Koji metal je najotporniji na mraz. Najtvrđi metali na svijetu

Dom Čvrstoća i gustina su jedna od glavnih karakteristika svih trenutno poznatih hemijski elementi . Većina jak metal

u svijetu ima zadivljujuća svojstva i uspješno se koristi u raznim područjima ljudskog života. Najjači metal na svetu je titanijum. Naučnici nisu došli do ovog mišljenja odmah nakon otkrića ovog elementa krajem 18. vijeka. U početku je titanijum delovao prilično krhko, ali 1925. godine ova supstanca je izolovanačista forma

, koja je postala prava senzacija.

Ovaj metal ima vrlo visoku čvrstoću, ali u isto vrijeme relativno nisku gustoću. 2 puta je jači od gvožđa. Mnogi se pitaju zašto čelik nije dobio tako počasnu titulu. Ali u stvari to nije metal. To je samo legura na bazi gvožđa i ugljenika.

Titanijum se praktično nikada ne koristi u svom čistom obliku. Stručnjaci su ga naučili kombinirati s drugim elementima kako bi smanjili cijenu materijala i povećali njegove najvažnije karakteristike. Zbog svoje izuzetne čvrstoće i lakoće, legure titanijuma se koriste u medicini, vojne industrije , mašinstvo, nakit. Na primjer, koristi se za izradu hirurških instrumenata, protetika, pa čak i srčanih zalistaka. Ovaj metal praktički nije podložan koroziji. Ova nekretnina

mnogo cijenjen. Stručnjaci su otkrili da pacijenti nisu bili alergični na proteze od titana, pa se u nekim područjima medicine koriste samo legure na bazi ovog elementa. Naučnici su primijetili i visoku kompatibilnost titana s ljudskim tkivom. Ova tvar se široko koristi u proizvodnji ortopedskih proteza. Titan se koristi u izgradnji zgrada podmornice

Legure titana se koriste u građevinskoj industriji. Od njih se izrađuju razni ukrasni proizvodi: oluci, opšivke, krovni grebeni. Nakit je napravljen od titanijuma. Ovi proizvodi su klasifikovani kao skupi nakit, ali mnogi od njih izgledaju jednostavno prekrasno i ne gube izgled dugi niz godina. Provedene su studije, zahvaljujući kojima je moguće utvrditi da je opisani metal potpuno siguran za ljudsko zdravlje.

Titanijum nije rijedak element. Kopa se u Rusiji, Indiji, Japanu, Južnoj Africi i Ukrajini. U pogledu rasprostranjenosti, zauzima 10. mjesto među svim metalima. To ima vrlo pozitivan učinak na njegovu cijenu. Legure titana mogu se kupiti po relativno niskoj cijeni, što je vrlo važno, jer se u nekim industrijama koristi u velike količine. A cijena ne igra najmanju ulogu pri odabiru materijala.

Većina izdržljiv metal u svetu je to titanijum. Od njega se izrađuju medicinski instrumenti, oprema, kao i neki dijelovi automobila, podmornica i aviona. Legure na njegovoj osnovi poznate su po svojoj sposobnosti otpornosti na koroziju i dugo zadržavaju svojstva.

mnogo ljubavnika zanimljive činjenice Zanima me koji je metal najteži? I neće biti lako odgovoriti na ovo pitanje iz ruke. Naravno, svaki nastavnik hemije može to lako reći ispravno, a da o tome i ne razmišlja. Ali među običnim građanima koji zadnji put učili hemiju u školi, malo ko će moći tačno i brzo dati odgovor. To je zbog činjenice da su od djetinjstva svi navikli da prave razne igračke od žice i dobro su zapamtili da su bakar i aluminij mekani i dobro se savijaju, ali čelik, naprotiv, nije tako lako dati željeni oblik. Čovek najčešće barata sa tri navedena metala, pa čak ni ne razmatra ostale kandidate. Ali čelik sigurno nije najtvrđi metal na svijetu. Da budemo pošteni, vrijedi napomenuti da ovo uopće nije metal u hemijskom smislu, već spoj željeza i ugljika.

Šta je titanijum?

Najtvrđi metal je titanijum. Čisti titanijum je prvi put dobijen 1925. Ovo otkriće izazvalo je senzaciju u naučnim krugovima. Industrijalci su odmah skrenuli pažnju na novi materijal i cijenili prednosti njegove upotrebe. Prema zvaničnoj verziji, najtvrđi metal na Zemlji dobio je ime u čast neuništivih Titana, koji su, prema starogrčke mitologije bili osnivači sveta.

Prema naučnicima, ukupne svetske rezerve titanijuma danas su oko 730 miliona tona. Sa sadašnjim tempom vađenja fosilnih sirovina, biće ih dovoljno za još 150 godina. Titanijum zauzima 10. mesto u prirodnim rezervama među svim poznatim metalima. Najveći svjetski proizvođač titanijuma je ruska kompanija VSMPO-Avisma, koja zadovoljava do 35% globalnih potreba. Preduzeće se bavi punim ciklusom prerade od iskopavanja rude do proizvodnje raznih proizvoda. Zauzima oko 90% ruskog tržišta proizvodnje titanijuma. oko 70% gotovih proizvoda ide u izvoz.

Titanijum je lagan metal srebrne boje sa tačkom topljenja od 1670 stepeni Celzijusa. Pokazuje visoku hemijsku aktivnost samo kada se zagreva u normalnim uslovima, ne reaguje sa većinom hemijskih elemenata i jedinjenja. Ne nalazi se u prirodi u svom čistom obliku. Uobičajeno u obliku rutila (titanijum dioksida) i ilmenita (kompleksne supstance koja se sastoji od titanijum dioksida i željeznog oksida). Čisti titanijum se izoluje sinterovanjem rude sa hlorom, a zatim istiskivanjem više aktivni metal(najčešće magnezijum) iz nastalog tetrahlorida.

Industrijska primjena titanijuma

Najtvrđi metal ima prilično široku primjenu u mnogim industrijama. Amorfno raspoređeni atomi daju titanijumu najviši nivo zatezne i torzijske čvrstoće, dobru otpornost na udar i visoke magnetne kvalitete. Metal se koristi za izradu karoserija i projektila za vazdušni transport. Dobro se nosi sa ogromnim opterećenjima koja automobili doživljavaju na velikim visinama. Titan se također koristi u proizvodnji trupa za podmornice, jer može izdržati visok pritisak na velikim dubinama.

U medicinskoj industriji metal se koristi u proizvodnji proteza i zubnih implantata, kao i hirurških instrumenata. Element se dodaje kao legirajući aditiv nekim vrstama čelika, što im daje povećanu čvrstoću i otpornost na koroziju. Titanijum je pogodan za livenje jer daje savršeno glatke površine. Koristi se i za izradu nakita i ukrasnih predmeta. Također se aktivno koriste jedinjenja titana. Dioksid se koristi za pravljenje boja, kreča, dodaje se u papir i plastiku.

Organske soli titana koriste se kao katalizator stvrdnjavanja u proizvodnji boja i lakova. Od titanijum karbida izrađuju se razni alati i dodaci za obradu i bušenje drugih metala. U preciznom inženjerstvu, titanijum aluminid se koristi za proizvodnju elemenata otpornih na habanje koji imaju visoku sigurnosnu marginu.

Najtvrđu metalnu leguru su američki naučnici dobili 2011. godine. Njegov sastav je uključivao paladijum, silicijum, fosfor, germanijum i srebro. Novi materijal nazvano "metalno staklo". Kombinira tvrdoću stakla i plastičnost metala. Potonji sprječava širenje pukotina, kao što se događa sa standardnim staklom. Naravno, materijal nije pušten u široku proizvodnju, jer su njegove komponente, posebno paladij, rijetki metali i vrlo su skupi.

IN trenutno Napori naučnika usmjereni su na pronalaženje alternativnih komponenti koje bi sačuvale dobivena svojstva, ali značajno smanjile troškove proizvodnje. Međutim, neki dijelovi za zrakoplovnu industriju već se proizvode od nastale legure. Ako se alternativni elementi mogu uvesti u strukturu i materijal postane široko rasprostranjen, onda je sasvim moguće da će postati jedna od najpopularnijih legura budućnosti.

Ako se snaga obično shvata kao sposobnost čvrste materije odolijevaju uništavanju i održavaju oblik proizvoda, tada se sljedeći metali mogu klasificirati kao super jaki i izdržljivi metali.

Ime titanijum je dodijelio Martin Klaproth, njemački istraživač koji je otkrio novi metal ne zbog njegovih hemijskih kvaliteta, već u čast mitoloških heroja djece zemlje - titana.

Pojava titana u prirodi je na 10. mjestu; Bez ovog metala to bi bilo nemoguće najnovijim otkrićima u oblasti raketogradnje, brodogradnje i aviona. Titanijum se koristi u svim oblastima industrije, u proizvodnji medicinskih implantata i pancira u prehrambenoj industriji i poljoprivredi.

2 Mjesto

Svijetlo sivi volfram , u doslovnom prijevodu vučja krema, najvatrostalniji je metal, pa je nezamjenjiv u izradi površina i proizvoda otpornih na toplinu. Žarnica u običnoj sijalici je napravljena od volframove niti.

Taj metal se koristi u balističkih projektila, u proizvodnji čaura i metaka, u žiroskopskim brzim rotorima.

3. mjesto

Tantal Gotovo ga je nemoguće modificirati, jer počinje da se topi na temperaturi od 3015 stepeni Celzijusa, a ključa na tački ključanja od 5300 stepeni. Za običnog čoveka Nemoguće je ni zamisliti takvu vrućinu. Plavičasto-sivi metal je najneophodniji u modernoj medicini i od njega se prave limovi za pokrivanje oštećenih kostiju.

Otvoren 1817 molibden, čelično-sivi metal se praktično nikada ne nalazi u svom čistom obliku. Vatrostalnost ovog metala je neverovatna, čija tačka topljenja prelazi 2620 stepeni. Najviše odlična aplikacija Molibden je pronađen u vojnoj industriji, gdje se izrađuju čelici za oružje i oklop.

5. mjesto

Vazduhoplovstvo i mašinstvo, nuklearna energija i korištenje astronautike niobij, metal vrlo sličan po svojim svojstvima tantalu. Na niobijum praktično ne utiču nikakve supstance, ni soli ni kiseline, teško se topi i teško oksidira, što je ono što jedinstveni metal čini tako traženim.

6. mjesto

Najteži metal na svetu iridijum ima najtrajnija svojstva protiv korozije; aqua regia. Dodavanje iridija drugim legurama povećava njihovu sposobnost otpornosti na koroziju.

7. mjesto

Berilijum je jedan od rijetkih metala koji se kopaju u zemlji. Njegove jedinstvene kvalitete, kao što su visoka toplotna provodljivost i otpornost na vatru, učinile su ovaj metal nezamjenjivim u proizvodnji nuklearnih reaktora. Legure berilijuma s pravom zauzimaju vodeće mesto u vazduhoplovnoj i vazduhoplovnoj industriji.

8. mjesto

Svijetlo plavi hrom , koji je ujedno i jedan od najjačih metala, zbog svojih jedinstvenih svojstava, kada se doda čeličnim legurama, čini ih tvrđima i otpornijima na koroziju. Hromirani dijelovi imaju prekrasan izgled izgled, koji se ne menja tokom vremena.

9. mjesto

Saksonci se s pažnjom odnose prema svojim legendama, ime heroja jednog od njih, Kobolda, ovjekovječeno je u ime metala; kobalt . Vrlo često, prilikom kopanja rude, tragači su zamijenili sivo-ružičasti metal za srebro.

Vatrostalni metal, kao aditiv, povećava otpornost na toplinu, tvrdoću i otpornost na habanje čelika. Zahvaljujući svojim jedinstvenim kvalitetima, kobalt je nezamjenjiv u mašinama za rezanje metala.

Hafnij – svijetlosivi metal jedinstvenih kvaliteta se vadi iz rude cirkonijuma. Tvrdi, vatrostalni hafnij ima jedinstvena karakteristika, činjenica je da je njegova ovisnost o temperaturi i kapacitetu anomalna i da ne potpada pod bilo kakve zakone fizike.

Hafnij se koristi u nuklearnoj energiji i optici, za ojačavanje raznih legura i izradu stakla za X-zrake teško je zamisliti vojnu proizvodnju bez njega.

Uobičajeno vjerovanje o tvrdoći je dijamant ili damast čelik/damask čelik. Ako prvi mineral nadmašuje sve jednostavne supstance, koji postoje na Zemlji, koje je priroda stvorila, zatim zadivljujuća svojstva rijetkih čeličnih oštrica, duguju vještini kovača-oružara, aditivima od drugih metala. Mnoge tehničke legure, koje se koriste, na primjer, za proizvodnju super-tvrdih rezača u mašinskoj industriji, stvarajući izdržljive, pouzdane alate s jedinstvenim svojstvima, povezuju se s ovim aditivima u uobičajenoj simbiozi željeza i ugljika, ukratko, tradicionalno nazvanim čelik - hrom, titan, vanadijum, molibden, nikl. Kada čitatelji pitaju koji je najteži metal na svijetu, bombardiraju ih salvom oprečnih informacija na stranicama web stranica. U toj ulozi, prema autorima raznih članaka, djeluju ili volfram ili krom, ili iridij sa osmijumom, ili titan sa tantalom.

Da biste prošli kroz džunglu ne uvijek ispravno interpretiranih, iako tačnih činjenica, vrijedi se obratiti primarnom izvoru - sistemu elemenata sadržanih kako u sastavu tako iu drugim kosmičkim objektima, koje je čovječanstvu ostavio veliki ruski hemičar i fizičar D.I. Mendeljejev. Posjedovao je enciklopedijska znanja, napravio mnoga naučna otkrića u saznanjima o strukturi, sastavu, interakciji supstanci, pored čuvene tabele zasnovane na fundamentalnim periodični zakon nazvana po njemu.

Planete najbliže Suncu - Merkur, Venera, Mars, zajedno sa našom planetom, svrstane su u jednu - zemaljsku grupu. Za to postoje razlozi ne samo među astronomima, fizičarima i matematičarima, već i među geolozima i hemičarima. Razlog ovakvih zaključaka među potonjima je, između ostalog, činjenica da se svi uglavnom sastoje od silikata, tj. razne derivate elementa silicijum, kao i brojna metalna jedinjenja iz tabele Dmitrija Ivanoviča.

Posebno naša planeta uglavnom(do 99%) sastoji se od deset elemenata:

Ali čovjeka su, pored željeza i legura na njegovoj osnovi, neophodnih za opstanak i razvoj, uvijek mnogo više privlačili plemeniti metali, koji se često s poštovanjem nazivaju plemenitim metalima – zlatom i srebrom, a kasnije i platinom.

Zajedno sa njom naučna klasifikacija Prema hemičarima, grupa platine uključuje rutenijum, rodijum, paladijum i osmijum sa iridijumom. Svi oni se takođe odnose na plemenitih metala. Na osnovu njihove atomske mase, konvencionalno se dijele u dvije podgrupe:

Posljednja dva su od posebnog interesa za naše pseudonaučno istraživanje na temu ko je ovdje najteži. To je zbog činjenice da je velika, u poređenju sa drugim elementima, atomska masa: 190,23 - za osmijum, 192,22 - za iridijum, prema zakonima fizike, takođe podrazumeva ogroman specifična težina, a samim tim i tvrdoću ovih metala.

Ako su gusto, teško zlato i olovo mekani, plastične supstance, laka za obradu, zatim osmijum i iridijum, otvoreni unutra početkom XIX stoljeća ispostavilo se kao krhko. Ovdje je potrebno zapamtiti da je mjera ovoga fizička svojstva– dijamant, kojim se bez većeg napora može upisati bilo koji drugi tvrdi materijal prirodnog ili veštačkog porekla, takođe je izuzetno krhak, tj. Prilično je lako razbiti. Iako na prvi pogled to izgleda gotovo nemoguće.

Osim toga, osmijum i paladij imaju još mnogo zanimljivih svojstava:

• Veoma visoka vatrostalnost.
• Otporan na koroziju i oksidaciju čak i kada se zagrije na visoke temperature.
• Otporan na koncentrisane kiseline i druga agresivna jedinjenja.

Stoga se, zajedno s platinom, uključujući i u obliku spojeva s njom, koriste u proizvodnji katalizatora za mnoge hemijski procesi, visoko precizni instrumenti, oprema, instrumenti u medicinskom, naučnom, vojnom i svemirskom sektoru ljudske aktivnosti.

Upravo su osmijum i iridijum, a naučnici nakon istraživanja veruju da im je ovo svojstvo približno podjednako dato od prirode, najtvrđi metali na svetu.



I sve bi bilo u redu, ali ne baš dobro. Poenta je u tome što njihovo prisustvo u zemljine kore, a shodno tome i globalna proizvodnja ovih vrlo korisnih minerala je zanemarljiva:

• 10 -11% je njihov sadržaj u čvrstoj ljusci planete.
• Ukupna količina proizvedenog čistog metala godišnje je u granicama: 4 tone za iridijum, 1 t za osmijum.
• Cijena osmijuma je približno jednaka cijeni zlata.

Jasno je da se ovi rijetki zemni, skupi metali, uprkos svojoj tvrdoći, ne mogu ni u ograničenoj mjeri koristiti kao sirovina za proizvodnju; možda kao aditivi legurama, spojevima s drugim metalima koji daju jedinstvena svojstva.

Ko je za njih?

Ali čovjek ne bi bio sam da nije našao zamjenu za iridijum sa osmijumom. Budući da je njihovo korištenje neprikladno i preskupo, pažnja nije bez uspjeha okrenuta i drugim metalima koji su svoju primjenu našli u različitim situacijama, industrijama za stvaranje novih legura, kompozitnih materijala, proizvodnji opreme, mašina i mehanizama za oboje. civilna i vojna upotreba:

Iako je najtvrđi metal na svijetu, odnosno dva od njih - iridijum i osmijum, pokazala su svoja jedinstvena svojstva samo u laboratorijskim uslovima, a isto tako beznačajna u smislu postotak aditivi u legurama, drugim jedinjenjima za stvaranje novih materijala, neophodno za osobu, trebamo biti zahvalni prirodi i na ovom daru. Istovremeno, nema sumnje da će radoznali umovi talentovanih naučnika i briljantnih pronalazača doći do novih supstanci sa jedinstvenim svojstvima, kao što se već dogodilo sa sintezom fulerena, za koji se pokazalo da je tvrđi od dijamanta, koji je već iznenađujuće.

Titan je otkriven u kasno XVIII veka od strane nezavisnih naučnika iz Engleske i Nemačke. U periodnom sistemu elemenata D.I. Mendeljejev se nalazi u grupi 4 sa atomski broj 22. Dugo vremena naučnici nisu vidjeli nikakvu perspektivu u titanijumu, jer je bio vrlo krhak. Ali 1925. godine, holandski naučnici I. de Boer i A. Van Arkel uspjeli su u laboratoriji dobiti čisti titanijum, što je postalo pravi proboj u svim industrijama.

Svojstva titanijuma

Ispostavilo se da je čisti titanijum neverovatno tehnološki. Ima duktilnost, nisku gustinu, visoku specifičnu čvrstoću, otpornost na koroziju i čvrstoću kada je izložen visoke temperature. Titanijum je dvostruko jači od čelika i šest puta jači. Titan je neophodan u nadzvučnoj avijaciji. Uostalom, na visini od 20 km razvija brzinu koja tri puta premašuje brzinu zvuka. U tom slučaju temperatura tijela aviona se zagrijava do 300°C. Samo legure titanijuma mogu izdržati takve uslove.

Titanijumske strugotine predstavljaju opasnost od požara, a titanijumska prašina generalno može eksplodirati. Tokom eksplozije, tačka paljenja može dostići 400°C.

Najizdržljiviji na planeti

Titanijum je toliko lagan i čvrst da se njegove legure koriste za izradu trupa aviona i podmornica, pancira i tenkova, a koriste se i u nuklearnoj tehnologiji. Još jedno izvanredno svojstvo ovog metala je njegovo pasivno djelovanje na živo tkivo. Izrađuju se samo osteoproteze. Poludrago kamenje i nakit izrađuju se od nekih jedinjenja titanijuma.

Hemijska industrija takođe nije ostavio titanijum bez nadzora. U mnogim agresivnim okruženjima metal ne korodira. Titan dioksid se koristi za izradu bijele boje, u proizvodnji plastike i papira, te kao dodatak hrani E171.

Po skali tvrdoće metala, titan je drugi nakon metala platine i volframa.

Distribucija i zalihe

Titanijum je prilično uobičajen metal. Po ovom pokazatelju zauzima deseto mjesto. Zemljina kora sadrži oko 0,57% titanijuma. Trenutno naučnici znaju preko stotinu minerala koji sadrže metal. Njegove naslage su rasute gotovo po cijelom svijetu. Iskopavanje titanijuma vrši se u Kini, Južnoj Africi, Rusiji, Ukrajini, Indiji i Japanu.

Napredak

Već nekoliko godina naučnici provode istraživanja o novom metalu, koji je nazvan "tečni metal". Ovaj izum tvrdi da je novi, najizdržljiviji metal na planeti. Ali još nije dobijen u čvrstom obliku.