Самый плотный элемент таблицы менделеева. Самое тяжелое вещество во вселенной. Где содержится иридий

Человечеству известны многие виды металлов, которые позволяют сегодня производить качественные инструменты, детали для машин, технику, транспортные средства и много других нужных и полезных вещей. Есть невероятно легкие металлы, прочные, дорогостоящие, а существуют и самые тяжелые металлы. И, многие, думая, что таковым является ртуть, очень заблуждаются. На звание «самый тяжелый металл в мире» могут равноправно претендовать металлы из платиновой группы – осмий (атомный номер 76) и иридий (атомный номер 77). Они оба обладают высочайшей плотностью, которая равняется 22,6 г/см3. Ученые считают, что их масса примерно одинакова, а имеющиеся при вычислениях погрешности позволяют на вопрос, какой металл самый тяжелый, ответить, что оба этих металла вполне могут считаться наиболее тяжелыми.

Иридий: открытие, особенности, применение

Этот самый тяжелый металл на Земле открыл ученый из Англии Смитсон Теннат в 1803г. Уже канули в прошлое несколько столетий от момента открытия платины. Именно из этого белого металла в начале девятнадцатого столетия физикам удалось выделить палладий и родий. А Теннат нашел в осадках металла еще два элемента – иридий и осмий. В переводе с древнегреческого иридий означает «радуга».

Это металл серебристо-белого цвета, который является не только тяжелым, но и довольно прочным. Обнаруженный иридий уникален даже для наших времен, поскольку в коре Земли его совсем немного. Данного металла за год можно произвести не более 1000 кг. Чаще всего иридий обнаруживают в тех местах, где падали метеориты. Ученые утверждают, что серебристо-белого цвета металл мог быть более распространенным металлом на поверхности нашей планеты, но виной небольших его месторождений является немалая атомарная масса, которая, якобы продавливала породу, продвигая металл ближе к ядру Земли.

Иридий довольно сложен в обработке, а также химически инертен. Если поместить кусочек такого металла в смесь азотной и соляной кислоты, то ничего не произойдет. В промышленности широкое применение нашел изотоп иридия «192m2», используемый в качестве источника электрической энергии. Металл широко используется и в палеонтологии – с его помощью ученые определяют возраст найденных в Земле артефактов. Также иридий может применяться для нанесения покрытий на другие металлы, однако из-за сложности в обработке данного металла сделать это довольно трудно. На помощь приходит химический способ, который позволяет добиваться равномерного нанесения покрытия из иридия на другие металлы и керамические изделия.

Осмий: открытие, особенности, применение

Осмий – это тоже самый тяжелый металл в таблице Менделеева. Оловянно-белый с голубым оттенком металл открыл Смитсон Теннат год спустя после обнаружения иридия в платине. Когда платину растворили в «царской водке», то в осадке ученый и обнаружил этот элемент, который является довольно редко используемым и дорогостоящим металлом, но при этом невероятно полезным.

Осмий, как и предыдущий выявленный металл, обработке почти не поддается. Он по большей части содержится в метеоритах, но и на нашей планете можно встретить крупные месторождения (например, они существуют в России, США и ЮАР). Отличительной особенностью осмия является неприятный запах, в котором можно уловить одновременно запах чеснока и хлора. Поэтому с древнегреческого название «осмий» означает «запах».

Как правило, используется осмий для изготовления лампочек накаливания или других приборов, требующих применения тугоплавких материалов. Может применяться в качестве катализатора в процессе изготовления аммиака. Высокая прочность осмия позволяет использовать его для изготовления хирургических инструментов. Чтобы определить настоящий возраст метеорита железной породы, используют изотоп осмия 187. Естественным месторождением осмия может «похвастаться» Казахстан. Но за грамм такого металла, добытого с данного месторождения, покупателю придется выложить не меньше 10000 долларов, а все потому, что металл этот довольно редкий.

Можно отметить, что это какое-то невероятное стечение обстоятельств, что столь тяжелые и редкие металлы встречаются в одном сплаве. А чтобы разлучить эти материалы, сделав их отдельными металлами, которые можно использовать в различных отраслях, придется уделить процессу немало сил и времени.

Для того чтобы определить, какой самый тяжелый металл в мире, нужно рассмотреть двух основных претендентов на это звание, а именно - осмий и иридий. Два самых плотных элемента таблицы Менделеева занимают в ней, соответственно, места под номерами 76 и 77. Плотность данных металлов составляет, исходя из их свойств, 22,6 грамма на кубический сантиметр.

Чтобы понять, что же собой представляет самый тяжелый металл, можно сравнить обыкновенную пробку с пробкой, изготовленной из любого претендента на звание «Самый тяжелый металл в мире». Так, чтобы привести весы в равновесие, понадобится чуть более ста обыкновенных пробок, в то время как они должны будут уравновесить всего лишь одну, выполненную из осмия или иридия.

Оба металла были открыты в начале XIX века. Их открытие приписывают ученому С. Теннанту, который в 1804 году проводил анализ осадков, полученных в результате обработки платиновых самородков «царской водкой» (одна часть азотной и три части В изучаемом осадке он и выявил два химических элемента, которым присвоил названия осмия и иридия. Иридий получил свое название от греческого слова, обозначающего радугу. Это связано с тем, что соли данного элемента изменяют окраску в зависимости от условий.

Исследования были продолжены К. Клаусом, который, начиная с 1841 г, получил финансирование на проведение исследований остатков обработки самородной платины с целью получения дополнительных порций этого драгоценного металла. Поставленная цель так и не была достигнута, однако в процессе работы ученый решил провести тщательное изучение остаточных элементов.

Причина, по которой сложно определить, какой самый из этих двух элементов, заключается в том, что разница в плотности составляет сотую часть грамма. Ситуация усугубляется тем, что самородных элементов в природе не существует.

Добывают самый тяжелый металл из самородков, которые представляют собой соединение рутения, осмия, платины, палладия и самого иридия. Полученный элемент представляет собой порошкообразное вещество, которое можно ковать при очень высоких температурах. В то же время иридий является так называемым «платиновым металлом», что определяет некоторые его свойства, среди которых полная невосприимчивость к кислотам их смесям. К примеру, взаимодействие с «царской водкой» не приводит к каким-либо последствиям. Иридий растворяется только в некоторых щелочных смесях, к примеру, в дисульфате калия.

Для чего же используют самый тяжелый металл? Из него изготавливают тигли, которые идеально подходят для работы в лабораторных условиях, а также специальный вид мундштука, который применяют для получения тугоплавкого стекла. Его также можно встретить в дорогих перьевых ручках и в стержнях шариковых ручек. К тому же, в связи со снижением себестоимости, иридий стали применять в автомобилестроении, где он широко используется в изготовлении свечей зажигания. Следует отметить, что полученные свечи имеют высокую стоимость, однако их изготовление оправдывает себя, поскольку в результате получают очень долговечные и надежные комплектующие.

Современные цены на этот самый тяжелый металл составляют 35 американских долларов за грамм иридия.

Самые тяжелые металлы в мире

Осмий на сегодня определён как самое тяжёлое вещество на планете. Всего один кубический сантиметр этого вещества весит 22.6 грамма. Он был открыт в 1804 году английским химиком Смитсоном Теннантом, при растворении золота в После в пробирке остался осадок. Это произошло из-за особенности осмия, он нерастворим в щелочах и кислотах.

Самый тяжёлый элемент на планете

Представляет собой голубовато-белый металлический порошок. В природе встречается в виде семи изотопов, шесть из них стабильны и один неустойчив. По плотности немного превосходит иридий, который имеет плотность 22,4 грамма на кубический сантиметр. Из обнаруженных на сегодня материалов, самое тяжёлое вещество в мире - это осмий.

Он относится к группе таких как лантан, иттрий, скандий и других лантаноидов.

Дороже золота и алмазов

Добывается его очень мало, порядка десяти тысяч килограмм в год. Даже в наиболее большом источнике осмия, Джезказганском месторождении, содержится порядка трёх десятимиллионных долей. Биржевая стоимость редкого металла в мире достигает порядка 200 тысяч долларов за один грамм. При этом максимальная чистота элемента в процессе очистки около семидесяти процентов.

Хотя в российских лабораториях удалось получить чистоту 90,4 процента, но количество металла не превышало нескольких миллиграмм.

Плотность материи за пределами планеты Земля

Осмий, бесспорно, является лидером самых тяжёлых элементов нашей планеты. Но если мы обратим свой взор в космос, то нашему вниманию откроется множество веществ более тяжёлых, чем наш «король» тяжёлых элементов.

Дело в том, что во Вселенной существуют условия несколько другие, чем на Земле. Гравитация ряда настолько велика, что вещество неимоверно уплотняется.

Если рассмотреть структуру атома, то обнаружится, что расстояния в межатомном мире чем-то напоминают видимый нами космос. Где планеты, звезды и прочие находятся на достаточно большой дистанции. Остальное же занимает пустота. Именно такую структуру имеют атомы, и при сильной гравитации эта дистанция достаточно сильно уменьшается. Вплоть до «вдавливания» одних элементарных частиц в другие.

Нейтронные звезды - сверхплотные объекты космоса

В поисках за пределами нашей Земли мы сможем обнаружить самое тяжёлое вещество в космосе на нейтронных звёздах.

Это достаточно уникальные космические обитатели, один из возможных типов эволюции звёзд. Диаметр таких объектов составляет от 10 до 200 километров, при массе равной нашему Солнцу или в 2-3 раза больше.

Это космическое тело в основном состоит из нейтронной сердцевины, которая состоит из текучих нейтронов. Хотя по некоторым предположениям учёных она должна находиться в твёрдом состоянии, достоверной информации на сегодня не существует. Однако известно, что именно нейтронные звезды, достигая своего передела сжатия, впоследствии превращаются в с колоссальным выбросом энергии, порядка 10 43 -10 45 джоулей.

Плотность такой звезды сравнима, к примеру, с весом горы Эверест, помещённой в спичечный коробок. Это сотни миллиардов тонн в одном кубическом миллиметре. К примеру, чтобы стало более понятно, насколько велика плотность вещества, возьмём нашу планету с её массой 5,9×1024 кг и «превратим» в нейтронную звезду.

В результате, чтобы сравнялась с плотностью нейтронной звезды, её нужно уменьшить до размеров обычного яблока, диаметром 7-10 сантиметров. Плотность уникальных звёздных объектов увеличивается с перемещением к центру.

Слои и плотность вещества

Наружный слой звезды представлен собой в виде магнитосферы. Непосредственно под ней плотность вещества уже достигает порядка одной тонны на сантиметр кубический. Учитывая наши знания о Земле, на данный момент, это самое тяжёлое вещество из обнаруженных элементов. Но не спешите с выводами.

Продолжим наши исследования уникальных звёзд. Их называют также пульсарами, из-за высокой скорости вращения вокруг своей оси. Этот показатель у различных объектов колеблется от нескольких десятков до сотен оборотов в секунду.

Проследуем далее в изучении сверхплотных космических тел. Затем следует слой, который имеет характеристики металла, но, скорее всего, он похож по поведению и структуре. Кристаллы намного меньше, чем мы видим в кристаллической решётке Земных веществ. Чтобы выстроить линию из кристаллов в 1 сантиметр, понадобится выложить более 10 миллиардов элементов. Плотность в этом слое в один миллион раз выше, чем в наружном. Это не самое тяжёлое вещество звезды. Далее следует слой, богатый нейтронами, плотность которого в тысячу раз превышает предыдущий.

Ядро нейтронной звезды и его плотность

Ниже находится ядро, именно здесь плотность достигает своего максимума - в два раза выше, чем вышележащий слой. Вещество ядра небесного тела состоит из всех известных физике элементарных частиц. На этом мы достигли конца путешествия к ядру звезды в поисках самого тяжёлого вещества в космосе.

Миссия в поисках уникальных по плотности веществ во Вселенной, казалось бы, завершена. Но космос полон загадок и неоткрытых явлений, звёзд, фактов и закономерностей.

Чёрные дыры во Вселенной

Следует обратить внимание, на то, что сегодня уже открыто. Это чёрные дыры. Возможно, именно эти загадочные объекты могут быть претендентами на то, что самое тяжёлое вещество во Вселенной - их составляющая. Обратите внимание, что гравитация чёрных дыр настолько велика, что свет не может её покинуть.

По предположениям учёных, вещество, затянутое в область пространства времени, уплотняется настолько, что пространства между элементарными частицами не остаётся.

К сожалению, за горизонтом событий (так называется граница, где свет и любой объект, под действием сил гравитации, не может покинуть чёрную дыру) следуют наши догадки и косвенные предположения, основанные на выбросах потоков частиц.

Ряд учёных предполагают, что за горизонтом событий смешиваются пространство и время. Существует мнение, что они могут являться «проходом» в другую Вселенную. Возможно, это соответствует истине, хотя вполне возможно, что за этими пределами открывается другое пространство с совершенно новыми законами. Область, где время поменяется «местом» с пространством. Местонахождение будущего и прошлого определяется всего лишь выбором следования. Подобно нашему выбору идти направо или налево.

Потенциально допустимо, что во Вселенной существуют цивилизации, которые освоили путешествия во времени через чёрные дыры. Возможно, в будущем люди с планеты Земля откроют тайну путешествий сквозь время.

Этот базовый список из десяти элементов является самым "тяжёлым" по плотности на один кубический сантиметр. Однако обратите внимание, что плотность - это не масса, она просто показывает, насколько плотно упакована масса тела.

Теперь, когда мы это понимаем, давайте взглянем на самые тяжёлые во всей известной человечеству вселенной.

10. Тантал (Tantalum)

Плотность на 1 см³ - 16,67 г

Атомный номер тантала - 73. Этот сине-серый металл является очень твёрдым, а также имеет супервысокую температуру плавления.

9. Уран (Uranium)


Плотность на 1 см³ - 19,05 г

Обнаруженный в 1789 году немецким химиком Мартином Генрихом Клапортом (Martin H. Klaprot), металл стал настоящим ураном лишь почти сто лет спустя, в 1841 году, благодаря французскому химику Эжену Мелькиору Пелиго.

8. Вольфрам (Wolframium)


Плотность на 1 см³ - 19,26 г

Вольфрам существует в четырёх различных минералах, а также является самым тяжёлым из всех элементов, играющих важную биологическую роль.

7. Золото (Aurum)


Плотность на 1 см³ - 19,29 г

Говорят, деньги на деревьях не растут, чего не скажешь о золоте! Небольшие следы золота были обнаружены на листьях эвкалиптовых деревьев.

6. Плутоний (Plutonium)


Плотность на 1 см³ - 20,26 г

Плутоний демонстрирует красочное состояние окисления в водном растворе, а также может спонтанно изменять состояние окисления и цвета! Это настоящий хамелеон среди элементов.

5. Нептуний (Neptunium)

Плотность на 1 см³ - 20,47 г

Названный в честь планеты Нептун, он был обнаружен профессором Эдвином Макмилланом (Edwin McMillan) в 1940 году. Он также стал первым обнаруженным синтетическим трансурановым элементом из семейства актиноидов.

4. Рений (Rhenium)

Плотность на 1 см³ - 21,01 г

Название этого химического элемента происходит от латинского слова "Rhenus", что означает "Рейн". Он был обнаружен Вальтером Ноддаком (Walter Noddack) в Германии в 1925 году.

3. Платина (Platinum)

Плотность на 1 см³ - 21,45 г

Один из самых драгоценных металлов в этом списке (наряду с золотом), и используется для изготовления практически всего. В качестве странного факта: вся добытая платина (до последней частицы) могла бы поместиться в гостиной среднего размера! Не так много, на самом деле. (Попробуйте поместить в неё всё золото.)

2. Иридий (Iridium)


Плотность на 1 см³ - 22,56 г

Иридий был обнаружен в Лондоне в 1803 году английским химиком Смитсоном Теннантом (Smithson Tennant) вместе с осмием: элементы присутствовали в природной платине в качестве примесей. Да, иридий был обнаружен чисто случайно.

1. Осмий (Osmium)


Плотность на 1 см³ - 22,59 г

Не существует ничего более тяжёлого (на один кубический сантиметр), чем осмий. Название этого элемента происходит от древнегреческого слова "osme", что означает "запах", поскольку химические реакции его растворения в кислоте или воде сопровождаются неприятным, стойким запахом.