этот металл улучшает механические и физико-химические свойства других металлов. Обычно его используют, чтобы повысить их прочность и твердость. Добавка 10% иридия к относительно мягкой платине повышает ее твердость и предел прочности почти втрое. Если же количество иридия в сплаве увеличить до 30%, твердость сплава возрастет ненамного, но зато предел прочности увеличится еще вдвое – до 99 кг/мм². Поскольку такие сплавы обладают исключительной коррозионной стойкостью, из них делают жаростойкие тигли, выдерживающие сильный нагрев в агрессивных средах. В таких тиглях выращивают, в частности, кристаллы для лазерной техники. Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров – украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны, иногда – хирургический инструмент.

Спдавы иридия

В будущем сплавы иридия с платиной могут приобрести особое значение в так называемой слаботочной технике как идеальный материал для контактов. Каждый раз, когда происходит замыкание и размыкание обычного медного контакта, возникает искра; в результате поверхность меди довольно быстро окисляется. В контакторах для сильных токов, например для электродвигателей, это явление не очень вредит работе: поверхность контактов время от времени зачищают наждачной бумагой, и контактор вновь готов к работе. Но, когда мы имеем дело со слаботочной аппаратурой, например в технике связи, тонкий слой окиси меди весьма сильно влияет на всю систему, затрудняет прохождение тока через контакт. А именно в этих устройствах частота включений бывает особенно большой – достаточно вспомнить АТС (автоматические телефонные станции). Вот здесь-то и придут на помощь необгорающие платино-иридиевые контакты – они могут работать практически вечно! Жаль только, что эти сплавы очень дороги и пока их недостаточно.

Иридий добавляют не только к платине. Небольшие добавки элемента №77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре. Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. То же относится и к хрому. Термопары, состоящие из иридия и сплава иридия с родием (40% родия), надежно работают при высокой температуре в окислительной атмосфере. Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Резюмируя, можно сказать, что металлический иридий применяют главным образом из-за его постоянства – постоянны размеры изделий из металла, его физические и химические свойства, причем, если можно так выразиться, постоянны на высшем уровне.

Запасы на Земле

Как и другие металлы VIII группы, иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты). Один из окислов иридия, IrO₂, пытались применять в фарфоровой промышленности в качестве черной краски. Но слишком уж дорога эта краска…

Запасы иридия на Земле невелики, его содержание в земной коре исчисляется миллионными долями процента. Невелико и производство этого элемента – не больше тонны в год. Во всем мире!

В связи с этим трудно предположить, что со временем в судьбе иридия наступят разительные перемены – он навсегда останется редким и дорогим металлом. Но там, где его применяют, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без иридия не обойдутся.

Иридиевый сторож

Во многих химических и металлургических производствах, например в доменном, очень важно знать уровень твердых материалов в агрегатах. Обычно для такого контроля используют громоздкие зонды, подвешиваемые на специальных зондовых лебедках. В последние годы зонды стали заменять малогабаритными контейнерами с искусственным радиоактивным изотопом – иридием-192. Ядра ¹⁹²Ir испускают гамма-лучи высокой энергии; период полураспада изотопа равен 74,4 суток. Часть гамма-лучей поглощается шихтой, и приемники излучения фиксируют ослабление потока. Последнее пропорционально расстоянию, которое проходят лучи в шихте. Иридий-192 с успехом применяют и для контроля сварных швов; с его помощью па фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения. Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

Эффект Мёссбауэра

В 1958 г. молодой физик из ФРГ Рудольф Мёссбауэр сделал открытие, обратившее на себя внимание всех физиков мира. Открытый Мёссбауэром эффект позволил с поразительной точностью измерять очень слабые ядерные явления. Через три года после открытия, в 1961 г., Мёссбауэр получил за свою работу Нобелевскую премию. Впервые этот эффект обнаружен на ядрах изотопа иридий-192.

Сердце бьется активнее

Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов за последние годы – изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него – на платино-придиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее. Сейчас в СССР многие станции скорой помощи оборудованы подобными генераторами. В случае остановки сердца делают надрез ключичной вены, вводят в нее соединенный с генератором электрод, включают генератор, и через несколько минут сердце вновь начинает работать.

Изотопы – стабильные и нестабильные

В предыдущих заметках довольно много говорилось о радиоизотопе иридий-192, применяемом в многочисленных приборах и даже причастном к важному научному открытию. Но, кроме иридия-192, у этого элемента есть еще 14 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 182 до 198. Самый тяжелый изотоп в то же время – самый короткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада – ровно один час. Стабильных же изотопов у иридия всего два. На долю более тяжелого – иридия-193 в природной смеси приходится 62,7%. Доля легкого иридия-191 соответственно 37,3%.

Полезные хлориридаты

Хлориридатами называют комплексные хлориды четырехвалентного иридия; общая их формула Me₂[IrCl₆]. Благодаря хлориридатам можно в принципе уверенно разделять соединения таких похожих элементов, как натрий и калий. Хлориридат натрия растворим в воде, а хлориридат калия – практически нерастворим. Но для такой операции хлориридаты слишком дороги, так как дорог исходный иридий. Это не значит однако, что хлориридаты вообще бесполезны. Способность иридия образовывать эти соединения используют для выделения элемента №77 из смеси платиновых металлов.

Осмий

Если с точки зрения практики элемент №76 среди прочих платиновых металлов выглядит достаточно заурядно, то с точки зрения классической химии (подчеркиваем, классической неорганической химии, а не химии комплексных соединений) этот элемент весьма знаменателен.

Прежде всего, для него, в отличие от большинства элементов VIII группы, характерна валентность 8+, и он образует с кислородом устойчивую четырехокись OsO₄. Это своеобразное соединение, и, видимо, не случайно элемент №76 получил название, в основу которого положено одно из характерных свойств его четырехокиси.

Осмий обнаруживают по запаху

Подобное утверждение может показаться парадоксальным: ведь речь идет не о галогене, а о платиновом металле…

История открытия четырех из пяти платиноидов связана с именами двух английских ученых, двух современников. Уильям Волластон в 1803…1804 гг. открыл палладий и родий, а другой англичанин, Смитсон Теннант (1761…1815), в 1804 г. – иридий и осмий. Но если Волластон оба «свои» элемента нашел в той части сырой платины, которая растворялась в царской водке, то Теннанту повезло при работе с нерастворимым остатком: как оказалось, он представлял собой естественный природный сплав иридия с осмием.

Тот же остаток исследовали и три известных французских химика – Колле-Дескоти, Фуркруа и Воклен. Они начали свои исследования даже раньше Теннанта. Как и он, они наблюдали выделение черного дыма при растворении сырой платины. Как и он, они, сплавив нерастворимый остаток с едким кали, сумели получить соединения, которые все-таки удавалось растворить. Фуркруа и Воклен были настолько убеждены, что в нерастворимом остатке сырой платины есть новый элемент, что заранее дали ему имя – птен – от греческого πτηνος – крылатый. Но только Теннанту удалось разделить этот остаток и доказать существование двух новых элементов – иридия и осмия.

Название элемента №76 происходит от греческого слова οσμη, что означает «запах». Неприятный раздражающий запах, похожий одновременно на запахи хлора и чеснока, появлялся, когда растворяли продукт сплавления осмиридия со щелочью. Носителем этого запаха оказался осмиевый ангидрид, или четырехокись осмия OsO₄. Позже выяснилось, что так же скверно, хотя и значительно слабее, может пахнуть и сам осмий. Тонкоизмельченный, он постепенно окисляется на воздухе, превращаясь в OsO₄…

Осмий металлический

Осмий – оловянно-белый металл с серовато-голубым оттенком. Это самый тяжелый из всех металлов (его плотность 22,6 г/см³) и один из самых твердых. Тем не менее осмиевую губку можно растереть в порошок, поскольку он хрупок. Плавится осмий при температуре около 3000°C, а температура его кипения до сих пор точно не определена. Полагают, что она лежит где-то около 5500°C.

Большая твердость осмия (7,0 по шкале Мооса), пожалуй, то из его физических свойств, которое используют наиболее широко. Осмий вводят в состав твердых сплавов, обладающих наивысшей износостойкостью. У дорогих авторучек напайку на кончик пера делают из сплавов осмия с другими платиновыми металлами или с вольфрамом и кобальтом. Из подобных же сплавов делают небольшие детали точных измерительных приборов, подверженные износу. Небольшие – потому что осмий мало распространен (5·10^–6% веса земной коры), рассеян и дорог. Этим же объясняется ограниченное применение осмия в промышленности. Он идет лишь туда, где при малых затратах металла можно получить большой эффект. Например, в химическую промышленность, которая пытается использовать осмий как катализатор. В реакциях гидрогенизации органических веществ осмиевые катализаторы даже эффективнее платиновых.

Несколько слов о положении осмия среди прочих платиновых металлов. Внешне он мало от них отличается, но именно у осмия самые высокие температуры плавления и кипения среди всех металлов этой группы, именно он наиболее тяжел. Его же можно считать наименее «благородным» из платиноидов, поскольку кислородом воздуха он окисляется уже при комнатной температуре (в мелкораздробленном состоянии). А еще осмий – самый дорогой из всех платиновых металлов. Если в 1966 г. платина ценилась на мировом рынке в 4,3 раза дороже, чем золото, а иридий – в 5,3, то аналогичный коэффициент для осмия был равен 7,5.

Как и прочие платиновые металлы, осмий проявляет несколько валентностей: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ и 8 +. Чаще всего можно встретить соединения четырех- и шестивалентного осмия. Но при взаимодействии с кислородом он проявляет валентность 8+.

Как и прочие платиновые металлы, осмий – хороший комплексообразователь, и химия соединений осмия не менее разнообразна, чем, скажем, химия палладия или рутения.

Ангидрид и другие

Несомненно, самым важным соединением осмия остается его четырехокись OsO₄, пли осмиевый ангидрид. Как и элементарный осмий, OsO₄ обладает каталитическими свойствами; OsO₄ применяют при синтезе важнейшего современного лекарственного препарата – кортизона. При микроскопических исследованиях животных и растительных тканей четырехокись осмия используют как окрашивающий препарат. OsO₄ очень ядовит, он сильно раздражает кожу, слизистые оболочки и особенно вреден для глаз. Любая работа с этим полезным веществом требует чрезвычайной осторожности.

Внешне чистая четырехокись осмия выглядит достаточно обычно – бледно-желтые кристаллы, растворимые в воде и четыреххлористом углероде. При температуре около 40°C (есть две модификации OsO₄ с близкими точками плавления) они плавятся, а при 130°C четырехокись осмия закипает.

Другой окисел осмия – OsO₂ – нерастворимый в воде черный порошок – практического значения не имеет. Также не нашли пока практического применения и другие известные соединения элемента №76 – его хлориды и фториды, иодиды и оксихлориды, сульфид OsS₂ и теллурид OsTe₂ – черные вещества со структурой пирита, а также многочисленные комплексы и большинство сплавов осмия. Исключение составляют лишь некоторые сплавы элемента №76 с другими платиновыми металлами, вольфрамом и кобальтом. Главный их потребитель – приборостроение.

Как получают осмий

Самородный осмий в природе не найден. Он всегда связан в минералах с другим металлом платиновой группы – иридием. Существует целая группа минералов осмистого иридия. Самый распространенный из них – невьянскит, природный сплав этих двух металлов. Иридия в нем больше, поэтому невьянскит часто называют просто осмистым иридием. Зато другой минерал – сысертскит – называют иридистым осмием – в нем больше осмия… Оба эти минерала – тяжелые, с металлическим блеском, и это не удивительно – таков их состав. И само собой разумеется, все минералы группы осмистого иридия очень редки.

Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый иридий входит в состав самородной сырой платины. Основные запасы этих минералов сосредоточены в СССР (Сибирь, Урал), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Канаде, странах Южной Африки.

Естественно, что добывают осмий совместно с платиной, но аффинаж осмия существенно отличается от способов выделения других платиновых металлов. Все их, кроме рутения, осаждают из растворов, осмий же получают отгонкой его относительно летучей четырехокиси.

Но прежде чем отгонять OsO₄, нужно отделить от платины осмистый иридий, а затем разделить иридий и осмий.

Когда платину растворяют в царской водке, минералы группы осмистого иридия остаются в осадке: даже этот из всех растворителей растворитель не может одолеть эти устойчивейшие природные сплавы. Чтобы перевести их в раствор, осадок сплавляют с восьмикратным количеством цинка – этот сплав сравнительно просто превратить в порошок. Порошок спекают с перекисью бария BaO₃, а затем полученную массу обрабатывают смесью азотной и соляной кислот непосредственно в перегонном аппарате – для отгонки OsO₄.

Ее улавливают щелочным раствором и получают соль состава Na₂OsO₄. Раствор этой соли обрабатывают гипосульфитом, после чего осмий осаждают хлористым аммонием в виде соли Фреми [OsO₂(NH₃)₄]Cl₂. Осадок промывают, фильтруют, а затем прокаливают в восстановительном пламени. Так получают пока еще недостаточно чистый губчатый осмий.

Затем его очищают, обрабатывая кислотами (HF и HCl), и довосстанавливают в электропечи в струе водорода. После охлаждения получают металл чистотой до 99,9% O₃.

Такова классическая схема получения осмия – металла, который применяют пока крайне ограниченно, металла очень дорогого, но достаточно полезного.

Чем больше, тем… больше

Природный осмий состоит из семи стабильных изотопов с массовыми числами 184, 186…190 и 192. Любопытная закономерность: чем больше массовое число изотопа осмия, тем больше он распространен. Доля самого легкого изотопа, осмия-184, – 0,018%, а самого тяжелого, осмия-192, – 41%. Из искусственных радиоактивных изотопов элемента №76 самый долгоживущий – осмий-194 с периодом полураспада около 700 дней.

Карбонилы осмия

В последние годы химиков и металлургов все больше интересуют карбонилы – соединения металлов с СО, в которых металлы формально нульвалентны. Карбонил никеля уже довольно широко применяется в металлургии, и это позволяет надеяться, что и другие подобные соединения со временем смогут облегчить получение тех или иных ценных материалов. Для осмия сейчас известны два карбонила. Пентакарбонил Os(CO)₅ – в обычных условиях бесцветная жидкость (температура плавления – 15°C). Получают его при 300°C и 300 атм. из четырехокиси осмия и угарного газа. При обычных температуре и давлении Os(CO)₅ постепенно переходит в другой карбонил состава Os₃(CO)₁₂ – желтое кристаллическое вещество, плавящееся при 224°C. Интересно строение этого вещества: три атома осмия образуют равносторонний треугольник с гранями длиной 2,88 Ǻ, а к каждой вершине этого треугольника присоединены по четыре молекулы СО.

Фториды спорные и бесспорные

«Фториды OsF₄, OsF₆, OsF₈ образуются из элементов при 250…300°C… OsF₈ – самый летучий из всех фторидов осмия, т. кип. 47,5°»… Эта цитата взята из III тома «Краткой химической энциклопедии», выпущенного в 1964 г. Но в III томе «Основ общей химии» Б.В. Некрасова, вышедшем в 1970 г., существование октафторида осмия OsF₈ отвергается. Цитируем: «В 1913 г. были впервые получены два летучих фторида осмия, описанные как OsF₆ и OsF₈. Так и считалось до 1958 г., когда выяснилось, что в действительности они отвечают формулам OsF₅ и OsF₆. Таким образом, 45 лет фигурировавший в научной литературе OsF₈ на самом деле никогда не существовал. Подобные случаи «закрытия» ранее описанных соединений встречаются не так уж редко».

Заметим, что и элементы тоже иногда приходится «закрывать»… Остается добавить, что, помимо упомянутых в «Краткой химической энциклопедии», был получен еще один фторид осмия – нестойкий OsF₇. Это бледно-желтое вещество при температуре выше –100°C распадается на OsF₆ и элементарный фтор.

По материалам n-t.ru

samogoo.net

Свинец и золото — самые тяжелые металлы

Так уж сложилось, что многие из нас считают свинец и золото самыми тяжелыми металлами. И лишь немногие вспоминают о существовании более тяжелых элементов, та­ких как осмий или платина, однако свинец все равно ставится в один ряд с этими веществами.

А может ли свинец претен­довать на звание тяжелейшего вещества на Земле? Нет, не может, его плотность слишком мала для этого, но обо всем по порядку.

Каждое вещество имеет определенную плотность, то есть отношение массы к занимаемому этой массой объему. И чем больше массы вещества «помещается» в определенный объем пространства, тем это вещество плотнее. Мы можем определить плотность по тяжести — чем плотнее вещество, тем оно тяжелее на ощупь. Интересно, что разброс плотностей веществ в нашем мире огромен — от сотни граммов до двух с лишним десятков тонн в одном кубическом метре. Но нас сейчас интересуют тяжесть золота и свинца, а также их положение на шкале плотности всех известных нам элементов.

Если составить список металлов согласно их плотности (рас­сматриваются металлы, так как именно они (за редким ис­ключением) являются самыми плотными среди всех веществ), то первые десять позиций будут следующими (начиная с самого тяжелого): осмий (22,61 г/см³), иридий (22,57 г/см³), платина (21,46 г/см³), рений (21,02 г/см³), нептуний (20,45 г/см³), плуто­ний (19,84 г/см³), золото (19,28 г/см³), вольфрам (19,25 г/см³), уран (18,95 г/см³) и тантал (16,65 г/см³).

А где же свинец?! Он находится почти на двадцатой строчке нашего списка, так как его плотность —11,34 г/см³ — в два раза меньше, чем плотность самых тяжелых металлов. А чтобы понять, насколько эти метал­лы тяжелы, можно вспомнить, что кубический сантиметр сосны, березы, липы или осины имеет массу около половины грамма — почти в 50 раз меньше, чем самые плотные из металлов!

В списке указано, что самым плотным металлом является осмий, а с небольшим отставанием за ним следует иридий, и этой точки зрения сейчас придерживается официальная наука. Однако необходимо внести некоторую ясность, так как плот­ность этих двух металлов в значительной степени зависит от того, как проводить измерения.

Каждый элемент во Вселенной состоит из нескольких изото­пов — совершенно одинаковых по химическим свойствам ато­мов, отличающихся лишь внутренним строением ядра и мас­сой. В ядрах изотопов одного элемента (в переводе с греческого изотопы — «занимающие одно место»: isos — «одинаковый» и topos — «место») находится одинаковое количество протонов, а вот число нейтронов может изменяться. Именно из-за разного количества нейтронов меняется и плотность изотопов одного вещества, эта разница ничтожна, но при больших объемах может быть весьма ощутима. Например, у того же осмия на­считывается 7 изотопов, среди которых один является радио­активным.

В связи с этим необходимо оговаривать, в каких пропорциях в данном элементе находятся различные его изотопы. В частно­сти, 1 кг металлического осмия содержит в себе около 410 грам­мов осмия-192, 264 грамма осмия-190, 161 грамм осмия-189, 133 грамма осмия-188, 16,4 грамма осмия-187, 15,9 грамма осмия-186 и сотые доли грамма осмия-184. У иридия ситуация иная, так как известны всего два его естественных изотопа, по­этому 1 кг этого металла состоит из 627 граммов иридия-193 и 373 граммов иридия-191. Однако такое соотношение разных изотопов в одном образце наблюдается не всегда, поэтому и воз­никают проблемы с точным измерением плотности.

Это наглядно прослеживается на примере измерения плот­ностей осмия и иридия и их соперничества на звание самого тяжелого металла. Можно сказать, что плотность обоих металлов в среднем равна 26,2 г/см³, однако эти показатели могут менять­ся от 22,57 г/см³ (иридий) и 22,61 г/см³ (осмий) до 22,65 г/см³ (снова иридий). Такой разброс как раз и определяется наличием в измеряемых образцах более легких или более тяжелых изо­топов.

Однако существуют металлы, обладающие гораздо большей плотностью, чем осмий или иридий. Хотя термин «существуют» к ним подходит слабо: эти элементы получены искусственно на ускорителях, а в природе их нет. Точные значения плотностей самых тяжелых из искусственных элементов неизвестны, потому что все они нестабильны (распадаются за время от несколь­ких часов до долей секунд), а некоторые из них были получены в количестве двух-трех ядер! Поэтому приведенные ниже плотно­сти металлов являются очень приближенными и вычисленными лишь по косвенным данным.

Сиборгий (элемент № 106 в таблице Менделеева) получен в 1974 году в США; предполагают, что его плотность равна 35 г/см³. Мейтнерий (элемент № 109) синтезирован в 1982 году в Германии, по расчету, его плотность также достигает 35 г/см³. Борий (элемент № 107) сначала получен в 1976 году в СССР, а по­вторно в 1981 году в Германии. Его плотность должна достигать 37 г/см³. Дубний (элемент № 105) открыт в 1970 году в СССР, его плотность должна составлять 39 г/см³. Хассий (элемент № 108) синтезирован в 1984 году в Германии, по примерным расчетам, он должен обладать плотностью около 41 г/см³. О плотностях других искусственных элементов, полученных за последние годы, пока говорить не приходится, ведь даже ученые затрудняются хотя бы примерно оценить этот параметр.

Пока на Земле не существует более плотных веществ, чем осмий или иридий. Однако в космическом пространстве есть объ­екты, плотность которых в сотни, тысячи и миллионы раз больше. Например, вещество белых карликов (угасающих звезд, размеры которых близки к размерам Земли) может обладать плотностью от 100 кг до 1000 тонн на кубический сантиметр! Это обсто­ятельство в 1862 году поразило научную общественность (имен­но в этом году был открыт первый белый карлик — Сириус В), а объяснение этого факта было найдено лишь в 30-х годах про­шлого века.

Однако и эта плотность — не предел. Вещество нейтронных звезд обладает плотностью, превышающей 300-500 миллионов тонн на кубический сантиметр! Это даже больше, чем плот­ность атомных ядер. Но самой большой плотностью должны обладать черные дыры — в их центрах плотность стремится к бесконечности, хотя при тех условиях, что теоретически долж­ны наблюдаться в черных дырах, нельзя говорить ни о времени, ни о пространстве, ни о плотности в нашем понимании смысла этих слов…

zablugdeniyam-net.ru

Самый дорогой металл является самым плотным металлом

Изотоп Осмия 1870s

В нашем мире очень много различных драгоценных камней и металлов, стоимость которых для многих жителей планеты очень и очень высока. Люди более-менее имеют представление о стоимости и ценности драгоценных камней. А вот как обстоят дела с металлами, большинство из нас не имеют представление, разве что о платине и золоте кто-то может нам поведать. Так какой же самый дорогой металл на нашей планете? Любопытству нет предела, люди всегда искали ответы на самые интересные вопросы. А, тем более, что это не является секретной информацией.

200 000 долларов – именно столько стоит 1 грамм самого дорогого металла в мире – изотопа Осмия 1870s. Впервые его получил ученый из Англии – химик Смотсон Теннант, в 1804 году, когда растворил платину в смеси соляной и азотной кислот. Этот металл в обычных условиях практически не встречается, разве что в порошке. А уже цельными кусочками его найти невозможно. Металл имеет 76 порядковый номер (таблица Менделеева) и является ко всему прочему самым плотным (около 22,61 г/см3).

При нормальных условиях он обладает резким запахом и имеет серебристый цвет. Данный металл относится к подгруппе платиновых металлов.

Довольно широка область применения осмия. Начиная от производства космических ракет и ядерного оружия и заканчивая фармацевтикой. Очень редко такой металл используется в ювелирном деле.

Все страны, добывающие осмий, не экспортируют его. Все, кроме Казахстана. Это единственная страна, которая продавала полученный осмий в лабораториях за 100 000 долларов за грамм. Однако на сегодняшний день продажи прекращены. Приобрести осмий можно только на черном рынке, где много лет зафиксировалась цена за 1 грамм в 200 000 долларов.

Многие думают, что самый дорогой металл – это Калифорний 252. Так как его цена составляет 6 500 000 долларов за один грамм. Однако, стоит учитывать, что запас калифорния всего несколько грамм на всей нашей планете. Так как производится он всего на двух реакторах – в США и России по 20-40 микрограмм в год. Но свойства его очень впечатляющие. Более миллионов нейтронов в секунду дает мкг калифорния. В настоящее время данный металл используют в медицине как точечный источник нейтронов при локальной обработке злокачественных опухолей.

Еще по теме:

blogsummit.ru

самый плотный металл в мире



В разделе Наука, Техника, Языки на вопрос А правда что золото считается тяжелейшим из металлов??? заданный автором БОРИС АМИНОВ лучший ответ это психологически золото это тяжкое бремя

Ответ от 22 ответа[гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: А правда что золото считается тяжелейшим из металлов???

Ответ от самосознание[гуру]
Разумеется, нет. ОСМИЙ (Osmium), Os, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 76, атомная масса 190,2; относится к платиновым металлам. Самый тяжёлый металл, плотность 22590 кг/м3. Открыт английским химиком С. Теннантом в 1804.Но данное высказывание широко используется в литературе, например:Когда человек живет со всеми в мире, насколько тогда тяжелейший из металлов легче перышка в его руке! (c)Лоренс Стерн; Сентиментальное путешествие по Франции и Италии.

Ответ от Невроз[гуру]
Задай этот вопрос филантропу и играйте между собой, не пойму я вас-скушшно

Ответ от Ishiwata[новичек]
Любой справочник даст тебе исчерпывающий ответ. По-моему вольфрам и иридий еще тяжелее.

Ответ от Просадка[новичек]
Нет, сравните атомные массы в таблице Д. И. Менделеева.

Ответ от Denis Smotrenko[гуру]
Неграмотный вопрос ..Кем считается-то?? :)) …есть таблица Менделеева с атомными массами, в конце концов плотность для всех элементов уже подсчитана и «таблицизирована». Есть атомные массы (следовательно плотности; а следовательно и удельный вес — грамм/метр кубический) гораздо большие, чем у золота. P.S. На абсолютную физическую граммотноть ответ тоже не претендует =)

Ответ от Наталья Иванова[гуру]
конечно, даже тяжелее свинца!

Ответ от Alexey A. Zubareff[новичек]
Золото далеко не самый тяжелый металл.Есть куда тяжелее! Уран, Плутоний… те весят аж 22 или 23 г/см3. Но и это далеко не предел. Но не всегда самый тяжелый металл в самом конце таблицы Менделеева. мир полон исключений — жидкий газ Бром (просто сжиженный) , например, куда тяжелее Серной кислоты (плотность 1,84). Плотность Брома — 3,1 !!В общем, в 3 с лишним раза тяжелее воды.Это моя вторая профессия:)

Ответ от Oldximik[гуру]
Нет не правда. Самый плотный и тяжелый металл — осмий! ! Его плотность около 22 г на см. куб

Ответ от Алексей[активный]
Konechno net, zagljani v tablicu Mendeleeva i posmotri poslednij element, eto poslednij metal, kotorij udalos’ polucht’ na Zemle…no est’ ya dumayu eshe bol’she o kotorih my malo chego snaem…

Ответ от Matilda[гуру]
Kogda ego mojyt vse kamni bylijniki drygie metalli ynosit vodoi, a zoloto osedaet na rezinovih kovrikah, daje samoe melkoe kak pil. No mojet i est potjajelee metall..

Ответ от Ivanov Ivan[гуру]
Нет.Из используемых в «быту» — не радиоактивные изотопы урана — например их закладывают в кили парусных океанских яхт для повышения остойчивости.З.Ы. Стоит это удовольствие дороже золота

Ответ от Best[гуру]
а тоже этот фильм смотришь)))

Ответ от Anna Zvezdochkina[гуру]
особенно когда на тебе его много;-)))))

Ответ от Ивашек[гуру]
нет уран тоже металл

Ответ от 2 ответа[гуру]

Привет! Вот еще темы с нужными ответами:

 

Ответить на вопрос:

22oa.ru

Какой самый тяжелый металл на Земле :: SYL.ru

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.

www.syl.ru

Самый тяжелый металл в мире. Описание и фото

До сих пор ученые спорят о том, какой из двух элементов таблицы Менделеева считается более тяжелым. В таблице элементов есть два самых тяжелых металла – это Осмий и Иридий. Они оба имеют плотность 22,6 г/см3. Рассмотрим два металла по отдельности. Уже много столетий прошло, как были обнаружены первые сведения о платине. Этот белый металл был найден в Южной Америке. На протяжении длительного времени люди считали, что это чистый металл, такой же как и золото. Но вот в начале 19 века Волластон смог выделить из платины палладий и родий. А в 1804 году Теннант нашел в осадке еще два элемента. Один из этих элементов получил название осмий, а второй иридий.

В 1841 году русский химик профессор Карл Клаус стал исследовать эти два платиновых остатка. На протяжении двух лет он занимался изучением, и поэтому власть была заинтересована в его открытии. В то время из платины стали чеканить монеты, поэтому получение драгоценного металла из остатков было, выгодно властям. Клаус отметил, что больше всего он занимался изучением иридия. Атомная масса самого тяжелого металла равна 192,2. В таблице Менделеева он стоит между осмием и платиной. А в природе самый тяжелый металл в мире встречается в виде осмистого иридия. Иридий – это серебристо-белый металл, прочный, тяжелый и твердый. По некоторым данным иридий все же немного легче, чем осмий.

Применяется иридий в лабораторных целях, также его применяют в качестве покрытия, но здесь могут появиться трудности. Очень трудно наносить иридий на другой металл. Но благодаря химическому способу покрытия из иридия можно делать на разный металл и керамику. Самый тяжелый металл на Земле имеет маленькие запасы. В год его производят не больше тонны. 

Самый тяжелый металл осмий был исследован французскими химиками Воклен, Фуркруа и Колле-Дескоти. Они стали исследовать осмий раньше Таннанта. Название его произошло от греческого слова, которое означает “запах”. Осмий имеет неприятный запах, который похож на запах хлора и чеснока одновременно. Осмий является оловянно-белым металлом с серовато-голубым оттенком. Кроме этого он считается самым тяжелым металлом в мире. Самородный осмий в природе еще не найден. Его можно найти в минералах вместе с металлом иридием. Когда происходит растворение платины в царской водке, то осмий и иридий остаются в ее осадке. Даже этот растворитель не способен растворить самый тяжелый металл на планете. На данный момент этот самый тяжелый металл применяют крайне редко. Это дорогой металл, но весьма полезный.

novoston.com

Знаете, какой металл самый дорогой?

Рассматриваемые металлы изначально разделим на 2 группы: те, которые есть в природе, и те, которые получают лабораторно – то есть, искусственным путем (так называемые изотопы). Естественно, стоимость элементов из второй группы в десятки и сотни раз превышает стоимость металлов из первой группы.

Итак, пятёрка самых дорогих металлов, которые есть в природе.

5 место.

Рутений. Открыт в 1844 году ученым из России Карлом Клаусом. Входит в платиновую группу металлов. Имеет яркий серый цвет. Перед использованием металл подвергают сложной химической обработке. Конечно, это не та грубая обработка металла, которую применяют с строительных работах. Здесь совершенно другие технологии и принципы обработки.

Применение: электроника, добавление в сплавы для повышения твердости, ювелирное производство

Стоимость: 15 $ за 1 грамм

4 место.

Осмий. В совершенно чистом виде в природе этого металла нет, его добывают в связках с другим металлом – иридием. Осмий очень плотный и имеет голубовато-серебристый цвет. Так же метталлу присущ неприятный запах, чем то похожий на смесь хлорки и чеснока. Был открыт в 1803 году вместе с иридием.

Применение: США использует Осмий для производства лекарства – кортозин. Химическая промышленность: в малых количествах применяют металл в качестве катализатора.

Стоимость: 19 $ за 1 грамм

3 место.

Золото. Да,да,да – вот мы и добрались до самого известного драгоценного металла – Золота. Этот самый ковкий металл встречается в природе в исключительно чистом виде. Золото однородно, компактно и устойчиво к коррозии – в общем самое то для украшений и монет, лучшего решения не найти.

Стоимость: 30-40$ за 1 грамм и постоянно растет.

2 место.

Платина. Всем известный драгоценный металл Платина занимает 2 место в нашем рейтинге. В природе в чистом виде Вы Платину не встретите, потому что она всегда находится в сплавах с другими металлами: как благородными, так и нет.

Применение: Ювелирная промышленность, стоматология, аэронавтика и производство оружия.

Стоимость: 70$ за 1 грамм

1 место.

Родий. Серебристый блестящий металл, который обладает сильными отражающими свойствами.

Применение: автомобильная промышленность – производство фар и зеркал, а так же финальная обработка ювелирных изделий.

Стоимость: 225 $ за 1 грамм

Ну а теперь лидеры по стоимости – изотопы металлов. Цены поистине колоссальные! Рассмотрим парочку самых дорогих представителей “семейства”.

2 место.

Изотоп Осмий-187. Изотоп настолько редкий, что ни одна из стран кроме Казахстана, не продает его на мировом рынке. А его получение занимает не много не мало 9 месяцев, причем эта работа не простая – разделение изотопов очень трудоемкое занятие. Внешне он похож на черный порошок с фиолетовым оттенком и является самым плотным веществом на нашей планете (хотя при этом хрупкий).

Применение: используют в качестве катализатора химических реакций, для точных измерительных приборов, и в исследованиях по медицине.

Стоимость: 200 000 $ за 1 грамм

1 место.

Самым дорогим металлом в мире является Калифорний (Cf) – в этом Вам поможет убедиться Книга рекордов Гиннесса. Калифорний искусственно получили 1950 году в Калифорнийском Университете в Беркли – отсюда и название. Калифорний извлекают из продуктов длительного облучения плутония нейтронами в ядерном реакторе. Самый дорогой металл можно встретить в таблице Менделеева под №98.

Применение: Чаще всего Калифорний (вернее его изотоп 252Cf – (всего изотопов Калифорния 17)) используется как мощный источник нейтронов, например в лучевой терапии опухолей. Так же этот металл имеет широкое применение в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер. Кстати, этот металл вполне может заменить атомный реактор!

Стоить ли говорить что металл поистине редкий: мировое производство калифорния-252 составляет всего несколько десятков миллиграммов в год.

Стоимость: 6 500 000 $ за 1 грамм

ribalych.ru