Крепкий и легкий металл. Самый твердый металл в мире (Титан, Хром и Вольфрам)
Если под прочностью принято понимать способность твердых тел противостоять разрушению и сохранять форму изделия, то к сверхпрочным и прочным металлам можно отнести следующие металлы.
Название титан было присвоено Мартином Клапротом, немецким исследователем, открывшим новый металл не по его химическим качествам, а в честь мифологических героев детей земли – титанов.
Нахождение титана в природе стоит на 10-м месте, более всего он концентрируется в минералах. Без этого металла невозможны были бы новейшие открытия в области ракето-, корабле- и авиастроении. Титан используют во всех областях промышленности, при изготовлении медицинских имплантов и бронежилетов с пищевой промышленности и сельском хозяйстве.
2 Место 
Светло – серый вольфрам , дословно переводится, как волчьи сливки, является самым тугоплавким металлом, поэтому он незаменим при изготовлении жароустойчивых поверхностей и изделий. Нить накаливания в обычной лампочке сделана из вольфрамовой нити.
Тот металл используют в баллистических ракетах, при изготовлении снарядов и пуль, в гироскопических сверхскоростных роторах.
3 место 
Тантал практически невозможно видоизменить, ведь он начинает плавиться при температуре 3015 градусов по Цельсию, а закипает при температуре кипения в 5300 градусов. Обычному человеку такую жару даже представить невозможно. Синевато — серый металл является самым незаменимым в современной медицине, из него изготовляют проволоку и листы, которыми закрывают поврежденные кости.
Открытый в 1817 году молибден , серо-стальной металл в чистом виде практически не встречается. Поражает тугоплавкость этого металла, температура плавления которого превышает 2620 градусов. Самое большое применение молибден нашел в военной промышленности, где изготавливаются орудийные и броневые стали.
5 место 
Авиа — и машиностроение, ядерная энергетика и космонавтика используют ниобий , очень похожий по своим свойствам на тантал металл. На ниобий практически не действуют никакие вещества, ни соли, ни кислоты, он трудно плавится, и трудно окисляется, что и сделано уникальный металл таким востребованным.
6 место 
Самый тяжелый металл на земле иридий обладает самыми стойкими антикоррозийными свойствами, его не может расплавить даже царская водка. Добавление иридия в другие сплавы повышает их способность противостоять коррозии.
7 место 
Бериллий является одним из редких металлов, которые добываются в земле. Его уникальные качества, такие как высокая теплопроводность и огнеупорность, сделали этот металл незаменимым при изготовлении ядерных реакторов. Бериллиевые сплавы по праву занимают ведущее место в аэрокосмической и авиационной промышленности.
8 место
Светло – голубой хром , который является также одним из самых прочных металлов, благодаря своим уникальным свойствам при добавлении в сплавы сталей делает их более твердыми и коррозийноустойчивыми. Хромированные детали имеют красивый внешний вид, который не видоизменяется со временем.
9 место 
Саксонцы бережно относятся к своим легендам, имя героя одной из них Кобольда было увековечено в названии металла – кобальта . Очень часто при добывании руды искатели серо — розовый металл принимали за серебро.
Тугоплавкий металл, как добавка, повышает жаропрочность, твердость и износоустойчивость стали. Благодаря уникальным качествам кобальт незаменим в металлорежущих станках.
Гафний – уникальный по своим качествам металл светло-серого цвета добывается из циркониевой руды. Твердый, тугоплавкий гафний имеет уникальную особенность, дело в том, что его темплоемкостная зависимость аномальна и не подпадает не под какие законы физики.
Гафний используют в атомной энергетике и в оптике, для укрепления различных сплавов и изготовления стекла для рентгена, без него трудно представить военное производство.
Когда речь заходит о самом прочном металле в мире, наверняка, многие рисуют в воображении грозного воина в доспехах и с мечом из дамасской стали. Однако сталь далеко не самый крепкий металл в мире, поскольку ее получают посредством сплава железа с углеродом и другими добавками. Самым же твердым из чистых металлов считается титан
!
О происхождение названия этого металла существует две различные версии. Одни говорят, что вещество серебристого цвета стали так называть в честь королевы фей Титании
(из германской мифологии). Ведь кроме того что это очень прочный металл, он еще и поразительно легкий. Другие склоняются к тому, что металл получил свое название благодаря Титанам – сильным и могучим детям богини Земли Геи. Как бы там ни было, обе версии выглядят довольно красиво и поэтично, и имеют право на существование.
Открыт был титан сразу двумя учеными: германцем М.Г.Клаптором и англичанином У. Грегор. Такое открытие, с разницей в шесть лет, было сделано в конце XVIII века, после чего вещество сразу же добавили в таблицу Менделеева. Там оно заняло 22-й порядковый номер.
Правда, из-за своей хрупкости металл долгое время не использовался. Лишь в 1925 году, пройдя ряд опытов, химикам удалось получить чистый титан, который стал настоящим прорывом в истории человечества. Металл оказался очень технологичным с малой плотностью, высокой удельной прочностью и коррозийной стойкостью, а также высокой прочностью при больших температурах.
По показателям механической прочности титан и в шесть раз прочность алюминия. Вот почему перечень возможного применения титана безграничен. Он применяется в медицине для остепротезирования, в военной промышленности (для создания корпуса подводных лодок, брони в авиации и ядерной техники). Также металл зарекомендовал себя в спортивном и ювелирном деле, производстве мобильных телефонов.
Видео:
К слову, по распространению на земле самый крепкий металл в мире занимает десятую позицию. Его месторождения находятся в , ЮАРе, Китае, Украине, Японии, Индии.
Хотя, судя по последним открытиям в области химии, со временем титану придется отдать титул супер-металла другому представителю. Не так давно ученые изобрели вещество прочнее металла. Это «ликвид-металл», или в перевод – «жидкий». Чудо-вещество успело себя зарекомендовать как нержавеющее и безупречное для литья. И хотя человечеству еще стоит много работать, чтобы научиться сполна использовать новый металл, возможно, будущее будет принадлежать именно ему.
Когда говорят о самых прочных металлах в мире , сразу вспоминается средневековый рыцарь с мечом наперевес и в доспехах из легендарной дамасской стали. Именно ее многие небезосновательно считают самой твердой, прочной, не поддающейся ни механическим, ни химическим воздействиям. Но ведь сталь – это не чистый металл, она состоит из нескольких компонентов, которые подвергли обработке для изменения итоговых свойств готового продукта. Следовательно, именоваться веществом с наивысшей твердостью она не может. Какой же металл является самым прочным на планете?
10 Титан
На 10-й позиции нашего рейтинга самых прочных металлов в мире находится титан. Это высокопрочное твердое вещество серебристого цвета с низкой плотностью. Титан устойчив перед высокими температурами, он не поддается коррозии, стоек перед химическими веществами и не боится механических повреждений. Расплавить титан возможно лишь при температуре выше 3200 градусов, а закипает он, разогревшись до температуры 3300 градусов. Сфера применения данного металла широка и разнообразна – начиная с военной промышленности и заканчивая медициной.
Открыли титан в 18 веке английский и немецкий химики, а назвали его в честь Титанов – гигантских мифических существ с небывалой силой и прочими сверхъестественными способностями.
Длительное время титан не использовали в промышленных целях, так как не могли обойти естественную хрупкость этого металла. Получить его в чистом виде удалось только зимой 1925-го года
9
9-е место в Топ-10 занимает уран. Его отличительной особенностью является слабая радиоактивность. Уран встречается в природе как в чистом виде, так и в виде составного элемента осадочных пород. Среди основных свойств этого металла необходимо выделить хорошую гибкость и ковкость, пластичность, что позволяет использовать его в разных отраслях промышленности.
Урановые сплавы, подверженные тепловой обработке, характеризуются высокой стойкостью к коррозии; изделия из них не изменяют форму при температурных перепадах. Именно поэтому данный металл до середины 30-х годов прошлого века использовали для изготовления инструментальной стали, но позже от этой технологии отказались.
8
На 8-м месте нашего рейтинга находится вольфрам. Этот металл обладает поразительными, не имеющими аналогов тугоплавкими свойствами. Кипит он при невероятно высокой температуре – 5900 градусов. А еще этот твердый серебристо-серый металл с характерным блеском не боится даже самых агрессивных химических веществ, легко принимает форму в процессе ковки и способен вытянуться, не порвавшись, в тончайшую нить. Вольфрамовая нить накаливания – о ней слышал и видел ее каждый человек. Так вот делают эту нить именно из вольфрама.
С немецкого языка слово «вольфрам» переводится как «пена волка»
Открыл металл шведский химик Карл Шееле в 1781 году
7 Рений
Этот серебристо-белый переходный металл принадлежит к категории дорогостоящих, он незаменим в процессе изготовления современной электроники и техники. Звания одного из самых прочных металлов в мире рений был удостоен благодаря своей твердости и плотности, которые не снижаются даже под воздействием температурных перепадов. Рений тугоплавок, производится он из молибденовой и медной руды. Этот процесс довольно сложен и трудозатратен, чем и объясняется высокая стоимость готового металла. Чтобы получить 1 кг рения, необходимо 2 тыс. тонн руды, готовое производство данного металла составляет не более 40-ка тонн в год.
Изобрели рений известные немецкие химики Ида и Вальтер Ноддак, а назвали они его в честь живописной реки Рейн.
6 Осмий
6-я позиция нашего рейтинга отведена осмию – прочнейшему металлу в мире, относящемуся к группе платиновых и характеризующемуся неимоверной плотностью. По аналогии с большинством платиновых металлов, осмий тугоплавок и тверд, но одновременно с этим он хрупок; не боится механических повреждений и воздействия агрессивных веществ.
Отличительной чертой осмия является серебристо-белый цвет с едва заметным голубоватым оттенком и довольно неприятный запах (нечто, напоминающее сочетание чеснока и хлорки). В чистом виде, в природе, этот металл не встречается, очень редко его можно найти в связке с иридием, да и то лишь в некоторых районах Сибири, в Канаде, США и в Южной Африке. Осмия мало, поэтому он чрезвычайно дорог и используется только там, где колоссальные вложения в его добычу оправданы. Этот металл применяется в электронике, в космической и химпромышленности, в хирургии. Он является основным компонентом при производстве редкого лекарства – кортизона.
Осмий является самым дорогим металлом в мире. Цена за 1 грамм может достигать 200 тыс. долларов.
5
Бериллий имеет светло-серый цвет, характеризуется твердостью, огнеупорностью, хорошей теплопроводностью и токсичностью. Металл добывается из горных пород, повсеместно используется современной наукой. Он незаменим в аэрокосмической промышленности и в авиации, в ядерной энергетике и в металлургии.
4
Хром – наиболее распространенный из самых твердых металлов в мире, изделия из
которого наверняка найдутся в каждом доме. Он прочный, устойчив перед воздействием агрессивных сред, обладает нежно-голубым цветом и характерным блеском. Хром широко распространен в природе в виде хромистого железняка, он применяется практически во всех отраслях промышленности, добавляется в состав прочих металлов для придания им дополнительной твердости, устойчивости к коррозии и улучшения внешнего вида. Хромированные детали предметов интерьера, сантехприборов и бытовой техники становятся отличным украшением каждого дома.
Температура плавления хрома составляет 1907 градусов, кипит он при температуре 2671 градус. В чистом виде хром очень тягуч и вязок, а вот в сочетании с кислородом становится ломким и сверх твердым.
3
Тантал – это 3-е место нашего рейтинга, он достоин «бронзовой медали», как один из самых прочных металлов на планете. Тантал серебристого цвета с характерным свинцовым блеском, отличается повышенной твердостью и удивительной плотностью. Одновременно с тугоплавкостью, прочностью, устойчивостью перед ржавчиной и агрессивным химическим воздействием данный металл характеризуется пластичностью. Он хорошо подвергается механической обработке, что высоко ценится в химпромышленности и в металлургии. Металл незаменим во время строительства ядерных реакторов, он является основным элементом жароустойчивых сплавов.
2 Рутений
Рутений серебристого цвета, характеризуется уникальной особенностью – присутствием в составе фрагментов мышечной ткани живых существ. По мнению ученых, именно столь необычный состав повлиял на свойства металла и сделал его сверхпрочным.
Рутений не только прочен и тверд – он еще и химически устойчив, может вступать в комплексные соединения и играет роль катализатора химических реакций. Описанные выше свойства данного металла делают его незаменимым при изготовлении различных проводков и контактов, лабораторной посуды. Востребован металл и в ювелирном деле. Что касается производства самого рутения, то оно практически полностью сосредоточено в Южно-Африканской Республике.
1 Иридий
- Очень высокой тугоплавкостью.
- Не поддаются коррозии, окислению даже при нагревании до высокой температуры.
- Стойки к воздействию концентрированных кислот и других агрессивных соединений.
- 10 -11% – это их содержание в твердой оболочке планеты.
- Суммарное количество произведенного чистого металла в год в пределах: 4 т по иридию, 1 т – осмию.
- Цена осмия примерно равна цене золота.
Распространенное мнение о твердости – это алмаз или булат / дамасская сталь. Если первый минерал превосходит все простые вещества, существующие на Земле, что создала природа, то, поражающими воображение свойствами клинков из редкой стали, они обязаны мастерству кузнецов-оружейников, добавкам из других металлов. Многие технические сплавы, применяемые, например, для производства сверхтвердых резцов в машиностроительной промышленности, создания прочного, надежного инструмента, обладающего уникальными свойствами, связаны с этими добавками в привычном симбиозе железа с углеродом, кратко, традиционно называемыми сталью, – хрому, титану, ванадию, молибдену, никелю. Когда читатели спрашивают, какой самый твердый металл в мире, то в ответ на страницах сайтов на них обрушивается шквал противоречивой информации. В этом амплуа, по мнению авторов различных статей, выступает то вольфрам или хром, то иридий с осмием, то титан с танталом.
Чтобы пробраться через дебри не всегда правильно истолкованных, пусть и точных фактов, стоит обратиться к первоисточнику – системе элементов, содержащихся как в составе , так и в остальных космических объектах, оставленной человечеству великим русским химиком и физиком Д.И. Менделеевым. Он обладал энциклопедическими знаниями, совершил много научных прорывов в знании об устройстве, составе, взаимодействии веществ, помимо знаменитой таблицы на основе открытого им фундаментального периодического закона, названной его именем.
Ближайшие к Солнцу планеты – Меркурий, Венеру, Марс, вместе с нашей планетой, причисляют к одной – земной группе. Основания для этого есть не только у астрономов, физиков и математиков, но и у геологов с химиками. Поводом для таких выводов у последних является в том числе и то, что все они, в основном, состоят из силикатов, т.е. различных производных элемента кремния, а также многочисленных соединений металлов из таблицы Дмитрия Ивановича.
В частности, наша планета большей частью (до 99%) состоит из десяти элементов:
Но человека, кроме необходимого для выживания и развития железа и сплавов на его основе, всегда куда больше привлекали драгоценные, часто уважительно называемые благородными, металлы – золото и серебро, позднее – платина.
С ней в одну, по научной классификации, принятой у химиков, платиновую группу входят рутений, родий, палладий и осмий с иридием. Все они также относятся к благородным металлам. По атомной массе их еще условно разделяют на две подгруппы:
Последние два и представляют особый интерес для нашего околонаучного расследования на тему, кто тут самый твердый. Связано это с тем, что большая, по сравнению с другими элементами, атомная масса: 190,23 - у осмия, 192,22 – у иридия, по законам физики, подразумевает и огромную удельную плотность, а, следовательно, твердость этих металлов.
Если плотные, тяжелые золото и свинец – это мягкие, пластичные вещества, несложные в обработке, то осмий и иридий, открытые в начале XIX века, на поверку оказались хрупкими. Здесь необходимо вспомнить, что мерило этого физического свойства – алмаз, которым можно без особых усилий нанести надпись на любом другом твердом материале природного или искусственного происхождения, также крайне хрупок, т.е. его достаточно несложно разбить. Хотя, на первый взгляд, это кажется практически невозможным.
Кроме того, осмий и палладий обладают еще многими интересными свойствами:
Поэтому наравне с платиной, в том числе в виде соединений с ней, они используются при производстве катализаторов многих химических процессов, высокоточных приборов, оборудования, инструментов в медицинской, научной, военной, космической отраслях деятельности человечества.
Именно осмий и иридий, а ученые после исследований считают, что это свойство у них примерно одинаково дано природой, являются самыми твердыми металлами в мире.
И все бы хорошо, да не очень-то. Дело в том, что как их наличие в земной коре, так и, соответственно, мировая добыча этих весьма полезных ископаемых ничтожны:
Понятно, что эти редкоземельные, дорогие металлы, невзирая на их твердость, не могут даже ограничено использоваться в качестве сырья для производства; разве что как добавки в сплавы, соединения с другими металлами для придания уникальных свойств.
Кто за них?
Но человек не был собой, если бы не нашел замены иридию с осмием. Раз нецелесообразно, слишком дорого использовать их, то и внимание небезуспешно было обращено к другим металлам, нашедшим свое применение в разных ситуациях, отраслях для создания новых сплавов, композитных материалов, производства оборудования, машин и механизмов как гражданского, так и военного применения:
Хотясамый твердый металл в мире, а, вернее, целых два – иридий и осмий, показали свои уникальные свойства лишь в лабораторных условиях, а также в качестве ничтожных по процентному содержанию добавок в сплавы, других соединения для создания новых материалов, необходимых человеку, следует быть благодарными природе и за этот подарок. В то же время нет никаких сомнений, что пытливые умы талантливых ученых, гениальных изобретателей придумают новые вещества с уникальными свойствами, как это уже произошло с синтезом фуллеренов, которые оказались тверже алмаза, что уже удивительно.
Большая часть элементов таблицы Менделеева относится к металлам. Они различаются по физико-химическим характеристикам, но имеют общие свойства: высокую электро- и теплопроводность, пластичность, положительный температурный . Большинство металлов при нормальных условиях твердые, из этого правила имеется одно единственное исключение – ртуть. Самым твердым металлом считается хром.
В 1766 году на одном из приисков недалеко от Екатеринбурга был обнаружен неизвестный ранее минерал насыщенного красного цвета. Ему дали название «сибирский красный свинец». Современное название этого – «крокоит», его PbCrO4. Новый минерал привлек внимание ученых. В 1797 году французский химик Воклен, проводя опыты с ним, выделил новый металл, названный впоследствии хромом.
Соединения хрома имеют яркую окраску разнообразных цветов. За это он и получил свое название, ведь в переводе с греческого «хром» означает «краска».
В чистом виде он представляет собой металл серебристо-голубоватого цвета. Это важнейший компонент легированных (нержавеющих) сталей, придающий им коррозионную устойчивость и твердость. Хром широко используется в гальваническом деле, для нанесения красивого и износостойкого защитного покрытия, а также при обработке кожи. Из сплавов на основе изготавливают детали ракет, жаропрочные сопла и т.д. В большинстве источников утверждается, что хром – это самый твердый металл из всех существующих на . Твердость хрома (в зависимости от условий эксперимента) достигает 700-800 единиц по шкале Бринеля.
Хром хоть и считается самым твердым металлов на земле, однако он всего лишь незначительно уступает по твердости вольфраму и урану.
Как получают хром в промышленности
Хром входит в состав множества минералов. Богатейшие залежи хромовых руд находятся в ЮАР (Южно-Африканской Республике). Много хромовых руд в Казахстане, России, Зимбабве, Турции и некоторых других странах. Наибольшую распространенность получил хромистый железняк Fe (CrO2)2. Из этого минерала хром получают путем обжига в электропечах над слоем . Реакция протекает по следующей формуле: Fe (CrО2)2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.
Самый твердый металл из хромистого железняка можно получить и другим путем. Для этого сначала минерал сплавляют с кальцинированной
