Металл серого цвета тяжелый

Обновлено: 17.05.2024

Всего в мире насчитывается 94 вида металлов, различающихся по пластичности, ковкости, электропроводности, прочности. Ниже мы представим «двадцатку» самых твердых и перечислим их уникальные особенности.

Иридий

Это самый твердый металл на планете. Он почти не поддается обработке, но это не мешает его использованию в разных сферах промышленности. Из иридия делают комплектующие к ракетам и автомобильные детали. Его открыл в начале девятнадцатого века английский химик. Самый твердый в природе металл имеет следующие характеристики:

температура плавления — 2 466 градусов;
бело-серебристый окрас;
температура кипения — 4 428 градусов.

В природе встречается мало иридия. Ученые предполагают, что его залежи располагаются ближе к ядру Земли.

Рутений

Металл серебристого оттенка, открытый русским химиком в 1844 году, полностью инертен. Он относится к платиновой группе и является самым редким на земле. Ученые установили, что всего в мире не более пяти тысяч тонн рутения. В году удается добывать до 18 тонн. Из-за сравнительно большой цены рутений почти не применяют в промышленности, но его выбирают:

для каталитических реакций;
защиты титана от коррозии;
создания устойчивого сплава с платиной.

Высокопрочный тугоплавкий металл позволяет образовывать сложные химические соединения. Он придает золоту черный оттенок и применяется в аэрокосмической сфере.

Тантал

Открыт химиком из Швеции в 1804 году. Но выделить в чистом виде его смогли лишь через 120 лет и в Германии. Залежи редкого металла можно найти на западе Австралии. Сплавы с танталом не боятся попадания в агрессивную среду. Материал используют в авиакосмической и электронной промышленности, для создания атомной энергии, в составе медицинских протезов. Его считают самым плотным в мире — гарантировано высочайшее сопротивление коррозии.

Хром

Самый твердый и блестящий металл, который не боится кислотно-щелочного влияния, имеет голубоватый оттенок. Залежи хрома можно найти в Казахстане, Африке, на территории РФ. Открыт он был в России в 1763 году на Северном Урале.

Хром имеет высокую температуру плавления — до 1 856 градусов. Его добывают из кимберлита. По распространенности на планете занимает 22 позицию. На производство металлических сплавов приходится до 85 % запасов хрома. Используют его и в машиностроении, при проведении научных исследований, в синтезе искусственных рубинов.

Бериллий

Твердый металл, открытый французскими химиком в 1798 году, имеет серебристо-белый оттенок. Бериллий — высокотоксичный, может спровоцировать аллергические реакции. К нему нельзя приближаться без средств защиты. Но зато металл подходит для упрочнения стали — достаточно добавить 0,5 %, чтобы изделия выдерживали температуру красного каления. Бериллий выбирают для создания огнеупорных материалов, реактивного топлива. Из него создают экраны для аэрокосмической промышленности.

Осмий

Этот тугоплавкий и твердый металл был открыт в Великобритании в 1803 году. Он включен в платиновую группу и не боится агрессивного воздействия. Осмий используется в медицине при производстве кардиостимуляторов, легочных клапанов, в военном деле и химической промышленности. Это самый тяжелый и твердый металл в таблице Менделеева. Он плохо поддается обработке.

Рений

Один из самых редких тугоплавких металлов высокой прочности на планете. Его открыли в 1925 году химики из Германии, но первое предположение о существовании этого элемента высказывал еще Д.И. Менделеев в конце девятнадцатого века. Количество ежегодной добычи металла сейчас достигает сорока тонн. Его используют для производства катализаторов, самоочищающихся электрических контактов. Температура плавления достигает 2 000 градусов Цельсия. Металл находит применение в авиационных и ракетных двигателях.

Вольфрам

Серебристо-серый цвет и высокая тугоплавкость этого металла определяют сферы его применения. Вольфрам был открыт в 1781 году шведским химиком. Его используют для изготовления элементов накаливания, хирургических инструментов, контейнеров для хранения радиоактивных материалов. Этот металл плавится при температуре до 3422 градусов Цельсия. Способность сохранять эксплуатационные свойства при экстремально высоких температурах сделала вольфрам востребованным в военной промышленности.

Уран

Один из наиболее твердых металлов в мире был открыт в 1840 году, но о его высоких радиоактивных свойствах узнали только через 56 лет. Французский химик Беккерель потратил годы на исследование уранового излучения.

Залежи этого элемента в природе очень велики. Урановую руду активно добывают в Казахстане, Австралии, разных регионах России. Запасы радиоактивного элемента природного происхождения распространены в земной коре.

Титан

Это самый легкий и твердый металл из всех в мире. Титан удалось получить лишь в 1825 году шведским химиком. Его отличают серебристо-белый оттенок, высокая стойкость к механическим и коррозийным воздействиям. К другим свойствам относятся:

температура плавления — до 1 668 градусов Цельсия;
низкая электропроводность;
высокая прочность на разрыв.

Титан выступает в роли легирующего элемента во многих сплавах, применяется в судостроительной отрасли и аэрокосмической промышленности, в медицине и машиностроении. Он содержится в виде оксидов в большей части магматических пород.

Родий

В ТОП самых твердых металлов входит и родий — самый дорогой из платиновой группы. Он имеет голубовато-серебристый оттенок. Родий — благородный металл с холодным, аристократическим блеском. Он содержится в никелевых и платиновых рудах, распространен в Южной Америке.

До 81 % всех запасов направляют на изготовление каталитических фильтров-нейтрализаторов. Родий устойчив кфизическому воздействию. Механическая обработка возможна только при нагревании до 810-900 градусов Цельсия. Серная кислота и раскаленная царская водка не способны растворить этот металл. Родий легко сплавляется с другими платиноидами.

Палладий

Благородный металл серебристого цвета из платиновой группы. Крупнейшие месторождения находятся в Норильске (Россия), на Аляске, в Австралии, Африке и Канаде.

Палладий используют для производства искусственных волокон, постоянных магнитов, электрических контактов в приборах. Это ковкий, тягучий металл, который не тускнеет на воздухе. Редкий элемент был открыт английским химиком в 1803 году — его обнаружили в самородной платине. Температура плавления составляет 1 554 градуса Цельсия.

Железо

Уникальный ковкий металл, составляющий большую часть ядра нашей планеты. Это наиболее распространенный элемент земной коры. Железо в чистом виде — довольно пластичный металл серебристо-серого цвета, который используется в разных направлениях промышленности. Он имеет малую стоимость. К характеристикам относятся:

плотность — 7,84 г/см3;
температура кипения — 2 862 градуса Цельсия;
температура плавления — 1 538 градусов Цельсия.

Сталь

Высокая твердость сплава железа с углеродом, устойчивость к коррозийному воздействию позволяют использовать разные марки инструментальной стали в промышленности. Это самый твердый металл для ножа, из которого делают сверла и другие части инструментов, механизмы для строительной сферы. Легированная высокоуглеродистая сталь относится к наиболее твердым. Помимо железа и углерода она может включать молибден, марганец, ванадий, хром.

Платина

Редкий драгоценный металл, который встречается в магматических месторождениях. Платина имеет цвет, переходящий от серо-стального к темно-серому. Этот минерал редко встречается в чистом виде, содержит примеси иридия и никеля, палладия. Разведанные запасы составляют около 80 000 тонн и распределяются по ЮАР, США и России.

Платина применяется в качестве катализатора, легирующей добавки для высокопрочных сталей, в ювелирной промышленности, для производства постоянных магнитов, в виде покрытия для деталей СВЧ-техники.

Никель

В природе никель встречается в минералах с высоким содержанием серы или мышьяка. Это переходный элемент, который используется в металлопрокате для производства сталей. На это уходит до 68 % от общего объема добычи. Никель выбирают и для чеканки монет, при разработке аккумуляторных батарей и в гальванике, в музыкальной промышленности, медицине, химических и радиационных технологиях.

Крупные запасы располагаются в Индонезии, на территории России, на Филиппинах. Никель плавится при температуре 1 453 градуса Цельсия. Он был открыт в Швеции в 1751 году.

Бронза

Это сплав меди с оловом, марганцем и другими добавками, включая свинец и фосфор. Его температура плавления варьируется от 930 до 1 140 градусов Цельсия. Бронза — пластичная и твердая. Оттенки варьируются в зависимости от состава. Различают золотистую и серебристую, красную, серую и черную бронзу. Она используется при производстве:

фурнитуры и элементов декора;
деталей для механизмов и машин;
многочисленных фитингов (переходники, муфты, тройники);
ювелирных изделий.

Медь

Это один из немногих элементов, которые встречаются в природе в пригодной для использования форме. Медь не требует предварительного извлечения из минеральных руд, поэтому она стала пригодной для эксплуатации очень давно. Еще до нашей эры ее использовали с оловом для получения бронзы. Сейчас медь применяется при производстве кровельных материалов, сантехнического оборудования, кабелей и электрических проводов. Этот металл плавится при температуре 1083 градуса Цельсия. Предел его текучести достигает 340 мПа.

Алюминий

Это широко используемый в разных отраслях промышленности и строительства цветной металл. Из него состоит около 8 % всей земной коры. Алюминий используется в аэрокосмической промышленности, при развитии городской инфраструктуры, для производства металлургического оборудования. К его главным характеристикам относятся:

устойчивость к коррозийному воздействию;
низкая плотность;
текучесть — до 120 мПа;
температура плавления — до 660 градусов.

Золото

Один из самых востребованных в ювелирном деле драгоценных металлов. Исторически сложилось, что золото используется в медицине, электронной промышленности и для изготовления денег. Свыше 10 % всех мировых запасов идет на производство коррозийно-стойких элементов. Геологи уверены, что недра нашей планеты скрывают свыше 80 % золотых запасов. Температура плавления металла — 1064 градуса Цельсия, а его текучесть — до 30 мПа. Золото характеризуется:

высокой плотностью, тягучестью;
хорошей полируемостью и отражающей способностью;
большим удельным весом;
низким сопротивлением электризации.

Таблица по твёрдости Мооса

Самые твердые металлы по шкале Мооса представлены в таблице по убыванию значений:

ТОП-20 самых тяжелых металлов в мире

Из 104 известных химических элементов 82 составляют металлы. Они задействованы в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, хозяйственной деятельности человека. К категории тяжелых относят металлы с плотностью от 5 г/см3. Еще одна определяющая характеристика — атомный вес (свыше 50 г/моль).

Занимает лидирующую позицию в мире по плотности. Его открыли в 1803 году. Одновременно за осмий «сражались» два ученых. Но в итоге более детальное описание сделал химик Смитсон Теннант. Температура плавления/кипения осмия составляет 2466 0С/4428 0С.

Редкий металл почти не поддается механическому воздействию из-за высокого показателя плотности. Обработка осмия требует больших затрат. Вот его свойства:

тугоплавкость;
непластичность;
не поддается ковке;
хлористый запах.

Осмий причислен к группе платиновых металлов. При застывании он кристаллизуется и становится ярко-голубым. Металл выдерживает сильное трение, механические воздействия, поэтому часто добавляется при изготовлении деталей, подвижных узлов оборудования для промышленности. Цена редкого металла за грамм превышает 10 000 долларов.

Этот металл на 0,09 г/см3 уступает осмию по плотности и занимает второе место в рейтинге. Они были открыты одновременно, имеют идентичные температуры плавления и кипения. Иридий тоже относится к редким металлам. Он не взаимодействует с водой, кислотами, воздухом. Иридий имеет белый цвет с серебристым отливом, зеркальной поверхностью. За год добывают не больше десяти тонн этого металла.

Иридий эксплуатируется в машиностроении, геологии, палеонтологии. Его выбирают для получения электричества, при изготовлении протезов (нервная электростимуляция). Иридий служит индикатором выявления слоев горных пород, для покрытия поверхностей по сложной технологии.

В рейтинге по «тяжести» она на третьей позиции. Платина — драгоценный, редкий элемент. Даже в самородной форме она включает железо, иридий и осмий, реже медные вкрапления. Платина — металл инертный, не вступающий в реакцию с агрессивными химикатами. Она имеет температуру плавления/кипения 1768 0С /3825 0С соответственно.

Платину используют в химической промышленности, ювелирном деле, автомобилестроении, при разработке и выпуске космолетов. Запасы этого драгоценного металла сосредоточены в пяти странах мира, включая Россию, Америку, Китай.

Это один из редчайших элементов на планете. О нем узнали в 1925 году благодаря немецким химикам Вальтеру и Иде Нодаккам. Серебристо-белый металл назвали в честь знаменитой реки Рейн в Германии. Рений имеет ряд особенностей:

температура плавления — 3186 градусов Цельсия;
сохранение прочностных характеристик при частом остывании и нагревании;
температура кипения — 5596 градусов;
ковкость;
серебристо-белый цвет.

Эксплуатируется этот металл в авиационном и дорожном строительстве, подходит для изготовления деталей ракетных установок.

Нептуний

Этот радиоактивный элемент был получен при проведении ядерных реакций экспериментальным путем. Его открыли Макмиллан Э., Абельсон Ф. Название связано с восьмой по величине планетой Солнечной системы.

Нептуний плавится при 640 градусах Цельсия, а закипает при 3235 градусах. Это первый трансурановый элемент, который характеризуется хорошей ковкостью, быстро окисляется, но в реакцию с воздухом почти не вступает. При распаде этот металл опасен для человеческого организма, до 80 % частиц поражает костные ткани. Главная сфера применения — получение плутония.

Плутоний

Высокий уровень радиоактивности — главная отличительная особенность металла. В естественных условиях его почти не добывают. Основная доля получения плутония приходится на многоступенчатое урановое преобразование. Он имеет огромный военный потенциал, используется при создании ядерного оружия. Плутоний служит и энергетическим источником для космических кораблей. К характеристикам относятся:

температура кипения — 3235 градусов;
плохая токо- и теплопроводность;
температура плавления — 640 градусов.

Из-за радиоактивности плутоний всегда кажется теплым. Он стал первым химическим элементом искусственного происхождения, производство которого достигло промышленных масштабов.

Это один из самых пластичных металлов. Золото отлично проводит электрический ток и имеет высокую плотность. Если бы не высокая стоимость металла, его бы активно использовали в процессе производства микросхем. Но золото занимает ведущие позиции в ювелирном деле. Вот его ключевые характеристики:

температура плавления-кипения — 1064-2856 градусов Цельсия;
мягкость, тягучесть;
высокая теплопроводность;
не взаимодействует с кислородом;
устойчивость к химическим воздействиям.

Самые крупные запасы драгоценного металла зафиксированы на американском континенте. Золото применяется в стоматологии, гомеопатии, банковском деле, разных сферах промышленности. Это гарант валютной стабильности

Блестящий металл светло-серого цвета является самым тугоплавким на планете. Вольфрам — «лидер» и по максимально высокой температуре кипения на земле. Она достигает 3745 градусов. Плавится металл при 3422 градусах Цельсия. Вольфрам хорошо проводит тепло и электрическую энергию, не боится воздействия кислоты, легко поддается ковке. Используют его при производстве авиационных моторов, вакуумных систем. Именно вольфрам служит основой для выработки жаропрочных сплавов, применяется для создания нитей накаливания.

В естественных условиях этот радиоактивный элемент проходит многоступенчатый процесс преобразования в свинец. Все четырнадцать этапов его трансформации могут длиться миллионы лет. Уран обладает следующими свойствами:

высокая пластичность (почти как у стали);
быстрое окисление;
самовоспламенение при 150 градусах Цельсия;
самая большая на планете атомная масса;
температура плавления/кипения — 1132 0С /3745 0С;
ковкость;
серебристо-белый или коричневатый окрас.

Уран активно используют при производстве ядерного оружия, реакторов, силовых установок. Ядерная промышленность — основная сфера эксплуатации этого вещества. Сейчас уран добывают преимущественно из морской воды.

Редкий белый металл с синеватым оттенком, который обнаружен в начале девятнадцатого века. Но до середины 19 столетия его отождествляли с ниобием. Тантал — один из самых тугоплавких металлов. Температура плавления — 3017 градусов Цельсия, кипения — 5458 градусов. Тантал легко обрабатывается, почти не поддается разрушению, коррозии. Он вступает в контакт с воздухом только при температуре +280 градусов. К другим свойствам относятся:

устойчивость к агрессивным средам;
пластичность;
парамагнетизм.

В атомной промышленности, медицине, военной отрасли — тантал используется повсеместно.

Ртуть

металл с серебристым отливом, при комнатной температуре находится в жидком состоянии, имеет ядовитые пары. Это один из древнейших металлов, который находили в самородном виде. Ртуть получали и путем обжига киновари. Ее выделение в чистом виде было описано химиком Брандтом Д в 1734 году. Твердую ртуть впервые открыли Браун и Ломоносов. Ученые смогли заморозить ее и выделить следующие свойства:

электропроводность;
ковкость;
высокая токсичность;
температура плавления/кипения — 234К/629К.

Ртуть присутствует во многих сульфидных минералах — особенно в рудах и антимонитах. Ее используют при производстве барометров, термометров, манометров, вакуумных насосов, ламп.

Редкий металл с белым блеском относится к элементам платиновой группы. Родий эффективно противостоит коррозии. Он присутствует в природе в виде сплава или свободного металла, содержится в никелевых и платиновых рудах. Родий был открыт Уильямом Волластоном в 1803 году. Металл не окисляется при нагревании, не подвергается кислотному воздействию. Температура плавления/кипения — 1964/3695 градусов Цельсия.

Свыше 80 % мировых запасов родия уходит на производство катализаторов. Применяется он и при создании ядерных реакторов, в ювелирном деле. Из родия в сплавах с палладием и платиной делают покрытия, которым не страшна коррозия.

Этот металл из платиновой группы встречается как второстепенный компонент руд. Твердый элемент белого цвета легко подвергается воздействию окислителей, растворяется в щелочах. Но рутений не способны разрушить кислоты — даже «царская водка». Температура плавления — 2334 градуса, а кипения — 4150 градусов Цельсия.

Рутений сплавляют с металлами, не относящимися к платиновой группе, для улучшения их свойств. Его используют в микроэлектронике, в турбинных реактивных силовых агрегатах, в качестве катализаторов.

Редчайший минерал серебристого цвета не тускнеет на воздухе. Он был обнаружен в самородках в 1803 году. Ковкий, тягучий металл растворяется в азотной, серной кислотах, прокатывается до состояния проволоки. Парамагнитный элемент не отличается стойкостью к действию окислителей.

Температура плавления — 1554 градуса, кипения — 2940 градусов Цельсия. В земельных недрах доля достигает 6 %. Основные залежи — на Кольском полуострове, на Урале. Палладий используется как катализатор, востребован в аэрокосмической промышленности. Он входит в состав конденсаторов, задействован в медицине для изготовления протезов, кардиостимуляторов.

Таллий

Это тяжелый металл с голубоватым оттенком, который быстро окисляется от соприкосновения с воздухом из-за высокой химической активности. Таллий открыли в 1861 году в Великобритании спектральным методом. Он тускнеет на воздухе, присутствует в земной коре и морской воде — до 10 %. Таллий плавится уже при 304, а кипит — при 1473 градусах.

Металл применяется в медицинской сфере для кардиологических исследований, в приборах ночного видения и осветительном оборудовании.

Торий

Слаборадиоактивный металл серебристого цвета, который при длительном пребывании на воздух становится черным. Торий был выделен ученым Берцелиусом Й. Из торита в 1828 году и назван именем бога грома скандинавской мифологии. Он содержится в монаците, торианите, эвксените и других минералах. Основные месторождения сосредоточены на Шри-Ланке, в Индии, Австралии, США. Выделим свойства металла:

плохо растворяется в кислотах, не взаимодействует с едкими щелочами;
ковкость;
медленное корродирование в холодной воде;
легко воспламеняется;
температура плавления/кипения — 1750/4788 градусов.

Торий применяется в медицине (рентгеноконтрастные препараты), в металлургической промышленности и атомной энергетике.

Свинец

Легкоплавкий тяжелый серебристый металл с синеватым отливом. Это ковкий, токсичный элемент. Он легко обрабатывается, пластичен. Свинец получают из руд, в которых содержится галенит.

Металл обладает низкой теплопроводностью, подвергается механическим повреждениям, на воздухе покрывается тонкой оксидной пленкой. Он плавится при 327 градусах, а кипит — при 1749 градусах Цельсия. Свинец активно используется в медицине, геологии, для производства взрывчатки, аккумуляторных батарей.

Серебро

Это пластичный серебристо-белый благородный металл, который обладает высокой ковкостью. Он плавится при 962 градусах. Температура кипения — 2162 градуса Цельсия. Серебро содержится в земной коре (до 70 г/т), глинистых сланцах, входит в сульфиды меди.

Этот драгоценный металл широко эксплуатируется в медицинской отрасли, при производстве диагностического оборудования, в фотографии, при изготовлении катодов, в качестве дезинфектора.

Тулий

Занимает предпоследнее место в рейтинге самых тяжелых металлов в мире. Тулий относится к группе лантаноидов. Это серебристый металл с белым отливом, который легко обрабатывается. Соли тулия окрашены в зеленый цвет. Элемент открыл химик из Швеции Клеве Т. В в 1879 году. В коре земли тулия не больше 2,7 %. Температура плавления/кипения — 1818К/2220К.

Тулий используют для производства магнитных носителей информации, лазерных материалов, в атомной энергетике.

Самарий

Высокоактивный редкоземельный металл серебристого цвета был открыт в 1847 году русским горным инженером Самарским В.Е. и назван его именем. Самарий медленно окисляется на воздухе, растворяется в кислотах, вступает в реакцию с азотом, кремнием, углеродом и бором. Температура плавления — 1350К, кипения — 2064К.

Самарий применяется при изготовлении сверхмощных магнитов, тензочувствительных датчиков, в ядерной энергетике, при конструировании магнитных холодильников, в стекольном деле, в качестве огнеупорных материалов.

Таблица самых тяжелых металлов (список по убыванию плотности)

Тугоплавкие металлы – список и их полезные свойства

Чтобы расплавить металлы этой группы, требуются сверхтемпературы. Самый известный – вольфрам, из которого сделана нить накаливания в лампочках. Другие члены «семейства» тоже востребованы.

Что считать тугоплавким металлом

О признаке, по которому металл причисляют к группе, говорит название.

Тугоплавкие металлы – это химические элементы с температурой плавления выше большинства остальных:

В классическом понимании это более 2200°С. Таким свойством наделены пять металлов.
Однако термин «тугоплавкие» применяют и в отношении металлов с температурой плавления выше железа, т.е. от 1850°С. По этому параметру тугоплавкими металлами являются еще девять элементов.

Таким образом, список тугоплавких элементов включает 14 позиций.

Физико-химические характеристики

Главная характеристика группы – тугоплавкость – обеспечивается структурой атомов. Электроны располагаются так близко, что для разрыва межатомных связок требуется температура до двух тысяч градусов.

Вторая общая черта – замедленность деформации ползучести. Чтобы они начали «расползаться», требуется нагрев 1500+°C. В отличие от легкоплавких металлов, которые растекаются при паре сотен градусов.

Однако большинство свойств тугоплавких металлов (плотность, твердость, сопротивляемость сжатию) разнятся из-за принадлежности к разным группам и отличий в структуре кристаллической решетки.

Больше схожести в химических свойствах:

Легкость образования соединений с другими элементами, из-за чего обнаружить тугоплавы в чистом виде невозможно.
На воздухе покрываются защитной пленкой. Скорость определяется температурой.
При нагреве либо взаимодействии с газами (азотом, водородом, углеродом) первоначальные свойства утрачиваются, развивается коррозия, появляется хрупкость.
Устойчивость перед воздействием кислот.

Учитывая такие характеристики, с элементами работают в вакууме. Самый распространенный пример – вольфрамовая нить накаливания внутри бытовой лампочки.

Технология получения

Исходник большинства тугоплавов – руда.

Из нее удаляют примеси.
Рафинируют (восстанавливают нужный элемент). Способ восстановления зависит от требуемой степени чистоты металла. Поэтому задействуют дугообразную, электронно-лучевую либо плазменную плавку.
Лучший продукт дает плазма. Он представляет собой мелкие гранулы, порошок либо заготовки (проволока, фольга, слитки, арматура, прокат).

Технология плавления специфична, поэтому таким сырьем занимаются специальные предприятия. В СССР их было всего два.

Обработка тугоплавких металлов возможна только методами порошковой металлургии.

Сферы применения

Применение тугоплавких металлов не ограничивается бытовыми лампочками.

Их свойства обеспечивают использование всеми отраслями промышленного комплекса, ВПК, в быту:

Металлургия. Компонент-лигатура для сплавов.
Судо-, авиа-, космостроение. Детали двигателей.
Ядерный сектор. Материал деталей реакторов.
Химпром. Катализатор, источник света.
Электроника. Конденсаторы.

Материал популярен как база жаропрочных, повышенно устойчивых конструкций (огнеупоров) для указанных отраслей. Особенно если требуются детали сложной конфигурации.

Особняком стоит выращивание рубинов. Для этого в бесцветный кристалл добавляют микродозы хрома.

Почти всегда применяются сплавы. Например, ядерщиками и строителями космических аппаратов востребована молибденово-танталово-вольфрамовая композиция. Она не деформируется при температурах порядка 4000°С, упруга, пластична, невосприимчива к ржавлению.

Классификация

В зависимости от температуры плавления тугоплавкие металлы причисляются к основной либо дополнительной группе.

Основная группа

Данный сегмент включает пять позиций: вольфрам, ниобий, тантал, молибден, рений. Плавятся при 2200°С+.

Свойства четвёртой группы элементов

Название	Ниобий	Молибден	Тантал	Вольфрам	Рений
Температура плавления	2750 K (2477 °C)	2896 K (2623 °C)	3290 K (3017 °C)	3695 K (3422 °C)	3459 K (3186 °C)
Температура кипения	5017 K (4744 °C)	4912 K (4639 °C)	5731 K (5458 °C)	5828 K (5555 °C)	5869 K (5596 °C)
Плотность	8,57 г·см³	10,28 г·см³	16,69 г·см³	19,25 г·см³	21,02 г·см³
Модуль Юнга	105 ГПа	329 ГПа	186 ГПа	411 ГПа	463 ГПа
Твёрдость по Виккерсу	1320 МПа	1530 МПа	873 МПа	3430 МПа	2450 МПа

Молибден

Самый востребованный из тугоплавких элементов.

Сфера использования номер один – металлургия:

Молибденом «усиливают» сталь, чтобы получить твердый сплав.
На пару с нержавеющей сталью применяют как материал инфраструктуры трубопроводов, деталей автомобилей, другой продукции машиностроения.
Благодаря температуре плавления, износостойкости, малой истираемости используется как легирующая присадка.

Молибдену требуется пара процентов лигатур в составе, чтобы свойства сплава изменились.

Например, полпроцента титана плюс 0,08% циркония создают молибденовый сплав, не снижающий прочность до 1060°C.

Неординарные параметры по трению обусловили использование молибдена как долговечной смазки с высоким КПД.

Материал незаменим для ртутных реле, поскольку амальгама с данным металлом ртутью не формируется.

Вольфрам

Открыт в конце 18 века. Самый твердый и самый тугоплавкий (3422°C) металл.

Тугоплавкий прочный металл, светло-серого цвета – вольфрам

Вместе с медью и железом используется как основа (до 80%) сплавов с рением, торием, никелем. Такие добавки повышают плотность, порог стойкости к ржавлению, надежность.

Востребован как материал систем электроснабжения, приборов, боеприпасов, ядерных боеголовок ракет. Никелевые сплавы как материал клюшек ценят поклонники гольфа.

Вольфрам в слитках

Вольфрам, его сплавы востребованы там, где нужна повышенная плотность в условиях запредельных температур.

Тантал

Самый стойкий к кислотам, коррозии из сегмента тугоплавких металлов.

Тяжёлый твёрдый металл серого цвета – тантал

Поэтому используется в конденсаторах смартфонов, планшетов, других гаджетов.

Совместим с биологическими организмами (не меняется под воздействием природных кислот). Благодаря этому применяется медициной.

В природе ниобий и тантал соседи. Не случайно названы по именам отца и дочери – Тантала и Ниобы, персонажей древнегреческих мифов.

Ниобий

Металл с небанальными характеристиками:

Самый легкий (малой плотности) в сегменте.
Уникален благодаря свойству менять коэффициент твердости и упругости в зависимости от степени отжига.
Самый частый в сплавах-суперпроводниках.

Применяется как материал конденсаторов, газовых турбин ракет, самолетов. А также элемент ядерных реакторов и ламп электронных приборов.

Вместе с гафнием и титаном – материал двигателей космических аппаратов (например, американского Аполлона).

Рений

Самый редкий и дорогой из тугоплавких металлов:

В сплавах выступает легирующим, никогда – основным компонентом.
Как лигатура, повышает утилитарные кондиции сплава: прочность, ковкость (например, с медью и платиной).
Обнаружен последним в тугоплавком сегменте.

Оксид рения – самый неустойчивый, плотный поток кислорода способен сорвать оксидный слой.

Сплавы с рением служат катализаторами, начинкой электронного оборудования, гироскопов, реакторов атомных объектов.

Дополнительная группа

Данный сегмент тугоплавких металлов включает девять позиций. Их общий признак – порог плавления от 1850°C.

Сюда зачислены девять элементов из трех групп (четвертый – шестой периоды) таблицы Менделеева.

У каждого своя «изюминка»:

Метаморфозы теплоемкости гафния необъяснимы наукой до сих пор. назван в честь России.
Из чистого ванадия вытачивают жетоны и медали для коллекционеров. – единственный тугоплавкий цветной металл. Материал зубных и костных протезов.
Без циркония невозможны салюты и фейерверки. Медицинский «дублер» титана.

Тонким слоем хрома и благородного родия покрывают поверхность изделий класса люкс, включая ювелирные. Процессы называются хромированием и родированием.

Тантал – полезные свойства, особенности и опасность металла

Этот химический элемент обнаружился с трудом. Благодаря этому получил название, связанное с персонажем греческих мифов.

Что представляет собой

Тантал – это химический элемент, занимающий 73-ю ячейку таблицы Менделеева. Твердый, относится к металлам «тяжелой» группы.

В обычном микроклимате – блестящее сероватое вещество. На воздухе обретает легкую синеватость, свинцовость оттенка, что позволяет отличить его от других металлов.

Международное обозначение – Ta, Tantalum.

Как был открыт и назван

История открытия тантала извилиста:

«Отцом» считается химик Андерс Экеберг. Исследуя в 1802 году образцы минералов, откопанных в родной Швеции и соседней Финляндии, он открыл тантал.
Почти сорок лет колумбий (так тогда называли ниобий) и тантал считались одним и тем же элементом, пока немецкий ученый Генрих Розе не доказал обратное. Его правоту подтверждает формула колумбита-танталита – (Fe, Mn) (Nb, Ta, Ti)2O6).
Пластичный металлический образец получил в начале ХХ века немецкий естествоиспытатель Вернер фон Болтон.

Элемент вошел в историю под именем персонажа древнегреческой мифологии Тантала. Он был покаран богами за гордыню: умирал от голода и жажды, хотя еда и вода были рядом. Отсюда выражение «танталовы муки».

Так отобразились в названии трудности извлечения элемента.

Первый образец продукции из металла – штабик размером со спичечную головку – получен в 1922 году. Промышленное производство отладили через 30 лет.

Тантал относится к тугоплавким металлам, однако по пластичности соперничает с золотом.

Будучи чистым, легко обрабатывается. Примеси газов разрушают кристаллическую структуру, сводя на нет это свойство.

У металла средняя электропроводимость, но он становится сверхпроводником при меньших температурах, чем другие.

Химические свойства проявляются при высоких температурах:

Окисляется, если воздух горячее 280°C. Результат – радужная пленка-оксид, защищающая от дальнейших трансформаций.
Беспримесный металл равнодушен к воздействию агрессивных сред (кроме щелочного расплава).

Химическая стойкость тантала аналогична стеклу.

Не растворяется кислотами (кроме плавиково-азотной смеси), включая царскую водку. С плавиковой взаимодействует порошковый тантал, реакция завершается взрывом.

Присутствие в природе

Тантал как чистый металл на планете не встречается:

Выявлено два десятка его минералов плюс 60 с танталом в составе.
В минералах пару танталу всегда составляет ниобий. Это следствие близости природных характеристик элементов.
Также представлен двумя изотопами, из которых на долю стабильного Та181 приходится 99,992%.

Тонна земной коры содержит два грамма тантала. Однако к группе редкоземельных металлов он не относится.

Месторождения формируются в гранитных, карбонатных массивах, щелочных слоях-интрузиях.

Для производства металла, сплавов используются танталиты и лопариты (оксид тантала – 8%, оксид ниобия – 60+%).

Процесс включает следующие этапы:

Концентрированную породу разлагают кислотами либо щелочами.
Тантал и ниобий выделяют экстрагированием.
Металлический тантал восстанавливают из расплавов (электролиз) либо оксида (углеродом).

Способы получения компактных модификаций: порошковая металлургия либо плавка (дуговая/плазменная).

Чистота металла важна для продавцов: цена кг продукции стандартных кондиций – $215-200, с содержанием тантала 99,98+% – в 15 раз дороже.

Где используется

Первой сферой применения стали лампы бытовой радиоэлектроники.

Сегодня достоинства металла – пластичность, тугоплавкость, устойчивость к агрессивным средам, коррозии, совместимость с биологическим материалом изучены досконально. Они обусловили применение продукции промышленностью, оборонным комплексом, медициной, наукой.

Промышленность, ВПК

Применение металла в гражданском сегменте:

Металлурги добавляют вещество в сплавы для устойчивости к жару, коррозии. Продукция идет на аппаратуру для химпрома, лабораторий, тигли для выплавки проблемных элементов (особенно редкоземельных металлов).
Благодаря низкому порогу сверхпроводимости востребован при производстве электронно-вычислительных приборов.
Карбид вещества – компонент сверхтвердых сплавов. Из сталей, маркированных индексом ТТ, делают оборудование для работы в экстремальных условиях (бурение скважин, композитов, других сверхтвердых материалов).
Супертвердый неокисляемый бериллид используют строители космических аппаратов (ракет, спутников, самолетов).
Танталово-ниобиевый сплав – материал конденсаторов для электролиза.

Оболочка снарядов с повышенной бронебойностью состоит из тантала.

Ядерный комплекс

Высшая из металлов устойчивость в жаре, неуязвимость к воздействию паров цезия обусловили применение металла в защитных оболочках объектов ядерной энергетики.

Тантал-180 «застревает» в конструкциях атомных реакторов. И служит источником энергии, гамма-излучения для лазерного оружия, транспорта специального назначения.

Пятиокись (2%) добавляют к стеклу, поглощающему гамма-лучи.

Другие сферы

Биологически совместимый с организмом человека металл – материал скелетных протезов. Хирурги используют танталовую фольгу, проволоку комплексно: наложение швов, скрепление нервных окончаний.
Ювелиры оценили способность металла образовывать на поверхности изделия прочные разноцветные пленки.
Казахстан радует нумизматов: Национальный банк страны чеканит коллекционные танталово-серебряные монеты.

Применение металла сдерживают недостатки: микроскопичная доля в составе земной коры, трудность получения, высокая цена.

Предупреждение

Тантал токсичен.

По стандартам РФ, один кубометр воздуха не должен содержать более 5 мг вещества.

Основные цветные металлы и сплавы

Металлы – это группа веществ, которые в природе встречаются в виде руд и соединений. В свободном виде добывают очень немногие разновидности: в частности, драгоценные металлы. В состав черных металлов входит железо, в составе цветных этот элемент отсутствует. Как правило, это сплавы, более устойчивые к внешним воздействиям и активно используются в разных отраслях промышленности.

Зачастую они продаются в виде проката и, несмотря на название, могут не отличаться ярким цветом или блеском. В зависимости от степени сложности добычи и обработки формируется и итоговая стоимость металлопроката.

Плюсы металлов и сплавов

Легко плавятся;
Устойчивы к внешним воздействия;
Отличная теплопроводность;
Малая плотность.

Разновидности цветных металлов

Относится к группе тяжелых металлов. В исходном состоянии она пластичная, розовато-золотистого цвета. Отличается высокой электропроводностью, поэтому используется в электрике и электронике. Проста в обработке. Сплав меди с цинком – это латунь, с прочими металлами – бронза.

Цинк

Тяжелый сине-белый металл. Если чистый цинк взаимодействует с кислородом, на его поверхности появляется оксидная пленка. Очень востребован в разных областях промышленности.

Тяжелый серый металл с высокой токсичностью. Легко плавится. После прокатки получаются тонкие листы. Активно используется при производстве автомобилей, оружия, в медицинской сфере. Применяется и при изготовлении топлива.

Олово

Тяжелый металл серого или белого цвета. В виде порошка быстро темнеет. Даже в холодном виде олово очень гибкое и пластичное, легко плавится. Для изготовления крепежей и фурнитуры используются сплавы олова с кадмием и висмутом.\

Магний

Относится к группе легких металлов. Серебристо-белый, высокая устойчивость к внешним факторам. Разрушается при нагреве до 600 градусов по Цельсию. Используется при строительстве транспортных средств, в военной промышленности.

Один из самых популярных легких металлов. Следует знать, что он плохо поддается сварке. Высокая электропроводимость, простой процесс обработки, низкая себестоимость. Используется в разных сферах промышленности.

Сурьма

Это представитель подгруппы малых цветных металлов. Сизо-белая, с синеватым оттенком. Легко крошится, используется в тандеме с другими металлами. Применяют сурьму и в медицинских целях.

Агрегатное состояние малого цветного металла – жидкое. Используется в медицинской отрасли и в промышленных целях.

Кадмий

Малый цветной металл белого цвета. Имеет характерный металлический отблеск. Можно легко разрезать ножом. В чистом виде очень токсичен.

Молибден

Легирующий мягкий серебристый металл. В чистом виде в природе не встречается. Легко обрабатывается, менее прочный, чем вольфрам. Применяют в ракетостроительной промышленности и авиации.

Легирующий бело-серебристый металл, очень похож на платину. Плотный, туго плавится, используется в ювелирной отрасли, промышленности, медицине.\

Ванадий

Легирующий пластичный металл бело-серебристого цвета. Пластичный, используется чаще в составе сплавов. Устойчив к коррозии, повышает прочность других металлов.

Кобальт

Легирующий металл серебристого цвета, может иметь синеватый или желтоватый оттенок. Используется при изготовлении медицинского оборудования, инструментов.

Благородный металл, который отличается высокой пластичностью. Не окисляется, имеет высокую электро- и теплопроводимость.

Благородный цветной металл, который не окисляется даже в расплавленном состоянии. Растворяется только в смеси азотной и соляной кислоты. Хорошо поддается обработке.

Благородный металл, используется в чистом виде и высоко ценится. Устойчива к внешним воздействиям и деформациям.

Редкий цветной серебристый металл. Очень плотный и твердый, но обработке поддается хорошо. Основные сферы использования: ядерная, химическая промышленность, металлургия.

Ниобий

Редкий цветной металл с характерным стальным отблеском. Тугоплавкий, с высокими парамагнитными свойствами. Используют в радиоэлектронике и авиационной промышленности.

Несмотря на то, что титан – представитель группы легких металлов, он отличается высокой прочностью. Используется в чистом виде и в сплавах. Из титана изготавливают качественные механизмы и крепежи.

Одним из ведущих производителей никелевого и титанового проката является компания Уральский никелевый прокат.

Читайте также: