В каком наборе металлов содержится самый легкий самый тугоплавкий
Металлы многолики и разнообразны, одни просто плавятся в руках, а на других невозможно провести царапину – настолько они твердые. Именно сверхпрочные металлы находят применение в оружейной и космической промышленности, в электронике. Далее – рейтинг самых прочных металлов на планете.
Вольфрам
Фото: autogear.ru
Вольфрам удерживает первенство по прочности и тугоплавкости. Плавится он при температуре +3422 °C. Цвет – серебристо-серый.
Вольфрам открыл шведский химик Карл Шееле в 18 веке. Далее была получена кислота фольфрамита, из которой впоследствии был выделен вольфрам.
Применение вольфрама:
- оружейная промышленность;
- изготовление ламп накаливания;
- создание твердых сплавов;
- аэрокосмическая промышленность (делают ракетные сопла).
Вольфрам в годы Второй мировой войны не только был стратегическим материалом, но и повлиял на развитие взаимоотношений между воюющими сторонами и союзниками.
Осмий
Фото: golos.io
Этот серебристый металл блестит и немного отливает голубым. Относясь к платиновым металлам, он прочен, тверд и тугоплавок. Вместе с тем осмий хрупок. Металл устойчив ко всем агрессивным средам и механическим воздействиям.
Температура плавления +3033°C. Осмий – самый плотный материал на планете. Его атомная плотность составляет 22,61 г/куб. см. При легировании иридием, платиной и палладием, осмий может применяться, везде, где нужен твердый и долговечный металл.
Применение осмия:
- делают емкости под ядерные отходы;
- хирургия;
- электронная микроскопия;
- химическая промышленность;
- ракетная техника;
- электронная аппаратура.
Иридий
Фото: yandex.com
Этот серебристо-белый металл очень похож на платину. Отличается твердостью и тугоплавкостью. Температура плавления иридия – от +2000°C. Иридий плохо обрабатывается, так как очень тверд. Очень стоек к химической агрессии.
Иридий очень тяжел и устойчив к коррозии. В естественных условиях иридий крайне редко встречается, обычно он находится в соединениях с осмием.
Иридий соединяют с титаном, хромом и вольфрамом, чтобы повысить стойкость этих металлов к кислой среде.
Применение иридия:
- ювелирные изделия;
- изготавливают канцелярские принадлежности.
Хром
Фото: rock-cafe.info
Высокопрочный металл с голубым отливом. Встречается в естественной среде в чистом виде. Устойчив к коррозии. Хром в рейтинге устойчивости к царапинам стоит после бора, алмаза и вольфрама, входя в ТОП-5 самых твердых элементов.
Благодаря широкому распространению в природе, активно применяется в самых разных отраслях. Из этого металла делают сплавы, используемые для производства инструментов и оборудования. Хром добавляют в диетические составы. Металл находится в добавках не в чистом виде, а в форме пищевых соединений.
Применение хрома:
- медицинское и химическое оборудование;
- сплавы с железом используют для создания металлорежущих инструментов.
Рений
Фото: inzoloto.ru
Металл серебристого цвета и высокой плотности. В природе чаще встречается в соединениях с молибденитом или медью. Россия занимает третье место по залежам рения.
Температура плавления рения +2000°C. Расплавляясь, металл не теряет прочности. Рений не теряет прочности после температурных перепадов.
Применение рения:
- нефтехимическая промышленность;
- электроника и электротехника;
- при изготовлении двигателей для космических ракет и самолетов.
Тантал
Фото: inzoloto.ru
Прочен, плотен и не боится коррозии – это всё о тантале. Почти также тугоплавок как вольфрам, плавится при +3017°C. Поверхность тантала покрыта оксидной пленкой, из-за которой он отливает свинцом.
Тантал довольно пластичен и достаточно легко обрабатывается и широко применяется в металлургии. Тантал часто добавляют в жаропрочные сплавы.
Применение тантала:
- в телефонах и компьютерах;
- в автомобильной электронике;
- в ядерных реакторах;
- электронная промышленность использует тантал для создания мощных конденсаторов;
Бериллий
Фото: xlom.ru
Светло-серый металл, твердый и токсичный. Металл очень красив, но приближаются к нему только, одев средства защиты. Бериллий – канцероген и может вызывать аллергию. Вдыхание паров бериллия вызывает заболевание легких – бериллиоз.
Бериллий используют при создании легирующих сплавов. Его также добавляют в огнеупорные материалы. Достаточно добавить полпроцента бериллия в сталь, чтобы из нее получались сверхупругие пружины, способные выдержать несколько миллиардов циклов.
Применение бериллия:
- ядерная энергетика;
- аэрокосмическая отрасль;
- металлургия;
- лазерная техника.
Уран
Фото: hightech.fm
Урана много в земной коре. В обычных условиях этот металл обладает небольшой радиоактивностью. Может встречаться в чистом виде и в составе осадочных пород. Уран плотен и тяжел, ему присущи парамагнитные свойства.
Благодаря гибкости, ковкости, пластичности, уран широко применяют в самых разных производственных отраслях.
Применение урана:
- создание ядерного оружия;
- ядерные реакторы.
Титан
Фото: povarolga.ru
Это крайне прочный металл, его удельная прочность почти вдвое больше, чем у легированной стали. Он тугоплавок, стойко переносит нагрев и истирание. Особенно часто титан легируют углеродом и железом.
Из титана получаются очень твердые и легкие конструкции. Именно поэтому этот металл так популярен в авиа- и судостроении. Металл обладает исключительной коррозионной стойкостью.
Применение титана:
- военная промышленность;
- медицина;
- ракетостроение и многое другое.
Благодаря сверхпрочным металлам стали возможны многие научно-технические достижения, без которых человечество сегодня уже не представляет своего существования. Подписывайтесь на наш канал, чтобы знать всех лидеров ТОПов.
Источник
Металлы в обыденной жизни стали применять в древности. Медь была первым элементом, который начал использовать человек, так как в природе её было просто найти, и она легко обрабатывалась. Неслучайно археологами найдены многочисленные предметы, сделанные из меди. В ходе своего развития люди научились делать сплавы, из которых изготавливались орудия труда, а затем и оружие. В наши дни проводятся исследования для выявления прочнейших металлов. Давайте узнаем больше о свойствах и использовании десяти самых прочных металлов в мире.
10. Титан
Его называют металлом будущего, поскольку окончательное его место в жизни людей пока не определено. Человек быстро оценил его лучшие качества. Титан лёгкий и высокопрочный, устойчивый к высоким температурам, отличается низкой плотностью, стойкостью к коррозии. Сферы применения: авиационная техника и ракетная отрасль, судостроение. Титановые сплавы имеют большие перспективы применения, но сдерживаются его высокой стоимостью и недостаточной распространённостью.
9. Уран
Наиболее распространенный металл, отличается большой прочностью, в привычных условиях слабо радиоактивен. Обнаружение учёными урана считается открытием планетарного масштаба. Наделен парамагнитными свойствами, гибкий, ковкий и относительно пластичный, благодаря таким качествам нашёл применение в разнообразных производственных сферах: является основой для ядерного оружия, соединения урана используются в производстве стекол, в качестве красителей.
8. Вольфрам
Характеризуется высокой тугоплавкостью, также принадлежит к прочнейшим металлам на планете Земля. Являясь твёрдым элементом бело-серого цвета с характерным блеском, вольфрам высокопрочный, тугоплавкий, устойчив к воздействию кислотной и щелочной среды. Наделен ковкостью, при повышении температур W саморазогревается, а также растягивается в тоненькую нить, используемую в лампах.
7. Рений
Парамагнитный рений, один из более «тяжёлых» элементов высокой плотности (21.03 г/см3). На земле RE существует в чистом виде, особенно значительно содержание в виде примеси в молибдените до 0,5%. Ярко выраженными свойствами RE считаются высочайшая прочность, жаростойкость, характеризуется тугоплавкостью, стойкостью к окислению, пластичностью, малой коррозией при воздействии многих химических веществ. Рений — дорогостоящий металл. Сферы применения многообразны: электроника, ракетостроение, авиастроение (например, производство запчастей для сверхзвуковых истребителей), металлургическая отрасль, медицина, судостроение.
6. Осмий
Металл серебристо-светлой окраски, отливающий голубизной. Входя в группу платиноидов, считается одним из более плотных элементов. Характеризуется твёрдостью. Os является хрупким металлом, но при этом характеризуется устойчивостью к механическому воздействию и влиянию кислой среды. Учёными засвидетельствовано присутствие осмия в металлических метеоритах. Образуя идеальный состав с другими элементами, получил широкое использование в медицине, электронике, химии и нефтехимии, ракетостроении, нашёл широкое применение при производстве ручек.
5. Бериллий
Металл серого цвета с серебристым оттенком, приобретающий при соприкосновении с воздухом матовый оттенок по причине образования оксидной плёнки. Металл, характеризующийся твёрдостью, высоко токсичный. В отличие от других металлов прекрасно проводит тепло и характеризуется низким электрическим сопротивлением. Обладая уникальными свойствами, Be получил применение в авиакосмической области, ракетостроении, ядерной энергетике, металлургической промышленности, атомной энергетике, лазерной технике. Учитывая высокую твёрдость Ве, его применяют для получения легирующих сплавов, материалов, отличающихся своими огнеупорными качествами.
4. Хром
Хром – металл бело-голубого цвета. Характеризуется высокой прочностью, твёрдостью, ярко выраженными магнитными свойствами, не подвергается водородному охрупчиванию, стойкий к влиянию кислотной и щелочной среды. Его используют, создавая различные сплавы, а те в свою очередь востребованы для изготовления медоборудования. Кроме того, Cr применяется при синтезе искусственных рубинов, соли хрома четырехвалентного используют для сохранения древесины и дубления кож.
3. Тантал
Тантал входит в тройку прочнейших элементов на земле. Его характеризуют серо-металлический цвет с серебристым блеском, высокая твёрдость и атомная плотность. Образующаяся сверху оксидная плёнка придаёт ему свинцовый отлив. Несмотря на высокую твёрдость и прочность, это металл характеризуется пластичностью, и по такому качеству сравним с золотом. Металл тугоплавкий, стойкий к коррозии и окислению. Нашел активное применение в металлургии, строительстве энергетических установок, химической отрасли.
2. Рутений
Имя 2-го по прочности металла на древнем языке означает – Россия. Металл имеет серебристый цвет, относится к платиноидам, содержится в тканях мышц у всех живущих на земле существ. Высокопрочный металл, твёрдый, тугоплавкий, обладает стойкостью к воздействию химических веществ, способен образовывать комплексные соединения. Рутений используется в космической отрасли, медицине, электронике, в качестве добавки, придающей золоту чёрный цвет.
1. Иридий
Лидером среди всех металлов, обладающих высокой прочностью, считается Иридий. Твёрдый и тугоплавкий элемент серо-белого цвета принадлежит к платиноидам. Сегодня на поверхности Земли почти не встречается, но нередко встречается в соединениях с осмием. По причине твердости воздействие на металл затруднено, а значит и обработка, стоек под влиянием химических веществ. Его значение в обыденной жизни весьма велико. Иридий используется для придания таким металлам, как титан, хром и вольфрам лучшей устойчивости к влиянию кислотной и щелочной среды. Применяется для изготовления термопар, топливных баков, термоэлектрических генераторов, в медицине, нашёл широкое применение для сплавов с платиной у ювелиров.
Источник
Почти все металлы при нормальных условиях представляют собой твердые вещества. Но при определенных температурах они могут изменять свое агрегатное состояние и становиться жидкими. Давайте узнаем, какая температура плавления металла самая высокая? Какая самая низкая?
Температура плавления металлов
Большая часть элементов периодической таблицы относится к металлам. В настоящее время их насчитывается примерно 96. Всем им необходимы разные условия, чтобы превратиться в жидкость.
Порог нагревания твердых кристаллических веществ, превысив который они становятся жидкими, называется температурой плавления. У металлов она колеблется в пределах нескольких тысяч градусов. Многие из них переходят в жидкость при относительно большом нагревании. Благодаря этому они являются распространенным материалом для производства кастрюль, сковородок и других кухонных приборов.
Средние температуры плавления имеют серебро (962 °С), алюминий (660,32 °С), золото (1064,18 °С), никель (1455 °С), платина (1772 °С) и т.д. Выделяют также группу тугоплавких и легкоплавких металлов. Первым, чтобы превратиться в жидкость, нужно больше 2000 градусов Цельсия, вторым – меньше 500 градусов.
К легкоплавким металлам обычно относят олово (232 °C), цинк (419 °C), свинец (327 °C). Однако у некоторых из них температуры могут быть еще ниже. Например, франций и галлий плавятся уже в руке, а цезий можно греть только в ампуле, ведь от кислорода он воспламеняется.
Самые низкие и высокие температуры плавления металлов представлены в таблице:
Тугоплавкие | Легкоплавкие | ||
Вольфрам | 3422 °C | Ртуть | -38,87 °C |
Рений | 3186 °C | Галлий | 26,79 °C |
Тантал | 3017 °C | Франций | 27 °C |
Осмий | 3033 °C | Цезий | 28,5 °C |
Молибден | 2623 °C | Рубидий | 39,31 °C |
Ниобий | 2477 °C | Калий | 63,5 °C |
Иридий | 2466 °C | Натрий | 97,8 °C |
Вольфрам
Самая высокая температура плавления – у металла вольфрама. Выше него по этому показателю стоит только неметалл углерод. Вольфрам представляет собой светло-серое блестящее вещество, очень плотное и тяжелое. Он кипит при 5555 °C, что почти приравнивается к температуре фотосферы Солнца.
При комнатных условиях он слабо реагирует с кислородом и не подвергается коррозии. Несмотря на свою тугоплавкость, он довольно пластичен и поддается ковке уже при нагревании до 1600 °C. Эти свойства вольфрама используют для нитей накаливания в лампах и кинескопах электродов для сварки. Большую часть добытого металла сплавляют со сталью, чтобы повысить ее прочность и твердость.
Широкое применение вольфрам имеет в военной сфере и технике. Он незаменим для изготовления боеприпасов, брони, двигателей и наиболее важных частей военного транспорта и самолетов. Из него также делают хирургические инструменты, ящики для хранения радиоактивных веществ.
Ртуть
Ртуть – единственный металл, температура плавления которого имеет минусовое значение. К тому же это один из двух химических элементов, простые вещества которых при нормальных условиях, существуют в виде жидкостей. Интересно, что кипит металл при нагревании до 356,73 °C, а это намного выше температуры его плавления.
Имеет серебристо-белый цвет и ярко выраженный блеск. Она испаряется уже при комнатных условиях, конденсируясь в небольшие шарики. Металл очень токсичен. Он способен накапливается во внутренних органах человека, вызывая болезни головного мозга, селезенки, почек и печени.
Ртуть – один из семи первых металлов, о которых узнал человек. В Средние века она считалась главным алхимическим элементом. Несмотря на ядовитость, когда-то ее применяли в медицине в составе зубных пломб, а также как лекарство от сифилиса. Сейчас ртуть почти полностью исключили из медицинских препаратов, но широко используют ее в измерительных приборах (барометрах, манометрах), для изготовления ламп, переключателей, дверных звонков.
Сплавы
Чтобы изменить свойства того или иного металла, его сплавляют с другими веществами. Так, он может не только приобрести большую плотность, прочность, но и снизить или повысить температуру плавления.
Сплав может состоять из двух или больше химических элементов, но хотя бы один из них должен быть металлом. Такие «смеси» очень часто используют в промышленности, ведь они позволяют получить именно те качества материалов, которые необходимы.
Температура плавления металлов и сплавов зависит от чистоты первых, а также от пропорций и состава вторых. Для получения легкоплавких сплавов чаще всего используют свинец, ртуть, таллий, олово, кадмий, индий. Те, в составе которых находится ртуть, называются амальгамами. Соединение натрия, калия и цезия в соотношении 12%/47%/41% становится жидкостью уже при минус 78 °C , амальгама ртути и таллия – при минус 61°C. Самым тугоплавким материалом является сплав тантала и карбидов гафния в пропорциях 1:1 с температурой плавления 4115 °C.
Источник
На чтение 4 мин.
Металл с давних времён используются человеком в различных сферах деятельности. Чтобы получить качественное металлическое изделие, важно подобрать хороший материал, оценивая при этом его характеристики. Важный параметр — тугоплавкость. Для изготовления некоторых изделий подходят только самые тугоплавкие металлы.
Кольца из вольфрама
Исторические сведения
Прежде чем изучать характеристики самых тугоплавких металлов в мире следует ознакомиться с их историей открытия. Металлообработка известна человеку несколько тысяч лет. Однако активное получение тугоплавких металлов началось только со второй половины 19 века.
Изначально они использовались только в электротехнике. С появлением новых технологий в строении самолётов, машин, поездов и ракет детали с высоким показателем плавления начали использоваться активнее. Пик популярности заготовок, выдерживающих температуры более 1000 градусов, пришёлся на середину 20 века.
Определение
Тугоплавкий металл — отдельный класс, к которому относятся металлические заготовки, выдерживающие воздействие критически высоких температур. Обычно у представителей этого класса температура плавления более 1600 градусов, что считается точкой плавления железа. К ним относят благородные сплавы. Их ещё называют представителями платиновой группы.
Виды
Виды металлов и сплавов, обладающие устойчивостью к повышенным температурам:
- Вольфрам. Впервые о нем узнали в 1781 году. Чтобы расплавить, его потребовалось разогреть до 3380 градусов. Вольфрам считается самым тугоплавким. Изготавливается он из порошка, который обрабатывается химическим способом. Сначала смесь разогревается, а затем подвергается давлению. На выходе получаются спрессованные заготовки.
- Ниобий. Плавится при 2500 градусах. Обладает высокой теплопроводностью, обрабатывается не так сложно, как вольфрам. Изготавливается из порошка, который запекают и обрабатывают с помощью высокого давления. Из ниобия делают проволоку, трубы и ленту.
- Молибден. Визуально его можно спутать с вольфрамом. Изготавливается он из порошка при запекании и воздействии давлением. Как и вольфрам обладает парамагнетическими свойствами. Используется в радиоэлектронике, изготовлении промышленного оборудования, печей и электродов.
- Тантал. Плавится при 3000 градусах. Чтобы сделать проволоку из тантала или закалить материал, его не нужно нагревать до критических температур. Используется для изготовления элементов в радиоэлектронике (конденсаторы, пленочные резисторы). Популярен в ядерной промышленности.
- Рений. Материал, который ученые открыли позже остальных. Найти его можно в медной и платиновой руде. Используется на промышленном производстве, как легирующая добавка.
К материалам с высокими температурами плавления относится и хром. Благодаря своим уникальным характеристикам он применяется в различных сферах промышленности. Обладает повышенной устойчивостью к критическим температурам и коррозийным процессам. Однако стоит учитывать его хрупкость.
Тантал
Свойства
Чтобы понимать, где лучше использовать материал, нужно знать свойства тугоплавких металлов. Из них изготавливаются детали для промышленного оборудования, техники и электроники. Характеристики тяжелых тугоплавких металлов будут описаны ниже.
Физические свойства
Характеристики:
- Плотность — до 10000 кг/м3. У вольфрама этот показатель достигает 19000 кг/м3.
- Средняя температура плавления — 2500 градусов по Цельсию. Самая высокая температура плавления металла у вольфрама — 3390 градусов.
- Удельная теплоёмкость — 400 Дж.
Тугоплавкие предметы не выдерживают ударов и падений.
Химические свойства
Химические свойства:
- Это твердые вещества, обладающие высокой химической активностью.
- Прочная межатомная структура.
- Сопротивляемость длительному воздействию кислот и щелочей.
- Высокий показатель парамагнитности.
Эти материалы имеют некоторые недостатки. Главным из них является трудный процесс обработки и изготовления продукции из него.
Применение
Изначально тугоплавкие металлы использовались при изготовлении конденсаторов и транзисторов для радиоэлектроники. Количество их сфер применения увеличилось только к середине 20 века. Промышленной комплекс расширился до изготовления деталей для станков, автомобилей, самолётов и ракет.
Сплавы, выдерживающие воздействие критических температур, начали использоваться для изготовления посуды. Тугоплавкие металлы применяются в процессе производства строительных и соединительных материалов. Из них делают детали для бытовых приборов и электроники.
Самым тугоплавким считается вольфрам. Его температура плавления в 3390 градусов превышает показатели других материалов. Однако нельзя забывать про то, что при падении вольфрамовой детали с высоты, она треснет или разобьётся на отдельные части.
Остальные материалы с высоким показателем плавления, немногим отличаются от вольфрама. Используются в машиностроении, кораблестроении, ядерной энергетики, изготовлении промышленного оборудования. Их разработка и исследование продолжается и по сей день.
Источник