Dünyamız birçok insanın ilgisini çeken şaşırtıcı gerçeklerle doludur. Çeşitli metallerin özellikleri bir istisna değildir. Dünyada 94 adet bulunan bu elementlerin arasında en sünek ve dövülebilir olanlar olduğu gibi, elektrik iletkenliği veya direnç katsayısı yüksek olanlar da vardır. Bu makale en sert metallerin yanı sıra benzersiz özelliklerinden de bahsedecek.
İridyum, en büyük sertlikle ayırt edilen metaller listesinde ilk sırada yer almaktadır. 19. yüzyılın başında İngiliz kimyager Smithson Tennant tarafından keşfedildi. İridyum aşağıdaki fiziksel özelliklere sahiptir:
- gümüşi beyaz bir renge sahiptir;
- erime noktası 2466 o C'dir;
- kaynama noktası – 4428 o C;
- direnç – 5,3·10−8Ohm·m.
İridyum gezegendeki en sert metal olduğundan işlenmesi zordur. Ancak halen çeşitli endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır. Örneğin kalem uçlarında kullanılan küçük topların yapımında kullanılır. İridyum, uzay roketleri için bileşenler, arabalar için bazı parçalar ve daha fazlasının yapımında kullanılır.
Doğada çok az iridyum oluşur. Bu metale ilişkin bulgular, keşfedildiği yere meteorların düştüğünün bir nevi kanıtıdır. Bu kozmik cisimler önemli miktarda metal içerir. Bilim adamları gezegenimizin de iridyum açısından zengin olduğuna inanıyor, ancak yatakları Dünya'nın çekirdeğine daha yakın.
Listemizdeki ikinci sırayı rutenyum alıyor. Bu atıl gümüşi metalin keşfi 1844 yılında Rus kimyager Karl Klaus'a aittir. Bu element platin grubuna aittir. Nadir bir metaldir. Bilim insanları gezegende yaklaşık 5 bin ton rutenyum bulunduğunu tespit edebildiler. Yılda yaklaşık 18 ton metal çıkarmak mümkündür.
Rutenyum, sınırlı miktarda bulunması ve yüksek maliyeti nedeniyle endüstride nadiren kullanılmaktadır. Aşağıdaki durumlarda kullanılır:
- korozyon özelliklerini iyileştirmek için titanyuma az miktarda eklenir;
- platin alaşımı oldukça dirençli elektrik kontakları yapmak için kullanılır;
- rutenyum genellikle kimyasal reaksiyonlar için katalizör olarak kullanılır.
Listemizde üçüncü sırada 1802 yılında keşfedilen tantal adı verilen bir metal yer alıyor. İsveçli kimyager A. G. Ekeberg tarafından keşfedildi. Uzun zamandır tantalın niyobyumla aynı olduğuna inanılıyordu. Ancak Alman kimyager Heinrich Rose bunların iki farklı element olduğunu kanıtlamayı başardı. Almanya'dan bilim adamı Werner Bolton, 1922'de tantalı saf haliyle izole etmeyi başardı. Bu çok nadir bir metaldir. En büyük tantal cevheri yatakları Batı Avustralya'da keşfedildi.
Eşsiz özellikleri nedeniyle tantal çok aranan bir metaldir. Çeşitli alanlarda kullanılır:
- Tıpta tantal, dokuyu bir arada tutabilen ve hatta kemik yerine geçen tel ve diğer elemanların yapımında kullanılır;
- bu metalin alaşımları agresif ortamlara dayanıklıdır, bu nedenle havacılık ekipmanları ve elektroniklerin imalatında kullanılırlar;
- tantal aynı zamanda nükleer reaktörlerde enerji üretmek için de kullanılıyor;
- element kimya endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Krom en sert metallerden biridir. 1763 yılında Rusya'da Kuzey Urallar'daki bir yatakta keşfedildi. Siyah metal olarak kabul edildiği durumlar olmasına rağmen mavimsi beyaz bir renge sahiptir. Krom nadir bir metal olarak adlandırılamaz. Aşağıdaki ülkeler mevduat açısından zengindir:
- Kazakistan;
- Rusya;
- Madagaskar;
- Zimbabve.
Başka ülkelerde de krom yatakları var. Bu metal, metalurji, bilim, makine mühendisliği ve diğerlerinin çeşitli dallarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
En sert metaller listesinde beşinci sırada berilyum yer alıyor. Keşfi 1798 yılında yapılan Fransız kimyager Louis Nicolas Vauquelin'e aittir. Bu metal gümüşi beyaz bir renge sahiptir. Sertliğine rağmen berilyum kırılgan bir malzemedir ve bu da işlenmesini oldukça zorlaştırır. Yüksek kaliteli hoparlörler oluşturmak için kullanılır. Jet yakıtı ve refrakter malzemeler oluşturmak için kullanılır. Metal, havacılık teknolojisi ve lazer sistemlerinin oluşturulmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca nükleer enerjide ve X-ışını ekipmanının imalatında da kullanılır.
En sert metallerin listesi aynı zamanda osmiyumu da içerir. Platin grubuna ait bir elementtir ve özellikleri iridyuma benzer. Bu refrakter metal agresif ortamlara dayanıklıdır, yüksek yoğunluğa sahiptir ve işlenmesi zordur. 1803 yılında İngiltere'den bilim adamı Smithson Tennant tarafından keşfedilmiştir. Bu metal tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Kalp pillerinin elemanları bundan yapılır ve aynı zamanda pulmoner kapakçığı oluşturmak için de kullanılır. Ayrıca kimya endüstrisinde ve askeri amaçlarla da yaygın olarak kullanılmaktadır.
Geçiş gümüş metali renyum listemizde yedinci sırayı alıyor. Bu elementin varlığına ilişkin varsayım 1871'de D.I. Mendeleev tarafından yapıldı ve Almanya'dan kimyagerler onu 1925'te keşfetmeyi başardılar. Bundan sadece 5 yıl sonra bu nadir, dayanıklı ve refrakter metalin çıkarılması mümkün oldu. O dönemde yılda 120 kg renyum elde etmek mümkündü. Artık yıllık metal üretim miktarı 40 tona çıktı. Katalizör üretiminde kullanılır. Ayrıca kendi kendini temizleyebilen elektrik kontaklarının yapımında da kullanılır.
Gümüş-gri tungsten yalnızca en sert metallerden biri değildir, aynı zamanda refrakterliğe de yol açar. Sadece 3422 o C sıcaklıkta eritilebilir. Bu özelliği sayesinde akkor elemanların oluşturulmasında kullanılır. Bu elementten yapılan alaşımlar yüksek mukavemete sahiptir ve sıklıkla askeri amaçlarla kullanılır. Tungsten ayrıca cerrahi aletlerin yapımında da kullanılır. Ayrıca radyoaktif maddelerin depolandığı kapların yapımında da kullanılır.
En sert metallerden biri uranyumdur. 1840 yılında kimyager Peligo tarafından keşfedilmiştir. D.I. Mendeleev bu metalin özelliklerinin araştırılmasına büyük katkı yaptı. Uranyumun radyoaktif özellikleri, 1896 yılında bilim adamı A. A. Becquerel tarafından keşfedildi. Daha sonra Fransa'dan bir kimyager tespit edilen metal radyasyonuna Becquerel ışınları adını verdi. Uranyum doğada sıklıkla bulunur. En büyük uranyum cevheri yataklarına sahip ülkeler Avustralya, Kazakistan ve Rusya'dır.
En sert on metal arasında son sırayı titanyum alıyor. Bu element ilk kez 1825 yılında İsveç'ten kimyager J.Ya.Berzelius tarafından saf haliyle elde edildi. Titanyum, oldukça dayanıklı ve korozyona ve mekanik strese karşı dayanıklı, hafif, gümüş-beyaz bir metaldir. Titanyum alaşımları makine mühendisliği, tıp ve kimya endüstrisinin birçok dalında kullanılmaktadır.
Metaller medeniyetin başlangıcından beri insanoğlu tarafından kullanılmaktadır. İşlenme kolaylığı ve yaygın kullanımı nedeniyle bilinen ilklerden biri bakırdı. Arkeologlar kazılarda binlerce bakır eşya buldular. İlerleme durmuyor ve çok geçmeden insanlık silah ve tarım aletleri yapmak için dayanıklı alaşımlar üretmeyi öğrendi. Bugüne kadar metallerle yapılan deneyler durmadı, böylece dünyadaki en güçlü metalin hangisi olduğunu belirlemek mümkün hale geldi.
İridyum
Yani en güçlü metal iridyumdur. Platinin sülfürik asitte çözünmesiyle çökeltilerek elde edilir. Reaksiyondan sonra madde siyahlaşır ve daha sonra çeşitli bileşiklerin işlenmesi sırasında renk değiştirebilir: adı "gökkuşağı" olarak çevrilmiştir. İridyum 19. yüzyılın başlarında keşfedildi ve o zamandan beri onu çözmenin yalnızca iki yolu bulundu: erimiş sodalı su ve sodyum peroksit.
İridyum doğada çok nadir bulunur, yeryüzündeki miktarı 1.000.000.000'de 1'i geçmez.Sonuç olarak malzemenin bir onsunun maliyeti en az 1.000 dolardır.
İridyum, insan faaliyetinin çeşitli alanlarında, özellikle tıpta yaygın olarak kullanılmaktadır. Göz protezleri, işitme cihazları, beyin elektrotları ve kanser tümörlerine implante edilen özel kapsüllerin üretiminde kullanılıyor.
Bilim adamlarına göre bu kadar az miktarda madde, onun uzaylı kökenli olduğunu, yani bir tür asteroit tarafından getirildiğini gösteriyor.
Adını ülkemizin adından alan dünyanın en güçlü metallerinden bir diğeri. İlk kez Urallarda keşfedildi. Daha doğrusu, orada Rus bilim adamlarının daha sonra yeni bir metal tanımladığı platin buldular. Bu 200 yıl önceydi.
Güzelliği nedeniyle rutenyum genellikle mücevherlerde kullanılır, ancak çok nadir olduğu için saf haliyle kullanılmaz.
Rutenyum asil bir metaldir. Sadece sertliği değil, aynı zamanda güzelliği de var. Sertlik açısından kuvarstan sadece biraz daha düşüktür. Ancak aynı zamanda çok kırılgandır, kolaylıkla ezilerek toz haline getirilebilir veya yüksekten düşürülerek kırılabilir. Ayrıca en hafif ve en güçlü metaldir, yoğunluğu ancak santimetre küp başına on üç gramdır.
Darbe direncinin zayıf olmasına rağmen rutenyum, yüksek sıcaklıklara dayanıklılık konusunda mükemmeldir. Eritilmesi için 2300 dereceden fazla ısıtılması gerekir. Bu bir elektrik arkı kullanılarak yapılırsa, madde sıvı aşamasını atlayarak doğrudan gaz durumuna geçebilir.
Alaşımların bir parçası olarak, uzay mekaniğinde bile kullanımı son derece geniştir; örneğin, yapay Dünya uyduları için yakıt elemanlarının üretiminde rutenyum ve platin metallerinin alaşımları seçilmiştir.
Bu metali dünyada ilk keşfeden İsveçli bilim adamı Ekeberg'di. Ancak kimyager onu hiçbir zaman saf haliyle izole edemedi; bununla ilgili zorluklar ortaya çıktı, bu yüzden Yunan mit kahramanı Tantalus'un adını aldı. Tantal yalnızca İkinci Dünya Savaşı sırasında aktif olarak kullanılmaya başlandı.
Tantal, normal sıcaklıklarda çok az etkinlik gösteren, yalnızca 280°C'nin üzerine ısıtıldığında oksitlenen ve yalnızca 3300 Kelvin'e yakın sıcaklıkta eriyen sert, dayanıklı, gümüş renkli bir metaldir.
Tantal, gücüne rağmen oldukça esnektir, yaklaşık olarak altın gibidir ve onunla çalışmak zor değildir.
Tantal, paslanmaz çeliklerin yerine kullanılabilir; hizmet ömrü yirmi yıla kadar farklılık gösterebilir.
Tantal ayrıca kullanılır:
- havacılıkta ısıya dayanıklı parçaların üretimi için;
- korozyon önleyici alaşımların bir parçası olarak kimyada;
- nükleer enerjide sezyum buharına karşı son derece dayanıklı olduğundan;
- implant ve protez üretimine yönelik ilaçlar;
- süper iletkenlerin üretimi için bilgisayar teknolojisinde;
- çeşitli mermi türleri için askeri işlerde;
- mücevherlerde oksidasyon sırasında farklı tonlar elde edebildiğinden.
Bu metal biyojenik olarak kabul edilir; bu da canlı organizmalar üzerinde olumlu bir etkiye sahip olabileceği anlamına gelir. Örneğin krom miktarı kolesterol seviyesini düzenler. Vücuttaki kromun altı miligramdan az olması kandaki kolesterolde keskin bir artışa yol açar. Krom iyonlarını örneğin inci arpa, ördek, karaciğer veya pancardan alabilirsiniz.
Krom refrakterdir, neme tepki vermez ve oksitlenmez (yalnızca 600°C'nin üzerine ısıtıldığında).
Metal, krom kaplamalar ve diş kaplamaları oluşturmak için aktif olarak kullanılır.
Bu dayanıklı metale daha önce glukinyum deniyordu çünkü insanlar tatlı tadını fark etmişti. Ayrıca bu maddenin daha birçok şaşırtıcı özelliği vardır. Kimyasal reaksiyonlara girmek konusunda isteksizdir. Son derece dayanıklı: Milimetre kalınlığındaki berilyum telin bir yetişkinin ağırlığını taşıyabileceği deneysel olarak kanıtlanmıştır. Karşılaştırma için alüminyum tel yalnızca on iki kilograma dayanabilir.
Berilyum çok zehirlidir. Yutulduğunda, berilyoz adı verilen bir durum olan kemiklerdeki magnezyumun yerini alabilir. Buna kuru öksürük ve akciğerlerde şişme eşlik eder ve ölüme yol açabilir. Toksisite belki de berilyumun insanlar için tek önemli dezavantajıdır. Aksi takdirde pek çok avantajı ve birçok kullanım alanı vardır: ağır sanayi, nükleer yakıt, havacılık ve uzay bilimi, metalurji, tıp.
Berilyum bazı alkali metallere göre çok hafiftir
Bu dayanıklı metal iridyumdan bile daha pahalıdır (ve Kaliforniya'dan sonra ikinci sıradadır). Ancak sonucun maliyetten daha önemli olduğu alanlarda kullanılıyor: Dünyanın en iyi klinikleri için tıbbi ekipman üretiminde. Ayrıca elektrik kontakları, ölçüm cihazlarının parçaları ve Rolex gibi pahalı saatler, elektron mikroskopları ve askeri savaş başlıklarının yapımında da kullanılabilir. Osmiyum sayesinde daha güçlü hale gelirler ve daha yüksek sıcaklıklara, hatta aşırı sıcaklıklara bile dayanabilirler.
Osmiyum doğada tek başına oluşmaz, yalnızca rodyumla kombinasyon halinde bulunur, bu nedenle ekstraksiyondan sonraki görev atomlarını ayırmaktır. Daha az yaygın olanı, platin, bakır ve diğer bazı cevherlerden oluşan bir "set" içindeki osmiyumdur.
Gezegende yılda yalnızca birkaç on kilogram madde üretiliyor.
Bu metal oldukça güçlü bir yapıya sahiptir. Kendisi beyaz renktedir ve toz haline getirildiğinde siyaha döner. Metal çok nadir bulunur ve diğer cevherler ve minerallerle birlikte çıkarılır. Renyumun doğadaki konsantrasyonu ihmal edilebilir düzeydedir.
İnanılmaz yüksek maliyet nedeniyle, madde yalnızca aşırı ihtiyaç durumunda kullanılır. Daha önce alaşımları, ısıya dayanıklılıkları nedeniyle süpersonik savaşçıların donatılması da dahil olmak üzere havacılık ve roketçilikte kullanılıyordu. Dünya çapında renyum tüketiminin ana noktası olan ve onu askeri-stratejik kullanım malzemesi haline getiren bu alandı.
Renyum, ölçüm aletleri için filamanlar ve yaylar, kendi kendini temizleyen kontaklar ve benzin üretimi için gerekli özel katalizörlerin yapımında kullanılır. Son yıllarda renyum talebini önemli ölçüde artıran şey budur. Dünya pazarı tam anlamıyla bu nadir metal için savaşmaya hazır.
Tüm dünyada yalnızca bir tane tam teşekküllü mevduat var ve Rusya'da bulunuyor, ikincisi, çok daha küçük olanı Finlandiya'da.
Bilim adamları, özellikleri bakımından bilinen metallerden daha güçlü hale gelebilen yeni bir madde icat etti. Buna "Sıvı Metal" adı verildi. Bununla ilgili deneyler oldukça yakın zamanda başladı, ancak kendini zaten kanıtladı. Liquid Metal'in yakında çok iyi bildiğimiz metallerin yerini alması oldukça muhtemel.
Metalden yapılmış cam
Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nden uzmanlar, özellikleri bakımından benzersiz bir malzeme elde ettiler - bu, bugüne kadarki en güçlü alaşımdır - "metal cam". Yeni alaşımın benzersizliği, metalik camın metalden yapılmış olması ancak camın iç yapısına sahip olmasıdır. Bugün bilim adamları, alaşıma bu kadar sıra dışı özellikleri tam olarak neyin verdiğini ve bunların daha ucuz malzemelerden yapılmış alaşımlara nasıl dahil edilebileceğini bulmaya çalışıyorlar.
Camın amorf yapısı, metalin kristal yapısından farklı olarak çatlakların yayılmasından korunmaz, bu da camın kırılganlığını açıklar. Metal camlar da aynı dezavantaja sahiptir; oldukça kolay kırılır ve çatlaklara dönüşen kesme bantları oluşturur.
Alaşım özellikleri
Kaliforniya Enstitüsü'nden uzmanlar, çok sayıda kesme bandının ortaya çıkmasının, çatlak oluşumuna karşı yüksek direnç sağladığını, bunun tersi bir etkinin elde edildiğini fark etti: malzeme çökmeden bükülür. Yarattıkları tam olarak bu malzemedir; kesme bantları üretme enerjisi, onları çatlaklara dönüştürmek için gereken enerjiden çok daha azdır. Çalışmaya katılan R. Ritchie, "Beş elementi karıştırarak, malzemenin soğuduğunda hangi yapıyı benimsemesi gerektiğini "bilmemesini" ve amorf olanı seçmesini sağladık" diye açıkladı.
Metal cam
En dayanıklı alaşım - metal cam - asil paladyum, silikon, fosfor, germanyum ve küçük bir gümüş ilavesinden oluşur (formül: Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2).
Yeni alaşım, testlerde birbirini dışlayan özelliklerin (daha önce başka hiçbir malzemede görülmemiş düzeyde dayanıklılık ve dayanıklılık) bir kombinasyonu olarak kendini gösterdi. Sonuç olarak yeni metalik cam, camın sertliğini metallerin çatlamaya karşı direnciyle birleştiriyor. Üstelik sertlik ve dayanıklılık düzeyine ulaşılabilir.
Malzeme kullanımı
Yapısal metal için yürütülen araştırma, yük toleransının sınırlarını önemli ölçüde geriye itmiştir. Ancak bilim adamlarının tahminlerine göre en dayanıklı alaşım, ana bileşeni olan paladyumun nadirliği ve yüksek maliyeti nedeniyle yaygın olarak kullanılamayabilir. Ancak geliştiriciler bu malzemenin tıbbi implantlarda (örneğin intramaksiller protezler için) yanı sıra otomotiv veya havacılık endüstrisindeki parçalarda da kullanılabileceğini bildirdi.
Atalarımız gümüş, altın, bakır, demir gibi önemli metalleri keşfetmeseydi neler olurdu, düşünebiliyor musunuz? Muhtemelen hala ana alet olarak taşı kullanarak kulübelerde yaşıyor olurduk. Geçmişimizi şekillendirmede önemli rol oynayan ve şimdi geleceği inşa etmemizin temelini oluşturan metalin gücüdür.
Bazıları çok yumuşak ve kelimenin tam anlamıyla ellerinizde eriyor... Diğerleri o kadar serttir ki özel aletler kullanılmadan bükülemez, çizilemez veya kırılamazlar.
Ve eğer dünyadaki en sert ve en dayanıklı metallerin hangileri olduğunu merak ediyorsanız, bu soruyu, malzemelerin göreceli sertliğine ilişkin çeşitli tahminleri (Mohs ölçeği, Brinell yöntemi) ve ayrıca aşağıdaki gibi parametreleri dikkate alarak cevaplayacağız:
- Young modülü: Bir elemanın çekme esnekliğini, yani bir nesnenin elastik deformasyona direnme yeteneğini hesaba katar.
- Akma Dayanımı: Bir malzemenin plastik davranış sergilemeye başlayacağı maksimum çekme dayanımını belirler.
- Çekme mukavemeti: Bir malzemenin kırılmaya başladığı sınırlayıcı mekanik gerilim.
Bu metalin üç avantajı vardır: Dayanıklıdır, yoğundur ve korozyona karşı çok dayanıklıdır. Ayrıca bu element tungsten gibi refrakter metaller grubuna aittir. Tantalı eritmek için 3.017 °C sıcaklıkta ateş yakmanız gerekecek.
Tantal öncelikle elektronik sektöründe telefonlar, ev bilgisayarları, kameralar ve hatta arabalardaki elektronik cihazlar için uzun ömürlü, ağır hizmet kapasitörleri üretmek için kullanılıyor.
Ancak bu metal güzelliğe koruyucu ekipman olmadan yaklaşmamak daha iyidir. Çünkü berilyum oldukça zehirli olup kanserojen ve alerjik etkilere sahiptir. Berilyum tozu veya buharı içeren havayı soluduğunuzda berilyum hastalığı ortaya çıkar ve akciğerleri etkiler.
Ancak berilyum sadece zararlı değil aynı zamanda faydalıdır. Örneğin, çeliğe yalnızca %0,5 berilyum ekleyin ve çok yüksek sıcaklıklara getirildiğinde bile elastik kalacak yaylar elde edin. Milyarlarca yük döngüsüne dayanabilirler.
Berilyum, havacılık endüstrisinde ısı kalkanları ve yönlendirme sistemleri oluşturmak ve yangına dayanıklı malzemeler oluşturmak için kullanılır. Büyük Hadron Çarpıştırıcısının vakum tüpü bile berilyumdan yapılmıştır.
Doğal olarak oluşan bu radyoaktif madde, yerkabuğunda oldukça yaygındır, ancak bazı sert kaya oluşumlarında yoğunlaşmıştır.
Dünyanın en sert metallerinden biri olup ticari açıdan önemli iki uygulaması vardır: nükleer silahlar ve nükleer reaktörler. Dolayısıyla uranyum endüstrisinin son ürünleri bombalar ve radyoaktif atıklardır.
Saf bir madde olarak demir, derecelendirmedeki diğer katılımcılar kadar sert değildir. Ancak minimum çıkarma maliyeti nedeniyle çelik üretmek için sıklıkla diğer elementlerle birleştirilir.
Çelik, demir ve karbon gibi diğer elementlerden oluşan çok güçlü bir alaşımdır. İnşaat, makine mühendisliği ve diğer endüstrilerde en sık kullanılan malzemedir. Ve onlarla hiçbir ilginiz olmasa bile, bıçakla her yiyecek kestiğinizde yine de çelik kullanırsınız (tabii ki seramik değilse).
Titanyum neredeyse güçle eş anlamlıdır. Alaşımlı çeliklerin neredeyse iki katı kadar etkileyici bir özgül mukavemete (30-35 km) sahiptir.
Refrakter bir metal olan titanyum, ısıya ve aşınmaya karşı oldukça dayanıklıdır, bu nedenle en popüler alaşımlardan biridir. Örneğin demir ve karbonla alaşım yapılabilir.
Çok sert ve aynı zamanda çok hafif bir yapıya ihtiyacınız varsa o zaman titanyumdan daha iyi bir metal bulamazsınız. Bu onu uçak, roket ve gemi inşa endüstrilerinde çeşitli parçaların üretiminde bir numaralı tercih haline getiriyor.
Bu, doğada saf haliyle bulunmasına rağmen genellikle molibdenitin bir safsızlığı olan bir "ek"tir.
Eğer Iron Man'in kıyafeti renyumdan yapılmış olsaydı, 2000°C'ye kadar olan sıcaklıklara gücünü kaybetmeden dayanabilirdi. Böyle bir "ateş gösterisi" sonrasında kostüm içindeki Iron Man'in başına neler geleceği konusunda sessiz kalacağız.
Rusya, renyumun doğal rezervleri açısından dünyada üçüncü ülkedir. Bu metal petrokimya endüstrisinde, elektronik ve elektrik mühendisliğinde, uçak ve roket motorlarında kullanılmaktadır.
Kimyasal elementlerin çizilme direncini ölçen Mohs ölçeğinde krom, bor, elmas ve tungstenin ardından ilk beşte yer alıyor.
Krom, yüksek korozyon direnci ve sertliği nedeniyle değerlidir. Platin grubu metallere göre işlenmesi daha kolay ve daha bol miktarda bulunması nedeniyle krom, paslanmaz çelik gibi alaşımlarda kullanılan popüler bir elementtir.
Ve dünyadaki en güçlü metallerden biri besin takviyelerinin yapımında kullanılıyor. Tabii ki, saf kromu değil, bunun diğer maddelerle (örneğin krom pikolinat) diyetsel bir kombinasyonunu alacaksınız.
İridyum da “kardeşi” osmiyum gibi platin grubu metallere aittir ve görünüm olarak platine benzemektedir. Çok sert ve refrakterdir. İridyumu eritmek için 2000 °C'nin üzerinde ateş yakmanız gerekecek.
İridyum, korozyona en dayanıklı elementlerden biri ve aynı zamanda biri olarak kabul edilir.
Metal dünyasındaki bu “sert ceviz” platin grubuna aittir ve yüksek yoğunluğa sahiptir. Aslında Dünya üzerindeki en yoğun doğal elementtir (22,61 g/cm3). Aynı sebepten dolayı osmiyum 3033 °C'ye kadar erimez.
Diğer platin grubu metallerle (iridyum, platin ve paladyum gibi) alaşımlandığında sertlik ve dayanıklılığın gerekli olduğu birçok farklı uygulamada kullanılabilir. Örneğin nükleer atıkların depolanması için konteynerler oluşturmak.
1. Volfram
Doğada bulunan en güçlü metal. Bu nadir kimyasal element aynı zamanda metaller arasında en dayanıklı olanıdır (3422 °C).
İlk kez 1781 yılında İsveçli kimyager Carl Scheele tarafından asit (tungsten trioksit) formunda keşfedilmiştir. Daha ileri araştırmalar, iki İspanyol bilim adamı Juan José ve Fausto d'Elhujar'ı, wolframit mineralinden asit keşfetmeye yönlendirdi ve daha sonra kömür kullanarak tungsteni izole ettiler.
Akkor lambalarda yaygın kullanımının yanı sıra, tungstenin aşırı sıcakta performans gösterme yeteneği, onu silah endüstrisi için en çekici unsurlardan biri haline getiriyor. İkinci Dünya Savaşı sırasında bu metal, Avrupa ülkeleri arasındaki ekonomik ve siyasi ilişkilerin başlatılmasında önemli bir rol oynadı.
Tungsten ayrıca karbür yapımında ve havacılık endüstrisinde roket nozülleri yapımında da kullanılır.
Metallerin çekme dayanımı tablosu
| Metal | Tanım | Çekme mukavemeti, MPa |
|---|---|---|
| Yol göstermek | kurşun | 18 |
| Teneke | sn | 20 |
| Kadmiyum | CD | 62 |
| Alüminyum | Al | 80 |
| Olmak | 140 | |
| Magnezyum | Mg | 170 |
| Bakır | Cu | 220 |
| Kobalt | ortak | 240 |
| Ütü | Fe | 250 |
| Niyobyum | Not | 340 |
| Nikel | Hayır | 400 |
| Ti | 600 | |
| Molibden | Ay | 700 |
| Zirkonyum | Zr | 950 |
| Tungsten | K | 1200 |
Alaşımlar ve metaller
Alaşımlar metallerin birleşimidir ve yaratılmalarının ana nedeni daha güçlü bir malzeme yaratmaktır. En önemli alaşım demir ve karbonun birleşimi olan çeliktir.
Alaşımın gücü ne kadar yüksek olursa o kadar iyidir. Ve sıradan çelik burada "şampiyon" değil. Vanadyum çeliğine dayalı alaşımlar metalurjistler için özellikle umut verici görünüyor: birkaç şirket 5205 MPa'ya kadar çekme dayanımına sahip seçenekler üretiyor.
Ve şu anda en dayanıklı ve en sert biyouyumlu malzemeler titanyum-altın alaşımı β-Ti3Au'dur.
Bugün dünyadaki en güçlü metallere bakacağız ve özelliklerini tartışacağız. Ve titanyum “mukavemet derecesini” açar.
En dayanıklı değil mi?
Metalin adı muhtemelen eski Yunan kahramanı Titan'ın adından gelmektedir. Bu nedenle bu metali yıkılmazlıkla ilişkilendiriyoruz. Birçok kişi titanyumun dünyadaki en güçlü metal olduğunu düşünüyor. Ancak gerçekte durum bundan çok uzaktır.
Saf titanyum ilk kez 1925'te elde edildi. Yeni malzeme bir takım özelliklerden dolayı hemen dikkat çekti. Titanyum endüstriyel sektörde çok aktif olarak kullanılmaya başlandı.
Günümüzde titanyum yaygınlık açısından doğal metaller arasında 10. sırada yer almaktadır. Yerkabuğu yaklaşık 700 milyon ton içerir. Yani mevcut hammaddeler 150 yıl daha dayanacak.
Titanyum mükemmel özelliklere sahiptir. Korozyona karşı dayanıklı, hafif ve dayanıklı bir metaldir. Kolayca ısıl işleme tabi tutulabilir ve geniş bir uygulama alanına sahiptir. Periyodik tablonun diğer elementleriyle yalnızca ısıtıldığında etkileşime girer. Rutil ve ilmenit cevherlerinde doğal olarak bulunur. Saf titanyum, cevherin klor ile sinterlenmesiyle elde edilir.
Muazzam yüklere dayanabilir. Metal, yüksek mukavemeti ve darbe dayanımı ile ayırt edilir. Araçların, füzelerin ve hatta denizaltıların imalatında kullanılır. Titanyum büyük derinliklerde bile basınca dayanabilir.
Tıp endüstrisinde de popülerdir. Buna dayalı protezler vücut dokularıyla etkileşime girmez ve korozyona maruz kalmaz. Ancak yıllar geçtikçe yıpranmaya başlar ve bu da sizi protezi yenisiyle değiştirmek zorunda bırakır.
Yeni gelişmeler
2016 yılında bilim adamları titanyumun özelliklerini iyileştirmenin ve onu daha da dayanıklı hale getirmenin bir yolunu buldular. Araştırmanın temel amacı vücut dokularıyla uyumlu, daha dayanıklı bir malzeme bulmaktır. Sonra uzun yıllardan beri protezlerde kullanılan altını hatırladık.
İdeal bileşen oranını bulmak için yapılan birkaç denemeden sonra titanyum ve altın alaşımının inanılmaz derecede dayanıklı olduğu ortaya çıktı. Günümüzde protezlerde kullanılan diğer metallerden 4 kat daha güçlüdür.
Tantal
En güçlü metallerden biri. Adını Zeus'u kızdıran ve cehenneme atılan antik Yunan tanrısı Tantalus'tan almıştır. Mavimsi bir renk tonu ile gümüşi beyaz bir renge sahiptir. Granit ve alkali magmanın karakteristik bir elementidir. En büyük yatakları Brezilya ve Afrika'da bulunan koltan mineralinden çıkarılır.
1802'de tekrar açıldı. Daha sonra bir çeşit columbium olduğu düşünüldü, ancak daha sonra bunların benzer özelliklere sahip iki farklı metal olduğu tespit edildi. Ancak 100 yıl sonra saf tantal elde etmek mümkün oldu. Bugün maliyeti oldukça yüksek - 1 kg metal başına 150 dolar.
Tantal oldukça yüksek yoğunluğa sahip refrakter bir metaldir. Kimyasal açıdan bakıldığında seyreltik asitlerde çözünmediği için stabildir. Toz halinde tantal havada iyi yanar. Elektrolitik kapasitörlerin, vakum fırınlarındaki ısıtıcıların üretiminde kullanılır. Tantal kapasitörler elektronik sistemlerin servis ömrünü 10-12 yıla çıkarır. Kuyumcuların bile bunu kullandığı dikkat çekicidir - platinin yerini alırlar.
Metallerin mukavemet testleri, tantal ve tungsten alaşımının neredeyse yüzde yüz mukavemete sahip olduğunu gösterdi.
Osmiyum çok...
Osmiyum inanılmaz derecede güçlü bir metaldir. Aynı zamanda en nadir ve en pahalılar listesine de dahil edilmiştir. Yerkabuğunda çok küçük miktarlarda bulunur. Dağınık olarak sınıflandırılır, yani kendi mevduatı yoktur. Bu nedenle çıkarılmasına büyük zorluklar eşlik ediyor.
Osmiyum platin metalleri grubuna aittir. Maliyeti gram başına yaklaşık 10.000 dolardır. Fiyat olarak yapay Kaliforniya'dan sonra ikinci sıradadır. Ayrılması inanılmaz derecede zor olan birkaç izotoptan oluşur. En popüler izotop osmiyum-187'dir. Gram fiyatı 200.000 dolara kadar çıkıyor!
Osmiyum, metaller arasındaki yoğunluk rekorunun sahibidir. Ayrıca yüksek mukavemetli bir metaldir. Osmiyum içeren alaşımlar korozyona karşı dayanıklı hale gelerek daha güçlü ve dayanıklı hale gelir. Metal aynı zamanda saf haliyle, örneğin pratik olarak yıpranmayan ve yıllarca yazmayan pahalı dolma kalemlerin yapımında da kullanılır.
Krom
Krom, kobalt ve tungsten 1913'ten beri bilim tarafından bilinmektedir ve stellit ortak adı altında birleştirilmiştir. 600 santigrat derece sıcaklıkta bile sert kalırlar.
Bu metal esas olarak Dünya'nın derin katmanlarında bulunur. Aynı zamanda mantomuzun analogları olarak kabul edilen taşlı göktaşlarında da bulunur. Yalnızca krom spinelleri endüstriyel değere sahiptir. Krom içeren birçok mineral tamamen işe yaramaz. En saf krom, konsantre sulu çözeltilerin elektrolizi veya krom sülfatın elektrolizi ile elde edilir.
Metalin çelikle kombinasyonu, mukavemetini önemli ölçüde artırır ve ayrıca oksidasyona karşı direnç sağlar. Çeliğin sünekliğini azaltmadan özelliklerini iyileştirir.
Rutenyum
Platin grubuna aittir ve asil metal olarak sınıflandırılır. Ancak onların listesinde rutenyum en az asil olarak kabul ediliyor... 1844'te bilim adamı Karl-Ernst Klaus tarafından keşfedildi. Profesörün araştırmasının sonuçlarını sürekli koklaması ve tatması dikkat çekicidir. Hatta bir keresinde keşfettiği rutenyum bileşiklerinden birinin tadına baktığında ağzı yanmıştı.
Bugün dünya rezervleri yaklaşık 5.000 tondur. Rutenyum uzun süredir araştırılıyor ancak birçok özelliği hala bilinmiyor. Sorun şu ki, rutenyumu tamamen saflaştırmanın henüz bir yolu bulunamamıştır. Hammaddelerin kirlenmesi, özelliklerinin incelenmesini engeller. Ancak doktorlar, günlük yaşamda metal kullanımının halk arasında hastalık görülme sıklığını artırabileceğinden eminler. Urallarda rutenyum-106 izotopunun salınmasının basında böyle bir yankı uyandırmasının nedeni budur. Sonuçta rutenyum-106'nın radyoaktif özellikleri var.
Aynı zamanda 2017'deki değeri beklenmedik bir şekilde tüm platin metallerini aştı.
İridyum en güçlü metaldir
En yüksek güce sahip olan iridyumdur. Evet, yoğunluk bakımından osmiyumdan daha düşüktür ancak en yüksek mukavemet katsayısına sahiptir. Aynı zamanda en nadir metal olarak da adlandırılır, ancak aslında yer kabuğundaki astatin içeriği daha da düşüktür.
İridyum çok dikkatli bir şekilde incelenmiştir. 70 yıl sonra, ana özellikleri (inanılmaz güç ve korozyon direnci) dünya çapında tanınmaya başlandı. Günümüzde birçok endüstride kullanılmaktadır. Metalin aslan payı kimya endüstrisi tarafından sömürülüyor. Geriye kalan kısım ise tıp ve mücevherat da dahil olmak üzere diğer birçok alana dağıtılıyor. İridyumun platinle birleşimi, yüksek kaliteli ve çok dayanıklı takılar oluşturur.