Korištenje metala u svakodnevnom životu počelo je u praskozorje ljudskog razvoja, a prvi metal bio je bakar, budući da je dostupan u prirodi i lako se obrađuje. Nije bez razloga što arheolozi tijekom iskapanja pronalaze razne proizvode i kućanske posuđe od ovog metala. U procesu evolucije ljudi su postupno naučili kombinirati različite metale, dobivajući sve izdržljivije legure pogodne za izradu oruđa, a kasnije i oružja. Danas se eksperimenti nastavljaju, zahvaljujući kojima je moguće identificirati najjače metale na svijetu.
- visoka specifična čvrstoća;
- otpornost na visoke temperature;
- niska gustoća;
- otpornost na koroziju;
- mehanička i kemijska otpornost.
Titan se koristi u vojnoj industriji, zrakoplovnoj medicini, brodogradnji i drugim područjima proizvodnje.
Najpoznatiji element, koji se smatra jednim od najjačih metala na svijetu, a u normalnim je uvjetima slabo radioaktivan metal. U prirodi se nalazi u slobodnom stanju iu kiselim sedimentnim stijenama. Prilično je težak, široko rasprostranjen posvuda i ima paramagnetska svojstva, fleksibilnost, savitljivost i relativnu duktilnost. Uran se koristi u mnogim područjima proizvodnje.
Poznat kao najvatrostalniji metal koji postoji, jedan je od najjačih metala na svijetu. To je čvrsti prijelazni element sjajne srebrnosive boje. Ima visoku čvrstoću, izvrsnu vatrostalnost i otpornost na kemijske utjecaje. Zbog svojih svojstava može se kovati i izvlačiti u tanku nit. Poznato kao volframova nit.
Među predstavnicima ove skupine smatra se prijelaznim metalom visoke gustoće srebrnasto-bijele boje. U prirodi se pojavljuje u čistom obliku, ali se nalazi u molibdenu i bakrenim sirovinama. Odlikuje se velikom tvrdoćom i gustoćom, te ima izvrsnu vatrostalnost. Ima povećanu čvrstoću, koja se ne gubi zbog ponovljenih promjena temperature. Renij je skup metal i ima visoku cijenu. Koristi se u modernoj tehnologiji i elektronici.
Sjajni srebrno-bijeli metal s blago plavičastom nijansom, pripada skupini platine i smatra se jednim od najjačih metala na svijetu. Slično iridiju, ima visoku atomsku gustoću, veliku čvrstoću i tvrdoću. Budući da je osmij platinasti metal, ima svojstva slična iridiju: vatrostalnost, tvrdoću, lomljivost, otpornost na mehanička naprezanja, kao i na utjecaj agresivnih okolina. Našao je široku primjenu u kirurgiji, elektronskoj mikroskopiji, kemijskoj industriji, raketnoj tehnici i elektroničkoj opremi.
Pripada skupini metala i svjetlosivi je element relativne tvrdoće i visoke toksičnosti. Zbog svojih jedinstvenih svojstava, berilij se koristi u raznim proizvodnim područjima:
- nuklearna energija;
- Zrakoplovno inženjerstvo;
- metalurgija;
- laserska tehnologija;
- nuklearna energija.
Zbog svoje visoke tvrdoće, berilij se koristi u proizvodnji legiranih legura i vatrostalnih materijala.
Sljedeći na popisu deset najjačih metala na svijetu je krom - tvrd metal visoke čvrstoće plavkasto-bijele boje, otporan na lužine i kiseline. U prirodi se javlja u čistom obliku i ima široku primjenu u raznim granama znanosti, tehnike i proizvodnje. Krom se koristi za stvaranje raznih legura koje se koriste u proizvodnji opreme za medicinsku i kemijsku obradu. Kada se spoji sa željezom, tvori leguru zvanu ferokrom, koja se koristi u proizvodnji alata za rezanje metala.
Tantal zaslužuje broncu na ljestvici, jer je jedan od najjačih metala na svijetu. To je srebrnasti metal visoke tvrdoće i atomske gustoće. Zbog stvaranja oksidnog filma na površini, ima olovnu nijansu.
Izrazita svojstva tantala su visoka čvrstoća, vatrostalnost, otpornost na koroziju i otpornost na agresivna okruženja. Metal je prilično duktilan metal i može se lako obraditi. Danas se tantal uspješno koristi:
- u kemijskoj industriji;
- tijekom izgradnje nuklearnih reaktora;
- u metalurškoj proizvodnji;
- pri stvaranju legura otpornih na toplinu.
Drugo mjesto na ljestvici najtrajnijih metala na svijetu zauzima rutenij, srebrnasti metal koji pripada skupini platine. Njegova posebnost je prisutnost živih organizama u mišićnom tkivu. Vrijedna svojstva rutenija su visoka čvrstoća, tvrdoća, vatrostalnost, kemijska otpornost i sposobnost stvaranja kompleksnih spojeva. Rutenij se smatra katalizatorom mnogih kemijskih reakcija i služi kao materijal za proizvodnju elektroda, kontakata i oštrih vrhova.
Na ljestvici najtrajnijih metala na svijetu nalazi se iridij - srebrno-bijeli, tvrdi i vatrostalni metal koji pripada skupini platine. U prirodi je element visoke čvrstoće iznimno rijedak i često se kombinira s osmijem. Zbog svoje prirodne tvrdoće teško se obrađuje i vrlo je otporan na kemikalije. Iridij vrlo teško reagira na izlaganje halogenima i natrijevom peroksidu.
Ovaj metal ima važnu ulogu u svakodnevnom životu. Dodaje se titanu, kromu i volframu kako bi se poboljšala otpornost na kisele sredine, koristi se u proizvodnji uredskog pribora i koristi se u nakitu za izradu nakita. Cijena iridija ostaje visoka zbog njegove ograničene prisutnosti u prirodi.
Vrijeme za čitanje: 1 minuta.
Metali prate čovječanstvo gotovo cijeli njegov svjesni život. To je počelo, naravno, s bakrom, budući da je on najpodatniji materijal za obradu i dostupan u prirodi.
Evolucija je pomogla ljudima da se značajno tehnički razviju i s vremenom su počeli izmišljati legure koje su postajale sve jače i jače. U naše vrijeme eksperimenti se nastavljaju, a nove izdržljive legure pojavljuju se svake godine. Razmotrimo najbolje od njih.
Titanij
Titan je materijal visoke čvrstoće koji je vrlo tražen u mnogim industrijama. Najčešće područje primjene je zrakoplovstvo. To je zbog uspješne kombinacije male mase i visoke čvrstoće. Također, svojstva titana su visoka specifična čvrstoća, otpornost na fizičke utjecaje, temperature i koroziju.
Uran
Jedan od najtrajnijih elemenata. U prirodnim uvjetima to je slabo radioaktivan metal. Može se naći u slobodnom stanju, vrlo je težak i posvuda rasprostranjen zbog svojih paramagnetskih svojstava. Uran je fleksibilan, ima visoku savitljivost i relativnu duktilnost.
Volfram
Najvatrostalniji metal trenutno poznat. Ima srebrno-sivu boju i takozvani je prijelazni element. Svojstva volframa omogućuju mu otpornost na kemijske napade i mogućnost kovanja. Najpoznatije područje primjene koristi se u žaruljama sa žarnom niti.
Renij
Srebrno-bijeli metal. Može se naći u prirodi u čistom obliku, ali postoji i molibden sirovina u kojoj se također nalazi. Posebnost renija je njegova vatrostalnost. Spada u skupe metale, pa mu je i cijena izvan granica. Glavno područje primjene je elektronika.
Osmij
Osmij je srebrno-bijeli metal koji ima blagu plavu nijansu. Pripada skupini platine i ima neobično veliku sličnost s iridijem u takvim svojstvima kao što su vatrostalnost, tvrdoća i lomljivost.
Berilijum
Ovaj metal je element koji ima svijetlo sivu nijansu i vrlo je toksičan. S tako neobičnim svojstvima materijal je pronašao široku primjenu u području nuklearne energije i laserske tehnologije. Visoka čvrstoća berilija omogućuje njegovu upotrebu u proizvodnji legiranih legura.
Krom
Plavkasto-bijela nijansa čini da se krom ističe iz gomile. Otporan je na lužine i kiseline. U prirodi se može naći u čistom obliku. Krom se često koristi za izradu raznih legura, koje se kasnije koriste u području medicine i kemijske opreme.
Vrijedno je napomenuti da je ferokrom legura kroma i željeza. Koristi se u proizvodnji alata za rezanje metala.
Tantal
To je srebrnasti metal visoke tvrdoće i gustoće. Olovna boja na metalu nastaje zbog pojave oksidnog filma na površini. Metal se dobro podvrgava obradi.
Danas se tantal uspješno koristi u izgradnji nuklearnih reaktora i metalurške proizvodnje.
Rutenij
Srebrnasti metal koji pripada skupini platine. Ima neobičan sastav: sadrži mišićno tkivo živih organizama. Još jedna posebna činjenica je da se rutenij koristi kao katalizator za mnoge kemijske reakcije.
Iridij
Ovaj metal zauzima prvo mjesto u našoj ocjeni. Ima srebrno-bijelu boju. Iridij također pripada skupini platine i ima najveću tvrdoću od gore navedenih metala. U suvremenom svijetu koristi se vrlo često. Uglavnom se dodaje drugim metalima kako bi se poboljšala njihova otpornost na kisele sredine. Sam metal je vrlo skup, jer je vrlo slabo rasprostranjen u prirodi.
Pročitajte također:
- Vrlo visoka vatrostalnost.
- Otporan na koroziju i oksidaciju čak i kada se zagrijava do visokih temperatura.
- Otporan na koncentrirane kiseline i druge agresivne spojeve.
- 10 -11% je njihov sadržaj u čvrstoj ljusci planeta.
- Ukupna količina proizvedenog čistog metala godišnje je u sljedećim granicama: 4 tone za iridij, 1 t za osmij.
- Cijena osmija približno je jednaka cijeni zlata.
Općenito mišljenje o tvrdoći je dijamant ili damast čelik/damask čelik. Ako je prvi mineral superiorniji od svih jednostavnih tvari koje postoje na Zemlji i koje je priroda stvorila, tada su nevjerojatna svojstva oštrica izrađenih od rijetkog čelika posljedica vještine kovača mačeva i dodataka drugih metala. Mnoge tehničke legure, koje se koriste, na primjer, za proizvodnju supertvrdih rezača u strojarskoj industriji, stvarajući izdržljive, pouzdane alate s jedinstvenim svojstvima, povezane su s tim dodacima u uobičajenoj simbiozi željeza i ugljika, ukratko, tradicionalno tzv. čelik - krom, titan, vanadij, molibden, nikal. Kada čitatelji pitaju koji je najtvrđi metal na svijetu, bombardirani su nizom proturječnih informacija na stranicama web stranica. U ovoj ulozi, prema autorima raznih članaka, ili volfram ili krom, ili iridij s osmijem, ili titan s tantalom.
Kako bismo se probili kroz džunglu ne uvijek ispravno protumačenih, iako točnih činjenica, vrijedi se okrenuti primarnom izvoru - sustavu elemenata sadržanih kako u sastavu tako iu drugim kozmičkim objektima, koje je čovječanstvu ostavio veliki ruski kemičar i fizičar D.I. Mendeljejev. Posjedovao je enciklopedijska znanja, napravio mnoge znanstvene iskorake u spoznajama o građi, sastavu i međudjelovanju tvari, uz čuvenu tablicu temeljenu na temeljnom periodnom zakonu koji je otkrio, a koja je po njemu nazvana.
Planeti najbliži Suncu - Merkur, Venera, Mars, zajedno s našim planetom svrstavaju se u jednu - terestričku skupinu. Za to postoje razlozi ne samo među astronomima, fizičarima i matematičarima, već i među geolozima i kemičarima. Razlog za takve zaključke među potonjima je, između ostalog, činjenica da se svi uglavnom sastoje od silikata, tj. razne derivate elementa silicija, kao i brojne metalne spojeve iz tablice Dmitrija Ivanoviča.
Konkretno, naš se planet najvećim dijelom (do 99%) sastoji od deset elemenata:
No, čovjeka su, osim željeza i legura na njegovoj osnovi neophodnih za opstanak i razvoj, oduvijek mnogo više privlačili plemeniti metali, često s poštovanjem nazivani plemenitim metalima - zlato i srebro, a kasnije i platina.
Prema znanstvenoj klasifikaciji koju su usvojili kemičari, platinska skupina uključuje rutenij, rodij, paladij i osmij s iridijem. Svi oni također pripadaju plemenitim metalima. Na temelju njihove atomske mase konvencionalno se dijele u dvije podskupine:
Posljednja dva su posebno zanimljiva za naše pseudo-znanstveno istraživanje na temu tko je tu najteži. To je zbog činjenice da velika atomska masa u usporedbi s drugim elementima: 190,23 za osmij, 192,22 za iridij, prema zakonima fizike podrazumijeva i veliku specifičnu gustoću, a time i tvrdoću ovih metala.
Ako su gusto, teško zlato i olovo meke, plastične tvari koje se lako obrađuju, onda su se osmij i iridij, otkriveni početkom 19. stoljeća, pokazali krhkima. Ovdje je potrebno zapamtiti da je mjera ovog fizičkog svojstva to što je dijamant, kojim se bez puno truda može upisati na bilo koji drugi tvrdi materijal prirodnog ili umjetnog podrijetla, također izuzetno krhak, tj. Prilično ga je lako slomiti. Iako se to na prvi pogled čini gotovo nemogućim.
Osim toga, osmij i paladij imaju još mnogo zanimljivih svojstava:
Stoga se zajedno s platinom, uključujući iu obliku spojeva s njom, koriste u proizvodnji katalizatora za mnoge kemijske procese, visokopreciznih uređaja, opreme, alata u medicinskom, znanstvenom, vojnom i svemirskom sektoru ljudske djelatnosti. .
Upravo su osmij i iridij, a znanstvenici nakon istraživanja vjeruju da im je to svojstvo približno podjednako podarena prirodom, najtvrđi metali na svijetu.
I sve bi bilo dobro, ali ne baš dobro. Činjenica je da su i njihova prisutnost u zemljinoj kori i, shodno tome, globalna proizvodnja upravo ovih minerala zanemarivi:
Jasno je da se ovi rijetki, skupi metali, unatoč svojoj tvrdoći, ne mogu koristiti ni u ograničenoj mjeri kao sirovine za proizvodnju; možda kao aditivi legurama, spojevi s drugim metalima za davanje jedinstvenih svojstava.
Tko je za njih?
Ali čovjek ne bi bio svoj da nije našao zamjenu za iridij osmijem. Budući da ih je neprikladno i preskupo koristiti, pažnja nije bez uspjeha usmjerena na druge metale koji su našli svoju primjenu u različitim situacijama i industrijama za stvaranje novih legura, kompozitnih materijala, proizvodnju opreme, strojeva i mehanizama za oba civilna i vojna uporaba:
Iako je najtvrđi metal na svijetu, točnije njih dva - iridij i osmij, svoja jedinstvena svojstva pokazao tek u laboratorijskim uvjetima, i to zanemarivo postotnim dodacima legurama, drugi spojevi za stvaranje novih materijala potrebnih čovjeku trebaju biti zahvalni prirodu i za ovaj dar. Istodobno, nema sumnje da će radoznali umovi talentiranih znanstvenika i briljantnih izumitelja doći do novih tvari s jedinstvenim svojstvima, kao što se već dogodilo sa sintezom fulerena, za koje se pokazalo da su tvrđi od dijamanta, koji je već iznenađujuće.
Mnogi ljubitelji zanimljivih činjenica zainteresirani su za pitanje koji je metal najteži? A na ovo pitanje neće biti lako odgovoriti na brzinu. Naravno, svaki profesor kemije će lako reći ispravno, bez razmišljanja. Ali među običnim građanima koji su zadnji put učili kemiju u školi, malo tko će moći točno i brzo odgovoriti. To je zbog činjenice da su svi od djetinjstva navikli izrađivati razne igračke od žice i dobro su zapamtili da su bakar i aluminij mekani i dobro se savijaju, ali čeliku, naprotiv, nije tako lako dati željeni oblik. Čovjek se najčešće bavi trima navedenim metalima, pa druge kandidate niti ne razmatra. Ali čelik, naravno, nije najtvrđi metal na svijetu. Da budemo pošteni, vrijedi napomenuti da to uopće nije metal u kemijskom smislu, već spoj željeza i ugljika.
Što je titanij?
Najtvrđi metal je titan. Čisti titan prvi put je dobiven 1925. Ovo otkriće izazvalo je senzaciju u znanstvenim krugovima. Industrijalci su odmah skrenuli pozornost na novi materijal i cijenili prednosti njegove uporabe. Prema službenoj verziji, najtvrđi metal na Zemlji dobio je ime u čast neuništivih Titana, koji su, prema starogrčkoj mitologiji, bili utemeljitelji svijeta.
Prema znanstvenicima, ukupne svjetske rezerve titana danas iznose oko 730 milijuna tona. Pri sadašnjem ritmu vađenja fosilnih sirovina bit će ih dovoljno za još 150 godina. Titan zauzima 10. mjesto u prirodnim rezervama među svim poznatim metalima. Najveći svjetski proizvođač titana je ruska tvrtka VSMPO-Avisma, koja zadovoljava do 35% svjetskih potreba. Tvrtka se bavi punim ciklusom prerade od iskopavanja rude do proizvodnje raznih proizvoda. Zauzima oko 90% ruskog tržišta za proizvodnju titana. Oko 70% gotovih proizvoda se izvozi.
Titan je lagani metal srebrne boje s talištem od 1670 stupnjeva Celzijusa. Pokazuje visoku kemijsku aktivnost samo pri zagrijavanju; u normalnim uvjetima ne reagira s većinom kemijskih elemenata i spojeva. U prirodi se ne nalazi u čistom obliku. Uobičajeno u obliku rutila (titanov dioksid) i ilmenit (složena tvar koja se sastoji od titanovog dioksida i željeznog oksida). Čisti titan se izolira sinteriranjem rude s klorom i potom istiskivanjem aktivnijeg metala (obično magnezija) iz dobivenog tetraklorida.
Industrijska primjena titana
Najtvrđi metal ima prilično širok raspon primjena u mnogim industrijama. Amorfno raspoređeni atomi daju titanu najvišu razinu vlačne i torzijske čvrstoće, dobru otpornost na udarce i visoke magnetske kvalitete. Metal se koristi za izradu zračnih transportnih tijela i projektila. Dobro se nosi s ogromnim opterećenjima koja automobili doživljavaju na velikim visinama. Titan se također koristi u proizvodnji trupova za podmornice, jer može izdržati visoki pritisak na velikim dubinama.
U medicinskoj industriji metal se koristi u proizvodnji proteza i zubnih implantata, kao i kirurških instrumenata. Element se dodaje kao legirajući aditiv nekim vrstama čelika, što im daje povećanu čvrstoću i otpornost na koroziju. Titan je vrlo prikladan za lijevanje jer daje savršeno glatke površine. Također se koristi za izradu nakita i ukrasnih predmeta. Također se aktivno koriste spojevi titana. Dioksid se koristi za izradu boja, kreča, dodaje se papiru i plastici.
Organske soli titana koriste se kao katalizator stvrdnjavanja u proizvodnji boja i lakova. Od titan karbida izrađuju se razni alati i dodaci za obradu i bušenje drugih metala. U preciznom inženjerstvu, titanijev aluminid se koristi za proizvodnju elemenata otpornih na habanje koji imaju visoku sigurnosnu granicu.
Najtvrđu metalnu leguru dobili su američki znanstvenici 2011. godine. Njegov sastav uključivao je paladij, silicij, fosfor, germanij i srebro. Novi materijal nazvan je "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 njegovi sastojci, posebno paladij, rijetki metali i vrlo su skupi.
Trenutno su napori znanstvenika usmjereni na traženje alternativnih komponenti koje bi sačuvale dobivena svojstva, ali značajno smanjile troškove proizvodnje. Međutim, neki dijelovi za zrakoplovnu industriju već se proizvode od dobivene legure. Ako se u strukturu mogu unijeti alternativni elementi i materijal postane široko rasprostranjen, onda je sasvim moguće da će postati jedna od najpopularnijih legura budućnosti.
Od djetinjstva znamo da je najjači metal čelik. Sve što je željezo povezujemo s njim.
Željezni čovjek, željezna dama, karakter od čelika. Kada izgovaramo ove izraze, mislimo na nevjerojatnu snagu, snagu, tvrdoću.
Čelik je dugo bio glavni materijal u proizvodnji i naoružanju. Ali čelik nije metal. Točnije, nije u potpunosti čisti metal. Ovo je s ugljikom, u kojem su prisutni drugi metalni dodaci. Korištenjem aditiva, tj. promijeniti njegova svojstva. Nakon toga se obrađuje. Proizvodnja čelika je cijela znanost.
Najčvršći metal dobiva se uvođenjem odgovarajućih legura u čelik. To može biti krom, koji daje otpornost na toplinu, nikal, koji čini čelik čvrstim i elastičnim, itd.
U nekim područjima čelik je počeo zamjenjivati aluminij. Vrijeme je prolazilo, brzine su rasle. Ni aluminij to nije mogao podnijeti. Morao sam se okrenuti titanu.
Da, da, titan je najjači metal. Da bi čelik dobio karakteristike visoke čvrstoće, počeo mu se dodavati titan.
Otkriven je u 18. stoljeću. Zbog svoje krhkosti bilo ju je nemoguće koristiti. S vremenom, dobivši čisti titan, inženjeri i dizajneri su se zainteresirali za njegovu visoku specifičnu čvrstoću, nisku gustoću, otpornost na koroziju i visoke temperature. Njegova fizička snaga nekoliko puta premašuje snagu željeza.
Inženjeri su čeliku počeli dodavati titan. Rezultat je najizdržljiviji metal, koji je pronašao primjenu u okruženjima ultra visokih temperatura. U to vrijeme nijedna druga legura ih nije mogla izdržati.
Ako zamislite avion koji leti tri puta brže nego možete zamisliti kako se metal koji ga pokriva zagrijava. Lim oplate zrakoplova u takvim se uvjetima zagrijava do +3000C.
Danas se titan koristi neograničeno u svim područjima proizvodnje. To su medicina, proizvodnja zrakoplova, proizvodnja brodova.
Jasno je da će se titan morati preseliti u bliskoj budućnosti.
Znanstvenici iz SAD-a, u laboratorijima Sveučilišta Texas u Austinu, otkrili su najtanji i najizdržljiviji materijal na Zemlji. Nazvali su ga grafen.
Zamislite ploču čija je debljina jednaka debljini jednog atoma. Ali takva je ploča jača od dijamanta i provodi električnu struju sto puta bolje od računalnih čipova napravljenih od silicija.
Grafen je materijal sa štetnim svojstvima. Uskoro će napustiti laboratorij i s pravom zauzeti svoje mjesto među najtrajnijim materijalima u Svemiru.
Čak je nemoguće zamisliti da bi nekoliko grama grafena bilo dovoljno da pokrije nogometno igralište. Ovo je metal. Cijevi od takvog materijala mogu se polagati ručno bez upotrebe mehanizama za podizanje i transport.
Grafen je, poput dijamanta, najčišći ugljik. Njegova fleksibilnost je nevjerojatna. Ovaj materijal se lako savija, savršeno savija i kotrlja.
Proizvođači ekrana osjetljivih na dodir, solarnih panela, mobitela i, konačno, superbrzih računalnih čipova već su počeli gledati u njega.