Metalele sunt un grup de elemente simple care au proprietăți caracteristice. Printre principalele lor proprietăți se numără maleabilitatea, plasticitatea, strălucirea, conductivitatea termică și electrică. Numele se întoarce la latinescul „metallum”, care înseamnă „mine”, „mineral”, „metal”.
Rar și scump
Toate metalele sunt dure, dar rezistența lor variază. Unele pot fi tăiate cu un cuțit de bucătărie, în timp ce altele (cromul, de exemplu) chiar vor zgâria oțelul sau sticla.
Cele mai multe dintre ele sunt prezente în natură sub formă de minereuri și compuși. Ele sunt îndepărtate de pe pământ în timpul mineritului.
Multe metale au propriile lor proprietăți unice. De exemplu, iridiul poate distruge celulele canceroase. Îi umple cu o doză uriașă de oxigen, care, în timp ce ucide elementele patogene, le lasă pe cele sănătoase neatinse.
Fapt interesant. Se pare că un smartphone obișnuit conține aur, argint și paladiu - metale scumpe și destul de rare. Acestea sunt deosebit de valoroase telefoane mobile par a fi pe fundalul faptului că într-o zi omenirea va epuiza rezervele de elemente prețioase la o adâncime acceptabilă pentru minerit.
Există multe metale găsite în natură, dar toate în cantități diferite. Există o mulțime de unii, practic niciunul dintre alții. Există izotopi metalici care sunt obținuți artificial. Multe dintre ele nu sunt doar rare, ci și incredibil de scumpe. Deci, care este cel mai rar metal de pe Pământ?
Californian din California
Californian (Cf) are astăzi statutul de cel mai rar și mai scump metal de pe Pământ. Situat la numărul 98 în tabelul periodic. Se numește „piatra speranței”. Este de culoare gri-argintiu și este produsă prin iradierea pe termen lung a plutoniului. Plutoniul însuși a fost obținut prin bombardarea uraniului cu nuclee grele de hidrogen.
Californium a fost crescut de un grup de oameni de știință condus de Glenn Seaborg în 1950. Desigur, nu există în natură. Crearea sa a fost realizată de o echipă de la Universitatea din California (de unde metalul și-a primit numele) din Berkeley. Astăzi doar 2 laboratoare lucrează cu el. Unul este în Rusia, celălalt în SUA.
Californiul este un izotop (izotopii sunt produși artificial). În același timp, costul său este pur și simplu fabulos - până la 10 milioane de dolari pe gram. Acest lucru nu este surprinzător, deoarece rezerva mondială a metalului este de doar 8 grame. În fiecare an este posibil să se obțină doar 20-40 de grame de californiu.
Acest metal este radioactiv și este format din 17 izotopi. Cel mai studiat dintre ele este californiul-252. Timpul său de înjumătățire este de până la 900 de ani.
Proprietățile Californiei sunt uimitoare. Este folosit în principal în medicină și în domeniul fizicii nucleare. Este o sursă puternică de neutroni, deci este folosită pentru a trata tumorile maligne care nu sunt „tratate” prin radioterapie.
De asemenea, este folosit pentru a studia spațiul cosmic - atât Luna, cât și cele mai îndepărtate stele și planete. Este aplicabilă și studiului fisiunii nucleare. În plus, californiul este un asistent indispensabil în timpul mineritului - vă permite să detectați argintul și aurul.
Bombele fabricate cu cel mai rar metal din lume sunt considerate foarte puternice. 1 gram de californiu este capabil să alimenteze un mic reactor nuclear timp de o oră.
Osmiu și osmiu-187
Osmiul este un metal natural. Formal, el este considerat nobil. Osmiul are o nuanță frumoasă de albastru-argintiu. Are cel mai înalt punct de topire. Multă vreme, oamenii de știință nu și-au putut da seama la ce temperatură se topește acest metal - 3000 sau 5000 de grade. Rezultatele au raportat că este mai bine să-l topești pe suprafața Soarelui.
Extragerea osmiului în natură este un proces lung, care durează aproape un an. Prețul său de piață este de 10.000 USD per gram. Cu toate acestea, izotopul osmiu-187 este mult mai scump. Costul său ajunge la 200.000 de dolari pe gram. Producerea izotopului durează aproximativ 9 luni. Este de remarcat faptul că utilizarea osmiului-187 nu a fost încă găsită. Dar deja cumpără.
Mai sunt și alții?
California este cel mai rar metal de pe Pământ, dar există și altele care sunt naturale. Conținutul lor în scoarța terestră este, de asemenea, mic. Astăzi se cunosc aproximativ 40 de metale, care se găsesc foarte rar în natură. Cu toate acestea, ele nu formează depozite, ci sunt adiacente altor minerale. Se numesc împrăștiate. Astfel, bismutul se găsește în depozitele de cupru, iar germaniul se găsește în cărbuni.
Astatin
Astatina este cel mai rar metal de pe planetă găsit în mod natural. Doar 70 mg de astatin este prezent în scoarța terestră. Pentru o lungă perioadă de timp era considerat un halogen (formând săruri prin reacția cu metalele). Dar în 2013, a fost realizat un studiu. Oamenii de știință au modelat proprietățile astatinei. În mod formal, ar trebui să fie un metal, dar în același timp nu construiește rețeaua lor cristalină inerentă. Structura astatinului ar trebui să fie similară cu cea a mercurului, dar este probabil să fie mai degrabă lichidă decât solidă în condiții normale.
Pe toată perioada studierii proprietăților sale, laboratoarele au reușit să obțină doar 0,05 micrograme din cel mai rar metal de pe pământ, astfel că principalele sale caracteristici (culoare, densitate) rămân un mister pentru chimiști.
Astatina se obține prin iradierea bismutului și apoi separarea lor unul de celălalt. Toți izotopii acestei substanțe sunt activi. Este de remarcat faptul că perioada de descompunere a astatinului este puțin peste 8 ore. Această proprietate îi permite să fie utilizat în medicina nucleară.
Reniul este unul dintre cele mai rare metale
Reniul este unul dintre cele mai rare metale de pe Pământ. Când și-a alcătuit tabelul, Mendeleev a prezis că un compus cu o greutate atomică de 180 va fi descoperit în curând Timp de mulți ani, oamenii de știință au încercat să găsească metalul misterios. Dar abia în 1925, acest metal rar și stabil a fost descoperit de Ida și Walter Noddack.
Până de curând era considerat distrat. Mineralele de reniu sunt atât de rare încât au mai degrabă o valoare științifică decât industrială. Acest metal este unic; proprietățile sale nu au analogi. Este folosit în procesul de creare a tehnologiei spațiale și aviatice. Cu doar 4% reniu, se obține o rezistență incredibilă. Această tehnică poate rezista cea mai ridicată temperatură(până la 2.000 de grade) fără a pierde puterea. Aproximativ 70% din reniul extras din lume este exploatat de Japonia.
Astăzi, cererea de reniu, ca și alte elemente rare ale tabelului periodic, crește în fiecare zi. SUA mai ales au nevoie de ea. Acest lucru explică costul metalului - 800 USD per 1 gram de materii prime brute.
Reniu în Insulele Kurile de Sud
În anii 90 ai secolului trecut, în Rusia a fost descoperit un mare zăcământ de reniu. Acum, principalul lucru este să construiești o fabrică și să-i organizezi producția. Depozitul este situat direct în craterul vulcanului activ Kudryavy, pe insula Iturup (aparține grupului Insulelor Kuril de Sud).
Gazele vulcanului eliberează anual la suprafață aproximativ 15 tone de reniu. Acest lucru confirmă teoria geologilor că majoritatea metalelor rare și grele care ne sunt inaccesibile sunt situate în intestinele planetei.
Toată lumea știe că diamantele sunt creații scumpe ale naturii, iar femeile le iubesc. Mulți oameni știu că platina este mai scumpă decât aurul. Dar ce rămâne cu painitul și taaffeitul, care sunt de un milion de ori mai rare decât diamantul, și despre tritiu?
Vă oferim o listă cu cele mai scumpe substanțe, atât naturale, cât și sintetice.
Rodiu
45 de dolari pe gram
Rodiul este unul dintre cele mai rare metale de pe Pământ, grupul platinei. Nu apare în mod natural în minerale, doar ca un simplu compus în minereurile de nichel și platină. În Rusia există un minereu unic descoperit lângă Nevyansk - Nevyanskite - are cel mai mare conținut de rodiu - până la 11 la sută sau mai mult. Prețul rodiului depinde în mare măsură de starea industriei auto - aici este cel mai folosit în filtre catalitice - convertoare de evacuare, așa că acum este relativ scăzut. Valorile maxime au atins 200 USD pe gram. Rodiul este, de asemenea, folosit pentru a face oglinzi pentru lasere de mare putere, rețele pentru spectrometre și în alte procese și industrii unice și rare.
Platină
48 de dolari pe gram
Acest metal a fost adus în Europa de către conchistadori, iar numele său conține rădăcina cuvântului „argint” (plata). Era cunoscut incasilor cu sute de ani inainte. Metalul este foarte rar, și chiar și în forma sa cea mai pură este întotdeauna extras cu 20-30% impurități. Interesant este că la început, platina era mult mai ieftină decât aurul și era folosită pentru bijuterii contrafăcute ca aliaj cu aur. Și acum, datorită densității mari și unice proprietăți chimice Este foarte solicitat în producția de înaltă tehnologie ca catalizator, ca compus în medicamentele pentru cancer, ca metal de laborator etc., așa că prețul său este invariabil ridicat. Apropo, 90% din platină este extrasă de cinci țări: Rusia, SUA, China, Africa de Sud și Zimbabwe.
Plutoniu
4.000 de dolari pe gram
Plutoniul este principalul metal radioactiv utilizat în industria nucleară: militară, spațială, energetică. Cu ajutorul plutoniului, se sintetizează ulterior radionuclizi mai activi. Majoritatea plutoniului industrial este sintetizat. Acest metal a fost numit în 1940 în onoarea planetei Pluto, care a fost descoperită cu 10 ani mai devreme. Logica lui Glenn Seaborg, unul dintre descoperitorii plutoniului, a fost de așa natură încât al 92-lea element al tabelului chimic este uraniul, al 93-lea a fost numit neptunium, așa că al 94-lea să fie numit după a treia planetă din Uranus - Pluto.
Taaffeit
De la 2500 la 20.000 pe gram, în funcție de calitatea pietrei
Un gemolog cu rădăcini austro-irlandeze, contele Richard Taaffe, a descoperit o piatră neobișnuită într-un lot de pietre tăiate pe care îl examina în noiembrie 1945. L-a trimis la un laborator din Londra și astfel a fost descoperit un nou mineral - intermediar între spinel și crisoberil. Primele descoperiri au fost toate de foc, iar piatra a fost găsită în natură mai târziu în Sri Lanka și China. Această piatră este de un milion de ori mai rară decât un diamant și este folosită doar ca bijuterii.
tritiu
30.000 de dolari pe gram
Este un izotop radioactiv supergreu al hidrogenului. În natură, apare în straturile superioare ale atmosferei atunci când nucleele atomilor sunt expuse la radiații cosmice. În Rusia, tritiul este produs la uzina Mayak. Tritiul este folosit pentru energie nuclearăși atom militar, dar nu numai. Este solicitat mai ales în SUA. Ei fac semne auto-luminoase „Exit” în cinematografe și altele folosind tritiu. clădiri publice. Există mai mult de două milioane din aceste lucruri.
Diamant
Un diamant pur de mărimea unui carat poate costa, pe gram, 65.000 USD
Acest alotrop cubic de carbon, al cărui nume se traduce din greacă drept „indestructibil”, are cea mai mare densitate dintre orice mineral și, prin urmare, este folosit într-un număr mare de procese industriale. Nu este nevoie să vorbim despre utilizarea diamantelor ca bijuterii.
Painit
300.000 USD per gram
Cel mai rar mineral din lume, listat în Cartea Recordurilor Guinness pentru acest lucru și nefolosit nicăieri din același motiv. Toate cristalele cunoscute găsite, și nu există mai mult de 30 dintre ele, se află în colecții private, precum și în Muzeul Britanic de Istorie Naturală, Institutul de Tehnologie din California și Laboratorul de Cercetare Gem din Lucerna. Recent au găsit mai mult painit în Myanmar, dar nu mai era pur. Există speranțe că vor mai fi și alte cristale în acel depozit.
Californiu
252 27 000 000 de dolari pe gram
Acest volatil radioactiv element chimic primit la Universitatea din California, de aceea l-au numit așa. Este utilizat în radioterapie a tumorilor. Și, de asemenea, pentru diverse sarcini chimice complexe, cum ar fi analiza activării neutronilor, care este utilizată pentru a determina concentrația elementelor dintr-o probă.
Antimaterie
100 de trilioane de dolari pe gram
Nu a fost primit încă, dar experții i-au calculat deja prețul. Fizicienii au descoperit existența antimateriei, dar nu înțeleg de ce nu se găsește nicăieri. Absența antimateriei în natură este una dintre cele probleme filozofice fizică. Oamenii de știință spun că interacțiunea dintre un kilogram de materie și un kilogram de antimaterie va elibera aproximativ aceeași cantitate de energie ca explozia unei bombe nucleare de 26,5 tone, cea mai mare testată de pe planetă, și apoi super-sarcini de fizică care sunt în prezent studiată doar în teorie poate fi rezolvată din lipsă de energie. Acum antimateria este produsă doar în experimentele inițiale. Producerea unui miligram de pozitroni la NASA în 2006 a costat 25 de milioane de dolari.
Cu toții știm despre metale precum aluminiul, fierul, cromul, platina, aurul. Toate ne sunt familiare și sunt cele mai comune. Dar există și metale ale căror nume sunt complet necunoscute multor oameni. Să aflăm care este cel mai rar metal de pe Pământ și ce caracteristici are.
Reniu: persistent și rar
Cel mai rar metal din lume este reniul, a cărui apariție a fost prezisă de Mendeleev în 1870. În acele zile, marele chimist a susținut că foarte curând va fi descoperit un compus cu o greutate atomică de 180 Cu toate acestea, mulți oameni de știință s-au luptat cu acest lucru, dar au reușit să descopere un metal necunoscut anterior abia în 1925. Walter și Ide Noddack au descoperit un material rezistent care a fost numit după râul Rin german.
Mulți oameni nici măcar nu sunt conștienți de existența acestui metal rar, dar industria știe despre el direct - valoarea reniului este recunoscută ca fiind mult mai mare decât valoarea platinei. În 1992, a fost descoperit un depozit rar de reniu, care se află în Rusia - pe vulcanul Kudryaviy (Insulele Kurile de Sud). Astăzi acest depozit se află în stadiul de formare activă. Cu toate acestea, este destul de dificil să obțineți acest metal rar - pentru a obține un kilogram de material, trebuie să extrageți cel puțin 2000 de tone de molibden și minereu de cupru. Într-un an poți obține aproximativ patruzeci de tone de cel mai rar metal.
Caracteristicile metalului rar
Acest metal poate fi considerat unul dintre cele mai refractare. Dar, în ciuda acestui fapt, este destul de flexibil. Ușor forjat, rulat, tras în sârmă. Dar proprietățile plastice ale materialului depind direct de cât de pur este reniul rezultat. Deoarece acest element va fi mai ductil decât wolfram, cererea pentru el este oarecum mai mare. Dar uneori este dificil să folosești acest metal din cauza costului său ridicat. Reniul poate fi considerat chiar cel mai scump metal, de exemplu, în 1969. pentru un kilogram din cel mai rar element sub formă de pulbere, trebuia să plătești aproximativ 1.300 de dolari.
O calitate importantă a reniului este rezistența sa excelentă la căldură. Este obișnuit ca acest material să mențină rezistența la 2000 de grade conditii de temperatura mult mai bun decât cel inerent molibdenului, wolframului și niobiului. În plus, rezistența reniului este mai mare decât cea a acestor metale, care sunt greu de topit. Metalul rar este, de asemenea, foarte rezistent la coroziune, ceea ce face ca materialul să fie similar cu platina.
În forma sa compactă, reniul are o culoare argintie. Dacă îl depozitați la temperaturi scăzute, atunci ani de zile nu se va pierde aspectși nu se va estompa. Procesul de oxidare a reniului poate fi observat la o temperatură de 300 de grade, iar oxidarea mai intensă va avea loc la temperaturi peste 600 de grade. Această proprietate înseamnă că metalul este mult mai rezistent la oxidare decât wolfram sau molibdenul și, de asemenea, nu tinde să reacționeze cu azotul și hidrogenul.
Utilizarea reniului
Datorită combinației excelente de caracteristici chimice și fizice ale acestui metal, este utilizat în acele industrii în care utilizarea metalelor scumpe este necesară pentru a obține rezultatele dorite. De regulă, renul este folosit pentru aliaje, care în cele din urmă se dovedesc a fi mai ieftine decât el însuși. Și reniul însuși este folosit pentru fabricarea unor piese importante de dimensiuni mici. Reniul este, de asemenea, folosit pentru a acoperi alte metale.
Reniul este folosit pentru a crea benzină cu un nivel octanic ridicat, pentru a produce echipamente de înaltă precizie și pentru a produce filtre care permit curățarea gazelor de eșapament auto. Dar este aproape imposibil să se folosească reniul la scară mai mare din cauza deficitului său în natură și, în consecință, a costului său ridicat.
Un alt element rar din scoarța terestră
Acesta este recunoscut ca astatin, care, conform oamenilor de știință, conține doar 0,16 grame în scoarța terestră. Acest element al tabelului periodic a fost descoperit oficial în 1940. Caracteristicile astatinului sunt destul de dificil de studiat experimental datorită cantității sale mici. Cu toate acestea, acest element radioactiv prezintă un mare interes pentru oamenii de știință astăzi, deoarece s-a constatat că poate fi folosit în lupta împotriva celulelor canceroase.
europiu element rar ( Europiu), aparținând grupului lantanidelor, se găsesc... în euro. O cantitate extrem de mică din acesta conține pe bancnotă un semn metalic care previne contrafacerea.
Elementul (numărul atomic 63) a fost descoperit la începutul secolului al XX-lea și a fost numit după Europa. Există mai multe mine în lume în care se extrage europiul: în China, Rusia și, de asemenea, o mică mină în SUA. Dar rezervele sale sunt considerate a fi insuficiente.
Potrivit unor rapoarte, costul unui gram UE ajunge la 2 mii de dolari. O altă aplicație interesantă a europiului este redarea culorilor ecranelor de televiziune și monitoarelor de calculator. Această substanță este cea care, datorită proprietăților sale chimice, asigură prezența unei culori roșii bogate pe ecran.
Element argon ( Argon) este mai cunoscut decât vărul său europium datorită aceleiași suduri, lămpi și abundență în atmosfera pământului. Cu toate acestea, puțini oameni știu că argonul cu gaz inert (numărul atomic 18) este folosit și la instalarea ferestrelor de economisire a energiei. Datorită conductibilității sale scăzute la căldură, este plasat între geamuri de sticlă. Argonul în sine este sigur, dar are proprietatea de a „strânge” oxigenul din atmosferă. Prin urmare, o altă utilizare a elementului - este folosit în abatoarele din fabrici pentru a ucide, de exemplu, păsările.
Scandiu ( Scandiul) a fost descoperit în 1879 și numit de chimistul Lars Frederik Nilsson în onoarea Scandinaviei. Acest element este destul de comun în scoarța terestră (este extras din mineralul thorthveitit), dar chiar și la 100 de ani de la descoperirea sa, oamenii încă nu și-au dat seama cum să folosească scandiul (numărul atomic 21). În anii 1970, experții au descoperit că acest metal argintiu, atunci când este combinat cu aluminiu, producea un aliaj surprinzător de puternic și ușor, care putea fi folosit cu succes în industria aerospațială.
Isaac Asimov are o scurtă poveste științifico-fantastică numită „Capcana pentru simpli”. Eroii săi - oamenii de știință - încearcă să stabilească motivele morții unei colonii de coloniști de pe planetă imediat după aterizarea acesteia. S-a dovedit că cauza a fost beriliul, cauzat de beriliul care a ieșit la suprafață ( Beriliu). De fapt, răul beriliului (numărul atomic 4) nu este complet ficțiune, deși exagerat de Asimov. Potrivit Agenției Internaționale de Cercetare a Cancerului, beriliul este un cancerigen. Pe de altă parte, valoarea beriliului este incontestabilă: în combinație cu cromul capătă o nuanță verzuie frumoasă și devine piatra pretioasa, cunoscut sub numele de smarald.
Cel mai mistic element poate fi numit galiu ( Galiu) din cauza domeniului de aplicare neobișnuit al acesteia. Ziua, oamenii serioși folosesc galiul (numărul atomic 31) pentru fabricarea semiconductoarelor sau în industria farmaceutică. Iar seara galium urcă pe scenă cu iluzioniștii. Faptul este că acest metal moale și strălucitor are proprietate interesantă. La o temperatură puțin peste temperatura camerei, începe să se „topească”. Adică dacă pui o lingură de galiu pe masă, aceasta va rămâne o lingură. Dar într-un pahar de ceai fierbinte se va „dizolva”. Același lucru se va întâmpla dacă încălziți o lingură de galiu pentru o lungă perioadă de timp cu căldura mâinii. De aici și faimosul truc cu o lingură „îndoită de puterea gândirii”.
Element „instabil”.
Conform calculelor, doar aproximativ 30 de grame din această substanță există în natură. În timpul vieții sale D.I. Mendeleev, care a descoperit lege periodică, acest element nu a fost încă descoperit - existența lui a fost prezisă doar de oamenii de știință. Elementului necunoscut i s-a atribuit numărul de serie 85. Și abia în 1943 a fost descoperit în natură. Adevărat, cu puțin timp înainte, în 1940, acest element a fost obținut artificial în laborator.
Numele acestei substanțe rare, care sunt cristale negre și albastre, este astatin. Numele provine de la cuvântul grecesc „astatos”, care înseamnă literal „instabil”. Și elementul corespunde pe deplin denumirii lui: viața sa este scurtă, timpul de înjumătățire este de numai 8,1 ore Astatina a fost descoperită în produsele de descompunere ai radonului, uraniului și toriu. Cantități mici de astatin din scoarța terestră au fost detectate prin detectarea radiațiilor caracteristice ale substanței.
Proprietățile astatinului
Rar și evaporabil, astatinul este practic insolubil în apă, dar se evaporă ușor în aer și vid. Dar majoritatea proprietăților sale au fost până acum puțin studiate din cauza dificultății de a obține astatin pentru cercetare. Întrebarea rămâne nerezolvată dacă astatul este un metal sau un nemetal. În proprietățile sale chimice, este aproape de iodul nemetal și poloniul metalic. Mendeleev însuși a numit substanța necunoscută de atunci „eka-iod”.
Practic, izotopii astatinului sunt obținuți prin iradierea bismutului sau toriu metalic cu particule α de înaltă energie, urmată de separarea astatinului prin coprecipitare, extracție, cromatografie sau distilare. Punct de topire 302 °C, punct de fierbere (sublimare) 337 °C.
Astatina este o substanță toxică. Inhalarea în cantități foarte mici poate provoca iritații și inflamații severe. tractului respirator, iar concentrațiile mari duc la otrăviri severe.
Efect asupra organismului
Una dintre proprietățile pe care astatinul le împărtășește cu iodul este capacitatea sa de a se concentra în glanda tiroidă. Mai mult, efectul său asupra glandei tiroide este similar cu iodul, doar efectul astatinei este mai puternic. În plus, s-a găsit un mijloc fiabil de îndepărtare a astatinei din organism - ionii de tiocianat, care permite reducerea la minimum a efectelor nocive asupra altor organe și țesuturi. Astfel de proprietăți ale astatinului fac ca utilizarea sa în medicină să fie promițătoare.
Dar astatul are încă multe secrete și mistere care sunt împrăștiate în natură și sunt la fel de evazive ca el însuși. Chiar și particule minuscule din ea conțin probabil posibilități mari pe care omenirea nu le-a descoperit încă.