Mis on kõige kõvem metall maa peal. Milline metall on kõige kõvem ja milline pehmem?

Kui nad räägivad maailma tugevaimad metallid, kohe meenub keskaegne rüütel, kes mõõgaga valmis ja raudrüüs legendaarsest Damaskuse terasest. Just seda peavad paljud õigustatult kõige kõvemaks, vastupidavamaks, vastupidavamaks mehaanilistele või keemilistele mõjudele. Kuid teras ei ole puhas metall, see koosneb mitmest komponendist, mida on töödeldud lõpptoote lõplike omaduste muutmiseks. Järelikult ei saa seda nimetada kõrgeima kõvadusega aineks. Milline metall on planeedi tugevaim?

10 titaan

Titaan on meie maailma tugevaimate metallide edetabelis 10. kohal. See on ülitugev, hõbedast värvi madala tihedusega tahke aine. Titaan on vastupidav kõrgetele temperatuuridele, see ei korrodeeru ja on vastupidav kemikaalid ja ei karda mehaanilisi kahjustusi. Titaani on võimalik sulatada ainult temperatuuril üle 3200 kraadi ja see keeb, kui kuumutada temperatuurini 3300 kraadi. Selle metalli kasutusala on lai ja mitmekesine – sõjatööstusest meditsiinini.

Titaani avastasid 18. sajandil inglise ja saksa keemikud ning nad nimetasid selle titaanide auks – hiiglane. müütilised olendid enneolematu jõu ja muude üleloomulike võimetega.

Pikka aega ei kasutatud titaani tööstuslikel eesmärkidel, kuna nad ei suutnud selle metalli loomulikku haprust mööda minna. Võtke see sisse puhtal kujulõnnestus alles 1925. aasta talvel

9

Uraan saavutab top 10-s 9. koha. Tema eristav omadus on nõrga radioaktiivsusega. Uraani esineb looduses nii puhtal kujul kui ka kujul komponendi element settekivimid. Selle metalli põhiomaduste hulgas on vaja esile tõsta head painduvust ja tempermalmist, plastilisust, mis võimaldab seda kasutada erinevates tööstusharudes.

Kuumtöödeldud uraanisulameid iseloomustab kõrge korrosioonikindlus; nendest valmistatud tooted ei muuda kuju temperatuurimuutuste mõjul. Seetõttu kasutati seda metalli kuni eelmise sajandi 30. aastate keskpaigani tööriistaterase valmistamisel, kuid hiljem sellest tehnoloogiast loobuti.

8

Volfram on meie edetabelis 8. kohal. Sellel metallil on hämmastavad, võrratud tulekindlad omadused. See keeb uskumatult kõrgel temperatuuril - 5900 kraadi. Ja see iseloomuliku läikega kõva hõbehall metall ei karda ka kõige agressiivsemaid kemikaale, võtab sepistamise käigus kergesti kuju ja on võimeline venima katki minemata kõige peenemaks niidiks. Volframniit – iga inimene on seda kuulnud ja näinud. Nii et see niit on valmistatud volframist.

KOOS saksa keel Sõna "volfram" tähendab "hundi vaht"
Metalli avastas Rootsi keemik Carl Scheele 1781. aastal

7 Reenium

See hõbevalge siirdemetall kuulub kallis kategooriasse, on asendamatu kaasaegse elektroonika ja tehnoloogia tootmisprotsessis. Reenium pälvis maailma ühe vastupidavama metalli tiitli oma kõvaduse ja tiheduse tõttu, mis ei vähene isegi temperatuurimuutuste mõjul. Reenium on tulekindel ja seda toodetakse molübdeenist ja vasemaagist. See protsess on üsna keeruline ja töömahukas, mis seletab valmismetalli kõrget hinda. 1 kg reeniumi saamiseks vajate 2 tuhat tonni maaki, valmistoodang sellest metallist ei ole rohkem kui 40 tonni aastas.

Reeniumi leiutasid kuulsad Saksa keemikud Ida ja Walter Noddack ning nad andsid sellele nime maalilise Reini jõe auks.

6 Osmium

Meie reitingus on 6. koht osmium, maailma tugevaim metall, mis kuulub plaatina rühma ja mida iseloomustab uskumatu tihedus. Analoogiliselt enamiku plaatinametallidega on osmium tulekindel ja kõva, kuid samal ajal habras; ei karda mehaanilisi kahjustusi ja kokkupuudet agressiivsete ainetega.

Osmiumi eripäraks on selle hõbevalge värvus, millel on vaevumärgatav sinakas toon ja üsna ebameeldiv lõhn (mis meenutab küüslaugu ja valgendi kombinatsiooni). Seda metalli puhtal kujul looduses ei leidu, väga harva võib seda leida koos iriidiumiga ja isegi siis ainult mõnes Siberi, Kanada, USA ja Lõuna-Aafrika piirkonnas. Osmiumi on vähe, seetõttu on see äärmiselt kallis ja seda kasutatakse ainult siis, kui tohutu investeering selle kaevandamiseks on õigustatud. Seda metalli kasutatakse elektroonikas, kosmose- ja keemiatööstuses ning kirurgias. See on haruldase ravimi – kortisooni – tootmise põhikomponent.

Osmium on maailma kõige kallim metall. 1 grammi hind võib ulatuda 200 tuhande dollarini.

5

Berüllium on helehalli värvi ning seda iseloomustab kõvadus, tulekindlus, hea soojusjuhtivus ja toksilisus. Metalli kaevandatakse kividest ja seda kasutatakse kõikjal kaasaegne teadus. See on hädavajalik kosmosetööstuses ja lennunduses, tuumaenergeetikas ja metallurgias.

4

Kroom on maailma kõige kõvematest metallidest, millest valmistatud tooted

mida leidub kindlasti igas kodus. See on vastupidav, vastupidav agressiivsele keskkonnale, sellel on pehme sinine värv ja iseloomulik läige. Kroom on looduses laialt levinud kroomi rauamaagi kujul, seda kasutatakse peaaegu kõigis tööstusharudes ja seda lisatakse teistele metallidele, et anda neile täiendav kõvadus, korrosioonikindlus ja parandada. välimus. Kroomitud sisustusesemete osad, santehnika ja kodumasinad saada suurepäraseks kaunistuseks igasse kodu.

Kroomi sulamistemperatuur on 1907 kraadi, see keeb temperatuuril 2671 kraadi. Puhtal kujul on kroom väga viskoosne ja viskoosne, kuid koos hapnikuga muutub see rabedaks ja ülikõvaks.

3

Tantaal on meie edetabelis 3. kohal, ta on “pronksmedali” väärt kui üks vastupidavamaid metalle planeedil. Tantaalil on hõbedane värv, millel on iseloomulik pliitaoline läige, seda iseloomustab suurenenud kõvadus ja hämmastav tihedus. Lisaks tulekindlusele, tugevusele, roostekindlusele ja agressiivsele keemilisele rünnakule iseloomustab seda metalli plastilisus. See on kergesti töödeldav, mis on kõrgelt hinnatud keemiatööstuses ja metallurgias. Metall on ehituse ajal asendamatu tuumareaktorid, see on kuumuskindlate sulamite põhielement.

2 Ruteenium

Ruteenium on hõbedast värvi, mida iseloomustab ainulaadne omadus- elusolendite lihaskoe fragmentide olemasolu. Teadlaste sõnul mõjutas see ebatavaline koostis metalli omadusi ja muutis selle ülitugevaks.
Ruteenium pole mitte ainult tugev ja kõva, vaid ka keemiliselt stabiilne, võib moodustada keerulisi ühendeid ja täidab katalüsaatori rolli. keemilised reaktsioonid. Selle metalli ülalkirjeldatud omadused muudavad selle asendamatuks erinevate juhtmestike ja kontaktide ning laboratoorsete klaasnõude valmistamisel. Metall on nõutud ka ehetes. Mis puudutab ruteeniumi tootmist, siis see on peaaegu täielikult koondunud Lõuna-Aafrika Vabariiki.

1 Iriidium

Iriidium pälvis üksmeelselt maailma tugevaima metalli tiitli – enneolematu kõvadusega tulekindel aine. See on äärmiselt haruldane metall, mida puhtal kujul ei leidu, kuid mõnikord kaevandatakse seda koos osmiumiga. Iriidium on kõva ja seetõttu raskesti töödeldav ning kemikaalidele vastupidav. Seda kasutatakse kroomile ja titaanile täiendava oksüdatsioonikindluse andmiseks ning seda kasutatakse juveelitoodetes ja paljudes tööstusharudes.

Esimene metall, mida inimkond hakkas majanduslikel eesmärkidel kasutama, oli vask: seda on lihtne töödelda, seda leidub looduses üsna sageli, mistõttu pole üllatav, et see oli esimeste metallnugade ja -kirveste materjal. Veidi hiljem avastasid inimesed, et vasele tina lisamisega saab palju tugevama sulami – pronksi. Ja rauda valdades selgus, et puhtal kujul pole see vasest palju tugevam, kuid süsinikuga kombineerituna omandab see palju paremad tugevusomadused. Keskaegsed alkeemikud katsetasid lisaks filosoofikivi otsimisele ka sulamitega, püüdes kindlaks teha, milline neist on kõige rohkem. kõva metall maailmas, kuid kõik katsed kinnitasid: sulamid on tugevamad kui puhas metall, olenemata sellest, mis see on. Aga milline on olukord täna?

Raskeim

Inimene avastas kõik kõige vastupidavamad "puhtad" metallid üsna hilja. Põhjus on lihtne: need on palju vähem levinud kui raud või vask, millega oleme harjunud. Materjalide kõvaduse määramiseks on mitmeid meetodeid: Mohs, Vickers, Brinell ja Rockwell, mille andmed erinevad veidi. Näiteks Mohsi skaalal on raua väärtus vaid 4 ja teemandi kõrgeim kõvadus on 10. Ja kümmekond metalli, mille kõvadus on 5 ühikut või rohkem, näevad välja sellised:

• iriidium - 5;
• ruteenium – 5;
• tantaal – 5;
• tehneetsium – 5;
• kroom – 5;
• berüllium – 5,5;
• osmium – 5,5;
• reenium – 5,5;
• volfram - 6;
• uraan - 6.

Enamik sellest “suurepärasest kümnest” on looduses üliharuldased (näiteks ruteeniumi aastane toodang maailmas on umbes 18 tonni ja reeniumi umbes 40 tonni) või on radioaktiivsusega, mis muudab nende kasutamise igapäevaelus keeruliseks. Ja kõik need on väga kallid, välja arvatud kroom. Just selle metalli kõrge kõvadus ja suhteliselt madal hind muutsid selle vastupidavate sulamite valmistamisel populaarseks.

Kõige kõvemate metallide kasutamine

Kuna enamik kõige kõvemaid metalle on looduses väga haruldased, jäävad nende tugevusomadused välja nõudmata või on nende nõudlus äärmiselt piiratud, näiteks kõige suurema koormusega komponentide ja mehhanismide osade katmiseks. Kuid näete, et reeniumi või ruteeniumi lisandite kasutamine tööriistaterase või soomuse valmistamisel on rumal. Neid metalle lihtsalt ei jätku kõigeks. Seetõttu osutus kroomi järele suur nõudlus. See on kõige olulisem legeeriv lisaaine, mis parandab nii sulamite tugevust kui ka korrosioonikindlust.

Osa tahkeid metalle kasutatakse väga väikestes kogustes meditsiinis, kosmosetehnoloogia loomisel, katalüsaatoritena ja mõnes muus valdkonnas. Nendel juhtudel ei nõutud mitte nende kõvadust, vaid muid kaasnevaid omadusi. Näiteks volfram kui planeedi kõige tulekindlam metall (sulamistemperatuur +3422 Celsiuse järgi) on leidnud rakendust valgustusseadmete hõõgniitide loomisel. Seda lisatakse väikestes kogustes sulamitele, mis peavad taluma kõrgeid temperatuure. kaua aega– näiteks metallurgiatööstuses.

Uraan

Uraan, nagu volfram, on kõige kõvem metall Maal, kuid uraan on meie planeedil palju levinum ja seetõttu on see leidnud palju laiemat rakendust. Ja selle radioaktiivsus ei seganud seda. Uraani tuntuim kasutamine on tuumaelektrijaamades kütusena. Seda kasutatakse ka geoloogias kivimite vanuse määramiseks ja keemiatööstuses.

Uraani tugevusomadused ja suur erikaal (see on veest 19 korda raskem) olid kasulikud soomust läbistava laskemoona loomisel. Sel juhul ei kasutata mitte puhast metalli, vaid selle vaesestatud versiooni, mis koosneb peaaegu täielikult nõrgalt radioaktiivsest isotoobist uraan-238. Sellest metallist valmistatud rasked südamikud läbivad suurepäraselt isegi hästi soomustatud sihtmärke. Kui kahjulikud on sellise laskemoona kasutamise jääkmõjud? keskkond ja inimestele, pole veel kindlalt teada, kuna statistiline materjal selle kohta see küsimus Liiga vähe on kogunenud.

Arutelu selle üle, milline metall peaks pälvima maailma kõige vastupidavama ja väärtuslikuma tiitli, jätkub. Vaidluste põhjuseks oli nende omaduste ja tunnuste erinevus.

Hõbevalge, eriti tulekindel metall, mis kuulub plaatina rühma, ületab meie tugevuse reitingud. See avati alles 1803. aastal. Looduses on see äärmiselt haruldane, iriidiumi tootmise peamiseks allikaks on planeedile langenud väikesed taevakehad. Globaalse iriidiumi tootmise maht ei ületa 3 tonni.

Teadlaste sõnul leidub meie planeedil selle maardlaid, need asuvad maa soolte sügavates sügavustes, mistõttu on nende kaevandamine tänapäeval äärmiselt keeruline.

Iriidiumi lisatakse tulekindlatele metallidele: titaanile, volframile, kroomile, et suurendada nende vastupidavust hapetele ning seda kasutatakse ehete ja kirjatarvete valmistamisel. Iriidiumi potentsiaali kasutatakse aktiivselt ka tööstuses, toodetakse sisepõlemismootorite süüteküünlaid ja kosmoselaevade osi.

Väärismetalli hind on oma harulduse tõttu ülikõrge, 2016. aasta oktoobri seisuga on see üle 20 dollari grammi eest.

Ühel tugevaimal suure aatomitihedusega metallil on pliitoon, mille annab pinnal olev oksiidkile. Seda kaevandati puhtal kujul alles 20. sajandi alguses.

1 tonni tantaali saamiseks tuleb töödelda umbes 3000 tonni maaki. Peamised leiukohad asuvad Prantsusmaal, Austraalias, Hiinas ja Egiptuses. Vaatamata kõvadusele on sellel kõrge plastilisus, mis on võrreldav kullaga.

See hakkab sulama ülikõrgetel temperatuuridel (umbes 3000 ⁰C), on vastupidav keemilistele reaktiividele ja peaaegu kõikidele hapetele, välja arvatud lämmastik- ja vesinikfluoriidhappe segu.

Kui pärast avastamist kasutati tantaali eranditult hõõglampide traadi tootmiseks, siis nüüd hinnatakse selle vastupidavust mehaanilistele ja termilistele mõjudele.

See on leidnud laialdast rakendust erinevates tööstusharudes, masinaehituses ja kosmosetööstuses. Sellest valmistatakse ülijuhte, mida kasutatakse luuproteeside ja sõjaväesoomuse tootmisel.

Tantaali ekstraheerimise raskus tagab selle kõrge hinna, ulatudes 2016. aasta oktoobri seisuga umbes 300 dollarini kilogrammi kohta.

Üks kõvemaid metalle, kuulub plaatina rühma, seetõttu peetakse seda üllaseks, kõrge sulamistemperatuuriga (2334 ⁰C), haruldus ja vastupidavus välismõjudele.

Ruteeniumi kristallid on üsna haprad ja neid saab probleemideta uhmris purustada. Seda kaevandatakse enamasti Lõuna-Aafrikas ja sellel on meeldiv sinakashall toon. Ruteenium eraldatakse kivimist keerulise keemilise töötlemise teel, kuid puhtal kujul seda hapruse tõttu praktiliselt ei kasutata.

Peamiselt lisatakse erinevate metallidega ühenditele, et parandada selliseid omadusi nagu kõvadus (plaatinale ja pallaadiumile ehted), vastupidavus agressiivsele keskkonnale (titaan), suurendades elektriliste kontaktide, termopaaride efektiivsust ning seda kasutatakse ka laboriklaaside tootmiseks.

See pole mitte ainult üks kõvemaid, vaid ka kõige kallimaid metalle, grammi hind ületab 20 dollarit.

Hõbevalge värvi kõva metall, mida ei leitud puhtal kujul, vaid kaevandatakse kroomi rauamaagist. Sulab temperatuuril 1907 ⁰C, on vastupidav leelistele ja hapetele ning ei allu korrosioonile.

Oma omaduste tõttu kasutatakse seda laialdaselt kergetööstuses, kasutatakse metallilõikuriistade ja relvade tootmiseks. Metalli hind on ebastabiilne ja kõigub väga laias vahemikus.

Kõva, vastupidav, kerge ja väga mürgine helehalli tooniga metall. Võite surra berülliumi aurude mürgitusse. See on leidnud rakendust tuumatööstuses neutronreflektorite tootmisel; seda lisatakse sulamitele, et anda neile täiendavat tugevust ja korrosioonikindlust.

Kasutatakse ka tuumatööstuses, metallurgias ja aerodünaamikas. Berülliumi hind oli 2016. aastal 5500-6000 dollarit kilogramm

Vastupidav ja tihe hõbesinise värvi metall, 3 korda raskem kui plii. Puhtal kujul leitakse seda harva, reeglina ekstraheeritakse see teistelt plaatinarühma esindajatelt koos iriidiumiga või Maale langenud kosmiliste kehade osana.

Sellel on tugev ebameeldiv aroom. Leitud paljudes Venemaa piirkondades, Põhja- ja Lõuna-Ameerika. See eraldatakse muudest lisanditest keerukate keemiliste reaktsioonide kaudu, mille kestus on kuni 9 kuud. Leitud laialdast rakendust erinevates tööstusharudes.

Koos volframiga kasutatakse seda hõõgniitide tootmiseks ja plaatinaga - südamestimulaatorite ja kirurgiliste instrumentide jaoks. Kaevandamise raskuse tõttu ja piiratud kogus on kõrge hinnaga, 100 g osmiumi maksab umbes 7700 dollarit.

See on vase ja molübdeeni tootmise kõrvalsaadus. Seda kasutatakse kaasaegses lennukiehituses, ülitäpse elektroonika tootmisel ja kõrge oktaanarvuga bensiini sünteesil.

Reeniumi kasutusala laiendamist takistab ekstraheerimise ja maakoore pinnale hajutamise keerukus. Sama tegur tagab metalli kõrge hinna (kuni 4000 dollarit kg kohta).

Helehall metall, mis meenutab plaatinat, seda iseloomustab suur tihedus ja tulekindlus. Looduses on see üsna levinud, leidudes kivimiühendite kujul, mida nimetatakse volframiidiks.

Vaatamata volframi kõvadusele saab seda kergesti sepistada temperatuuril üle 1600 ⁰C, mis võimaldab seda kasutada rasketööstuses tulekindlate metallide alusena.

Volframelemente kasutatakse televiisorite ja valgustusseadmete loomiseks. 2016. aasta oktoobri seisuga on volframi kilogrammi hind 150 dollarit.

Üks tugevamaid metalle maailmas, mis on nõrk radioaktiivne element. Levinud kõikjal, leitud nii puhtal kujul kui ka settekivimite osana.

Puhta uraani tootmisprotsess on üsna töömahukas, jagatud mitmeks etapiks, mille tulemusena saadakse tonnist uraanimaagist vaid paar grammi metalli. Seda kasutatakse tuumakütuse, soomust läbistavate mürskude südamike tootmiseks ja ka klaasi värvimiseks.

Uraani maksumus 2016. aastal on umbes 60 dollarit kilogrammi kohta.

Mõeldes maailma tugevaima metalli üle, kujutate ilmselt ette tohutu mõõgaga sõdalast, kes lõikab maha kõik, mis tema teele ette jääb. Kuid terast kasutatakse kõige sagedamini relvade valmistamiseks. Esiteks pole see metall, vaid raua ja süsiniku sulam ning teiseks pole see kaugeltki kõige vastupidavam maa peal. Enamik tugev metall maa peal on see titaan.

Selle aine nimetuse täpne päritolu pole teada. Mõned arvavad, et see sai nime Titania, germaani mütoloogia haldja järgi. Selle vaatenurga toetajate peamine argument on titaani tihedus - metall pole mitte ainult väga tugev, vaid ka väga kerge. Teine vaatenurk põhineb metalli nime ja võimsate jumalate - titaanide - nime kooskõlastamisel. Üksteisest sõltumatult avastasid inglane Gregor ja sakslane Klaptor aastal titaani XVII lõpp sajandil. Vahetult pärast metalli avastamist lisati see perioodilisustabelisse. Sealt leiab ta numbri 22 juures.

Alguses oli inimestel probleeme titaani kasutamisega, kuna see oli väga (paradoksaalselt) habras. See oli tingitud asjaolust, et puhast titaani, sama tugevat metalli, suudeti eraldada alles 1925. aastal. Enne seda leiti seda ainult looduslikes sulamites, mis muutis selle hapraks. Nüüd kasutatakse seda soomuste, meditsiiniliste proteeside ja ehete valmistamiseks.

Just hiljuti teatasid California teadlased, et neil õnnestus luua maailma tugevaim sulam. Pealegi võib see sulam olla tugevaim aine maa peal. See koosneb pallaadiumist ning vähesest kogusest hõbedast ja muudest metallidest (täpset koostist pole teadlased veel avaldanud). Peamine omadus Uue sulami peamine eelis on kristallvõre puudumine selle klassikalisel kujul. Selles ei ole molekulid kristalliseerunud, vaid asetsevad klaasitaolise vedeliku sisse.

Üks sulami loojatest Marios Demitrou väidab, et aasta jooksul saab sellist metallisulamit kasutada meditsiinilistes implantaatides ja autoosadena. Kuid teadlased peavad veel otsustama peamine probleem uus sulam - kõrgem hind. Marios Demitrou sõnul on tema meeskond juba alustanud uuringuid, mis vähendavad sulami maksumust enam kui 80%.

Enamik perioodilisuse tabeli elemente kuulub metallide hulka. Need erinevad füüsikaliste ja keemiliste omaduste poolest, kuid neil on ühised omadused: kõrge elektri- ja soojusjuhtivus, plastilisus, positiivne temperatuur. Enamik metalle on tavatingimustes tahked, välja arvatud üks erand sellest reeglist: elavhõbe. Kroomi peetakse kõige kõvemaks metalliks.

1766. aastal avastati ühest Jekaterinburgi lähedal asuvast kaevandusest senitundmatu rikkalik punane mineraal. Sellele anti nimi "Siberi punane plii". Kaasaegne nimi See on "krokoiit", selle PbCrO4. Uus mineraal on äratanud teadlaste tähelepanu. 1797. aastal eraldas prantsuse keemik Vauquelin sellega katseid tehes uue metalli, mida hiljem nimetati kroomiks.

Kroomiühendid on erinevates värvides erksavärvilised. Seetõttu sai see oma nime, kuna kreeka keelest tõlkes tähendab "kroom" "värvi".

Puhtal kujul on see hõbe-sinakas metall. See oluline komponent legeeritud (roostevabast) terasest, andes neile korrosioonikindluse ja kõvaduse. Kroomi kasutatakse laialdaselt galvaniseerimisel, kauni kulumiskindla kaitsekatte saamiseks ja naha töötlemisel. Raketidetailid, kuumakindlad düüsid jne valmistatakse aluse baasil sulamitest. Enamik allikaid väidab, et kroom on kõige kõvem metall maa peal. Kroomi kõvadus (olenevalt katsetingimustest) ulatub 700-800 ühikuni Brinelli skaalal.

Kroom, kuigi seda peetakse maakera kõige kõvemaks metalliks, on volframi ja uraani kõvadusest vaid pisut madalam.

Kuidas kroomi tööstuses saadakse

Kroomi leidub paljudes mineraalides. Kroomimaakide rikkaimad leiukohad asuvad Lõuna-Aafrikas (Lõuna-Aafrikas). Kasahstanis, Venemaal, Zimbabwes, Türgis ja mõnes teises riigis on palju kroomimaake. Kõige levinum on kroom-rauamaak Fe (CrO2)2. Sellest mineraalist saadakse kroomi, põletades elektriahjudes üle kihi. Reaktsioon kulgeb järgmise valemi järgi: Fe (CrO2)2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.

Kroom-rauamaagist saab kõige kõvema metalli kätte muul viisil. Selleks sulatatakse esmalt mineraal kaltsineeritud