Обновлено: 05.11.2019 14:38:43

Эксперт: Залман Ривлин

*Обзор лучших по мнению редакции сайт. О критериях отбора. Данный материал носит субъективный характер, не является рекламой и не служит руководством к покупке. Перед покупкой необходима консультация со специалистом.

Наша планета богата ценными ресурсами, но есть и такие, количество которых измеряется крохами. Как ни странно, эти элементы – одни из самых востребованных в мире. В их числе и тяжелые металлы. Только представьте, 8-сантиметровый кубик тяжелейшего металла в мире весит целых 12 кг (!). Сегодня речь пойдет именно о «тяжеловесах» в мире металлов.

Топ-10 самых тяжелых по плотности металлов

Плотность: 16,64 г/см 3

Температура плавления/кипения: 3017 0 С/5458 0 С

Очень редкий металл, но далеко не самый тяжелый в мире. В естественных условиях представляет собой серебристо-белое твердое вещество с легким синеватым оттенком (оксидная пленка). Был обнаружен в далеком 1802 году, но сразу выделить его не удалось: до 1844-го его отождествляли с другим металлом – ниобием.

Тантал – один из самых тугоплавких в мире (по этому показателю он превосходит даже самый тяжелый металл планеты) и не вступает в реакцию с воздухом: окисление его поверхности наступает только при повышении температуры воздуха до 280 0 С, что в естественных условиях невозможно.

Одной из интересных особенностей тантала считается его парамагнетизм (при попадании в магнитное поле металл намагничивается в направлении этого поля). Кроме того, тантал поражает своей устойчивостью к воздействию агрессивных сред: его поверхность не «поддается» даже 70%-ной азотной кислоте. Применяется этот необычный металл в военной отрасли (при создании боеприпасов), медицине (при производстве протезов), в атомной промышленности (при создании ядерных реакторов) и пр.

Интересный факт: несмотря на высокую прочность, тантал очень пластичен (его можно сопоставить с золотом), поэтому чистый металл очень удобен в работе.

Плотность: 18,92 г/см 3

Температура плавления/кипения: 1132 0 С /3745 0 С

Главное и не лучшим образом характеризующее этот твердый металл отличие от других представителей рейтинга – его радиоактивность. Уран, будучи в естественных условиях, проходит долгий этап трансформации, состоящий из 14 этапов и завершающийся его преобразованием в свинец. Правда, процесс этот длится миллиарды лет.

В чистом виде уран обладает большим весом, серебристо-белым цветом, высокой пластичностью (он чуть мягче стали) и слабовыраженными парамагнитными свойствами. Уран легко окисляется при контакте с воздухом, а порошкообразное вещество самовоспламеняется при температуре около 150 0 С.

Основное и явное применение урана – ядерная промышленность. Активным «потребителем» металла считается ядерная энергетика (производство реакторов, силовых установок и пр.). В последние годы особую ставку начали делать на разработку методов добычи урана из морской воды, где концентрация твердого вещества – 3 мкг/л).

Плотность: 19,21 г/см 3

Температура плавления/кипения: 3422 0 С /3745 0 С

Свое довольно оригинальное название (в переводе с лат. – «волчья пена») получил оттого, что при сопровождении оловянной руды мешал выплавке олова, превращая его в пену шлака. То есть фактически пожирал как волк овцу.

Вольфрам представляет собой блестящее твердое вещество светло-серого цвета. Это – самый тугоплавкий металл на планете: температура его плавления близка к солнечной фотосфере. Кроме того, имеет самую высокую доказанную температуру кипения на планете. Правда, недавно появился «конкурент» – сиборгий с более высокой (предполагаемой) температурой плавления, но достоверно это пока неизвестно ввиду небольшой длительности существования металла.

В свое время вольфрам произвел настоящий фурор в промышленности и сегодня его используют как обязательную основу для жаропрочных сплавов. Кроме того, высокая прочность обеспечивает этому металлу широкое применение в различных сферах человеческой деятельности: его используют в авиационных двигателях, нитях накаливания, электровакуумном оборудовании и пр.

Плотность: 19,85 г/см 3

Температура плавления/кипения: 1064 0 С /2856 0 С

Один из самых твердых металлов на земле, но при этом отличающийся невероятной пластичностью: из него можно сделать лист толщиной всего 0,1 мкм (так называемое сусальное золото). Именно по этой причине благородный желтый металл нашел достойное место в ювелирном деле. Но при этом золото имеет высокую плотность, что значительно упрощает процесс его добычи.

Золото обладает очень высоким показателям электропроводимости, что могло бы сделать этот металл незаменимым в процессе создания микросхем, но – увы: стоимость исходного сырья весьма велика, а распространенность – мала.

Золото не вступает в реакцию с кислородом и большинством элементов. Металл не поддается воздействию кислот и щелочей (исключение – царская водка, которая служит для проверки чистоты металлов). Золото – один из немногих металлов, используемых не только в промышленности, но и на благо человеку (его активно применяют в гомеопатии, стоматологии). Кроме того, благородный металл нашел активное применение в банковском деле: он до сих пор является гарантом стабильности любой валюты и надежным инвестиционным инструментом.

Плотность: 19,85 г/см 3

«Младший брат» урана и обладатель высокой радиоактивности. В естественных условиях добывают, но мало и редко, поскольку это попросту нецелесообразно, зато его легко получить в процессе многоступенчатого преобразования урана. Стал первым химически искусственным веществом, производим в промышленных масштабах.

Для получения плутония используется уран обогащенного и природного типа. Несколько лет назад сообщалось о закрытии в 2010 году последнего в мире реактора, производящего плутоний (в России). Но в тот же год в Японии запустили ядерный реактор. Правда, долго проработать ему не пришлось по причине произошедшей через пару месяцев после запуска аварии: реактор остановили, а после трагедии на Фукусима-1 и вовсе передумали запускать. В 2016 было принято решение об утилизации реактора.

Из-за очевидного военного потенциала плутоний стали активно использовать при производстве ядерного оружия (так называемый оружейный плутоний), как источник энергии для космических кораблей и в качестве топлива для ядерных реакторов.

Плотность: 20,48 г/см 3

Температура плавления/кипения: 640 0 С /3235 0 С

Еще одно радиоактивное «детище» урана, полученное в ходе проведения ядерных реакций. Считается первым трансурановым элементом. Относительно мягкое вещество отличается хорошей ковкостью, медленно вступает в реакцию с воздухом, быстро окисляясь при высокой его температуре. На земле этот металл встречается в следовом количестве, поэтому его добыча в естественных условиях попросту бессмысленна.

Нептуний опасен для человека при радиоактивном распаде: около 70-80% его частиц оседает в костной ткани, что приводит к полному ее поражению (степень поражения зависит от валентности изотопов). Основное его применение – получение плутония.

Плотность: 21,01 г/см 3

Температура плавления/кипения: 3186 0 С /5596 0 С

Обнаружение плотного металла серебристого цвета было предсказано Менделеевым в далеком 1871 году, а фактическое его открытие произошло лишь спустя полтора столетия (в 1925-м). Рений стал последним среди открытых элементов со стабильным изотопом: все открытые позднее таковых не имели.

Рений – один из самых редких элементов нашей планеты. По своим геохимическим свойствам похож на вольфрам. Серебристо-белый металл считается одним из самых твердых и плотных среди всех существующих. В чистом виде рений пластичен уже при комнатной температуре, но при этом полностью сохраняет свою прочность даже при многократном нагреве или охлаждении.

Рений труднодоступен, а его получение весьма материалозатратно, поэтому металл является одним из самых дорогих: цена за 1 кг колеблется от 1000 до 10000 долларов. «Добыча» рения происходит преимущественно в процессе переработки молибденового и медного сырья.

Сфера применения рения обусловлена рядом его свойств (тугоплавкостью, устойчивостью к большинству реагентов и пр.). При этом учитывается его дороговизна: применение металла ограничено теми случаями, когда он дает преимущество перед использованием других. В основном, рений применяют при производстве ракетных деталей (в особенности, реактивных и ракетных двигателей).

Плотность: 21,44 г/см 3

Температура плавления/кипения: 1768 0 С /3825 0 С

«Выносливая» и твердая платина практически достигла вершины нашего рейтинга, что неудивительно: это один из самых тяжелых металлов в мире. Драгоценное вещество считается также одним из редчайших на планете. Кстати, даже так называемый самородный металл нельзя считать чистым: в нем содержится до 20% железа, а также родий, иридий, осмий, реже – медь.

Платина считается одним из самых инертных металлов, не вступающим в реакцию с кислотами и щелочами. Блестящий серебристый металл активно применяют в ювелирном и стекольном деле, медицине (хирургии), химической промышленности, автомобилестроении, а благодаря устойчивости к вакууму – еще и при создании космических аппаратов.

Интересный факт: преимущественная часть платиновых запасов мира «спрятана» в недрах всего лишь 5 стран – России, Китая, Зимбабве, ЮАР и США.

Плотность: 22,53 г/см 3

Фактически иридий делит первое место с осмием – разница в плотности этих веществ – сотые доли грамма. Тем не менее этот «тяжеловес», все же, на эту самую малость легче. Это – очень редкий, ценный металл, абсолютно не взаимодействующий с кислотами, водой и даже воздухом. Иридий (как и лидер рейтинга самых тяжелых металлов) – тугоплавкое вещество, плохо поддающееся обработке.

В переводе с греческого означает «радуга», что неудивительно, ведь иридиевые соли отличаются невероятной цветовой гаммой: от медно-красного до ярко-синего. Белый с легким серебристым, словно зеркальным оттенком иридий считается самым прочным и одним из редчайших на планете: за год добывается не более 10 тонн, причем большинство месторождений расположены в месте падения метеоритов.

Применяется в высокоточном машиностроении в качестве индикатора герметичности сварочных швов. Активно используется палеонтологами и геологами в качестве временного индикатора обнаруженного слоя той или иной породы. Нередко один из самых тяжелых металлов на планете применяют и для получения электроэнергии. В последние годы иридий получил довольно неожиданное и необычное применение: для электростимуляции нервов и при создании протезов глазного и ушного аппарата человека.

Плотность: 22,62 г/см 3

Температура плавления/кипения: 2466 0 С/4428 0 С

Самый тяжелый «представитель» периодической таблицы Менделеева, и, соответственно, самый тяжелый в мире металл. Год 1803-й стал для этого элемента фактически поворотным, поскольку в этот период времени его открытие происходило буквально в гоночных условиях: два ученых параллельно открыли осмий – Теннант и де Фуркруа. Но Теннант, все же, добился более четких и глубоких результатов, и в официальных документах, поданных королевскому обществу Лондона, указал, что найденный элемент условно делится на два металла – иридий и осмий.

Добыча осмия требует немалых затрат, поскольку он редкий и сложно поддающийся воздействию. Отсюда и внушительная стоимость – 15000 долларов за 1 грамм вещества. Плотность осмия лишь чуть-чуть превышает аналогичный показатель иридия, хотя свойства обоих видов пока не до конца изучены. Самый тяжелый металл в мире «недружелюбен» к высоким температурам: он очень тугоплавкий.

Осмий входит в группу платиновых элементов и условно благородный. И, хотя при застывании осмий образует красивые серебристо-голубые кристаллы, для создания ювелирных изделий он не подходит, поскольку абсолютно непластичен и плохо поддается ковке. Отличается специфическим запахом – чесночно-хлорная смесь.

Высоко ценится из-за своей прочности: металл часто добавляют в состав для изготовления узлов, подвергающихся частому и сильному трению. Такие сплавы становятся невероятно прочными и устойчивыми к любому воздействию.

Здравствуйте, друзья!

Вы знали, что изначально в таблице Менделеева содержалась нулевая группа, в которой наравне с инертными газами стоял эфир? Хотя сегодня не об этом.
10 млн долларов – именно в такую сумму оценивается 1 грамм . Второе место по редкости, соответственно, и по цене, занимает осмий.

Кроме того, он еще и самый тяжелый металл в мире, хотя некоторые ученые считают, что эту позицию должен занимать иридий.

Чтобы определить, что тяжелее, надо сравнить атомный вес и посмотреть, что обладает более высокой плотностью. По этим показателям на сегодняшний день самыми тяжелыми считаются осмий и уступающий ему на доли кубических сантиметров иридий. Представьте: кубик осмия с восьмисантиметровыми сторонами весит почти 12 кг!

Предлагаю взглянуть на фото самого тяжелого металла:

А это иридий:

Красавцы, не правда?

Топ-10 самых тяжелых металлов в мире

Предлагаю ознакомиться с элементами согласно их рейтингу.

Тантал

Считается редким и не очень тяжелым металлом, он обладает плотностью 16,65 г/см³. Его используют хирурги – он практически не поддается разрушению и ржавчине, легок в обработке.

Уран

Плотность урана – 19,07 г/см³. Его основное отличие от собратьев – природная радиоактивность. В процессе трансформации, которые претерпевают атомы урана, вещество превращается в другой излучающий элемент. Цепочка превращений состоит из 14 этапов, один из них – преобразование в радий, последняя стадия – образование свинца. Правда, для полного перехода урана в свинец понадобится не один миллиард лет.

Вольфрам

Вольфрам (19,25 г/см³) в шутку называют идеальным кандидатом для подделки золотых слитков. Это самый тугоплавкий материал, температура плавления приближена к фотосфере Солнца – 3422 °C. Поэтому он лучше всего подходит для спиралей в лампах накаливания.

Золото

Плотность золота – 19,3 г/см³. Мягкое, тягучее, обладающее хорошей тепло- и электрической проводимостью, оно не боится химического воздействия. Золото находится не только на поверхности Земли. В 5 раз больше его содержится в ядре планеты.

Плутоний

Этот элемент – одна из ступеней радиоактивного преобразования урана. В недрах планеты он тоже есть, но в мизерных количествах. Плотность его составляет 19,7 г/см³. Из-за своей радиоактивности плутоний всегда теплый, при этом плохо проводит ток и тепло.

Нептуний

Это еще одно детище урана, полученное в ходе ядерных реакций. Плотность – 20,25 грамм на кубический сантиметр. Нептуний довольно мягкий и ковкий материал, который медленно вступает в реакцию с воздухом и водой.

Рений

Рений – еще один тугоплавкий, ковкий, стойкий к окислению элемент. Температура плавления – 2000 °C. В общей сложности мировые запасы элемента составляют примерно 17 000 тонн. Плотность рения – 21,03 г/см³. Его используют в медицине, ювелирном деле, вакуумной технике, электронных приборах и металлургии.

Платина

Платина – хоть и не самый тяжелый металл, но довольно близок к этому – 21,45 г/см³. Она используется не только ювелирами, но и хирургами, специалистами в области инвестиций, в химической и стекольной промышленности, автомобильном деле, биомедицине и электронике. , а изделия из нее трудно поцарапать. Этот элемент встречается в 30 раз реже золота.

Осмий

Плотность 22,6 г/см³ – самый тяжелый в мире металл, он твердый, но довольно ломкий. Как его ни нагревай, свой блеск и серо-голубоватый оттенок он не потеряет ни при каких условиях. Его трудно обрабатывать, в основном залегает в местах падения метеоритов.

Иридий

Разница между иридием и осмием по плотности – в сотых частях грамма. Иридий тугоплавкий, относится к редким, драгоценным. Не взаимодействует с кислотами, воздухом и водой. Применяется для контроля сварочных швов, а в палеонтологии и геологии используется в качестве индикатора слоя, сформировавшегося после падения метеорита.

Характеристики самого плотного металла

Ученые сошлись во мнении, что, несмотря на практически одинаковую плотность, иридий совсем чуть-чуть уступает самому тяжелому металлу. Однако полностью физико-химические свойства этих двух элементов пока не изучены.

Редкостью и трудозатратностью добычи обусловлена стоимость осмия – в среднем от $15 000 за грамм. Он внесен в группу платиновых и условно считается благородным, однако название металла противоречит статусу: по-гречески «осме» значит «запах». Из-за высокой химической активности осмий пахнет смесью чеснока или редьки с хлором.

Температура плавления самого тяжелого металла – 3033 °C, а кипит он при 5012 °C.

Застывая из расплава, осмий образует красивые кристаллы с интересным сине- или серебристо-голубым отливом. Но, несмотря на красоту, для изготовления драгоценных аксессуаров он не подходит, так как не обладает свойствами, необходимыми ювелирам: ковкостью и пластичностью.

Элемент ценен только из-за особой прочности. Сплавы, в которые добавляют совсем малые дозы самого тяжелого металла, становятся невероятно износостойкими. Обычно им покрывают узлы, подвергающиеся постоянному трению.

История открытия

1803—1804 годы стали для самого тяжелого металла поворотными: именно в это время его открытие проходило практически в условиях соревнований.

Сначала английский химик Смитсон Теннант и его ассистент Уильям Хайд Уолластон, совершившие не одно важное открытие, обнаружили в процессе эксперимента с платиновыми рудами и азотной и соляной кислотами необычный осадок с характерным запахом и поделились своей находкой с другими.

Далее эстафету перехватили французские ученые Антуан де Фуркруа и Луи-Николя Воклен и на основе предыдущих и своих собственных исследований заявили об обнаружении нового элемента. Название ему дали «птен», что значит «летучий», так как в результате опытов они получали летучий черный дым.

Однако и Теннант не спал: он продолжал свои исследования и не упускал из виду опыты французов. В итоге Смитсон добился более конкретных результатов и в официальном документе, отправленном Лондонскому королевскому обществу, указал, что разделил птен на два родственных элемента: иридий («радуга») и осмий («запах»).

Где применяют

Список сфер применения довольно обширен: авиация, военная и ракетная техника, аэрокосмическая промышленность, медицина. Хотя производители оружия уже задумываются, чем можно заменить самый тяжелый в мире металл, так как осмий слишком трудно обрабатывать.

Почти половина мировых запасов самого тяжелого металла отдана на нужды химической промышленности. Им окрашивают живые ткани под микроскопом, обеспечивая их сохранность. Кроме того, его применяют как краситель при росписи фарфора.

Изотопы самого тяжелого металла используют для изготовления тары для хранения ядерных отходов.

А еще этот элемент используется для изготовления элитных «вечных» авторучек и часов «Ролекс».

Места природного залегания

В чистом виде осмий обнаружить практически нереально. Обычно этот тяжелый элемент встречается в соединении с иридием. Вещество содержится и на месте падения или в самих попавших на Землю метеоритах.

Заключение

Согласитесь, физика и химия за рамками школьной программы безумно интересна? В продолжение темы смотрите видео о самом тяжелом металле:

Подписывайтесь на обновления: обещаю впереди еще много занимательного! Делитесь статьей в соцсетях, а я буду ждать ваших комментариев!

Невероятные факты

Когда речь заходит о ювелирных украшениях многие из нас грезят об ослепительной жемчужине или о бриллиантах, в зависимости от размера своего бумажника. В большинстве случаев, цепочка или оправа, которые держат саму драгоценность, играют роль второй скрипки.

Однако, существует причина, по которой ваш сосед прячет золотые монеты, а отец запирает семейное серебро в сейф. Золото и серебро являются чрезвычайно ценными материалами из-за их редкости, высокого социально-экономического значения, не реакционной способности, способности противостоять коррозии и окислительным силам. Из года в год, даже из месяца в месяц цены на эти металлы колеблются значительно.

Однако, помимо прочего, эти ценные металлы также используются в промышленных целях. К примеру, металлы платиновой группы используются для установки на лабораторное оборудование, стоматологические материалы и электронику. Драгоценные и ценные металлы также служат средством инвестиций. Важно отметить, что условная единица веса драгоценных металлов представляет собой тройскую унцию в размере 1,1 стандартной унции или 0,031 кг.

Давайте же посмотрим на самые ценные металлы в мире и поймем, что делает их такими особенными.

10. Индий

Если бы у драгоценных металлов была бы личность, то индий, вероятно, был бы плаксивым ребенком. Он очень мягкий (в прямом и переносном смысле), цвета индиго внутри (был назван в честь того, что его спектральная линия именно такого цвета) и издает своего рода "крик" при сгибании.

Индий – это редкий металл, который извлекается из цинковых, свинцовых, железных и медных руд. В своей чистой форме индий – это белый металл, который крайне податлив и очень блестящий. Впервые он широко использовался в ходе Второй мировой войны в качестве подшипников на авиационных двигателях. Индий также используется для создания устойчивых к коррозии зеркал, полупроводников, сплавов и электропроводности в различных устройствах.

В 2009 году средняя цена на индий составляла 500 долларов за килограмм (15 за тройскую унцию), крупнейшими же его производителями считаются Китай, Южная Корея и Япония. С ростом цен на индий все популярней становится его переработка и дальнейшая утилизация.

9. Серебро

Серебро – это один из самых ценных металлов на земле. Этот блестящий белый металл в своей чистой форме является самым лучшим электрическим и термальным проводником, при этом у него самое низкое сопротивление.

Вам, вероятно, известны основные области применения серебра – ювелирные изделия, монеты, фотография, различные схемы, стоматология, батареи. Что касается необычных сфер применения, серебро может использоваться для того, чтобы предотвратить распространение бактерий на поверхности мобильного телефона, убрать неприятный запах из обуви, а также избежать появления плесени на обработанной древесине.

Часто серебро используется в сплавах с медью, золотом и свинцово-цинковыми рудами. Крупнейшими производителями серебра считаются Перу, Китай, Мексика и Чили. Средняя цена на серебро составляет 432 доллара за килограмм (13,40 за тройскую унцию), хотя цены регулярно растут. В связи с большим количеством областей использования, серебро считается одним из самых ценных металлов в мире.

8. Рений

Хотя, возможно, рений не так известен, как золото и платина, серебристый рений – это один из самых плотных металлов, который занимает третье место по высоте точки плавления.

Из-за его подобных свойств, рений, открытый в 1925 году, используется в высокотемпературных газотурбинных двигателях. Этот металл также добавляется в никелевые жароустойчивые сплавы для улучшения сопротивляемости высоким температурам. Другие области применения – термопар, электроматериалы и т.д.

Рений – побочный продукт молибдена, который, по существу, является побочным продуктом добычи меди. Чили, Казахстан и США возглавляют список стран, добывающих этот ценный металл. Цены на него значительно варьируются, чего только стоит последний скачок с 2419 долларов за килограмм до 4548 долларов.

7. Палладий

В 1803 году Уильям Хайд Волластон (William Hyde Wollaston) нашел способ отделения палладия от окружающих его платиновых руд. Этот серовато-белый драгоценный металл ценится за свою редкость, пластичность, устойчивость к высоким температурам, а также из-за способности поглощать большое количество водорода при комнатной температуре.

Палладий, названный в честь греческой богини Паллады, является одним из членов группы драгоценных металлов. Его ценные свойства пользуются высоким спросом, поэтому он используется в различных отраслях промышленности: производители автомобилей полагаются на него при изготовлении каталитических нейтрализаторов, которые регулируют уровень выбросов; ювелиры используют его для создания сплавов белого золота; производители электроники обрабатывают им покрытия своих устройств, поскольку палладий обладает хорошими проводящими функциями.

Хотя за последнее время цены на палладий подскочили, однако, средняя цена составляет 8483 доллара за килограмм (263 за тройскую унцию). Почти половина палладия изготавливается в России, далее следуют Южная Африка, США, Канада и другие страны.

6. Осмий

Осмий один из самых плотных элементов на земле, он голубовато-серебристого цвета и был открыт в 1803 году Смитсоном Теннантом (Smithson Tennant). Он также обнаружил и иридий (№5 в нашем списке). До настоящего времени не разрешен спор о том, какой из этих металлов более тяжелый (осмий или иридий).

Редко встречаемый осмий, как правило, находят в рудах других металлов платиновой группы, добывается он в некоторых регионах России, Северной и Южной Америки. Цена на него в среднем составляет 12700 долларов за килограмм.

Этот очень твердый металл имеет крайне высокую температуру плавления, поэтому обращаться с ним не так-то легко. По большей части осмий используется для упрочнения сплавов из платины в электрических контактах, волокнах и в других целях. Стоит отметить, что существуют опасности, связанные с обработкой осмия, поскольку он выделяет токсичные оксиды, которые могут спровоцировать появление раздражения на коже и повредить глаза.

5. Иридий

Этот металл, безусловно, является самым экстремальным членом платиновой группы. Он белого цвета, обладает удивительно высокой температурой плавления, является одним из самых плотных элементов и самым устойчивым к коррозии металлом. Вода, воздух, кислоты не имеют никакого реального воздействия на иридий.

Из-за подобных его свойств, он крайне сложно добывается и еще сложнее обрабатывается. Большую его часть поставляет Южная Африка, добывается он из платиновых руд и выступает в качестве побочного продукта добычи никеля. Средняя его цена за килограмм – 13548 долларов. Его уникальные черты позволяют этому твердому металлу вносить свой вклад в достижения в области медицины, электроники, автомобилестроения. Даже ювелиры пытаются использовать иридий в некоторых своих эксклюзивных творениях.

4. Рутений

Рутений, яркий серый металл, был открыт в 1844 году русским ученым Карлом Карловичем Клаусом. Этот член платиновой группы сохраняет многие характеристики своих "коллег", в том числе твердость, редкость и устойчивость к воздействию внешних элементов. При этом, плавится рутений при температуре 800 градусов Цельсия.

Рутений находится в аналогичных рудах платиновой группы в регионах России, Северной и Южной Америки, Канады. Цены на этот металл варьируются, в среднем он стоит 13548 долларов за килограмм (420 за тройскую унцию).

После сложного процесса химической обработки, металл может быть выделен и использован в различных целях. Его добавляют в сплав платины и палладия в целях повышения твердости (в ювелирных украшениях) и для лучшего сопротивления (с агрессивными компонентами, особенно с титаном). Рутений также стал весьма популярным в области электроники, как способ повышения эффективности электрических контактов.

3. Золото

Золото всегда было заветным товаром, оно заманивало всех – от египтян, которые украшали им древние гробы до золотоискателей 19 века, которые обследовали каждый кусочек побережья Калифорнии в поисках самородков.

Из-за его всеобщей желательности, прочности и пластичности, золото остается одним из самых популярных металлов, в том числе и для инвестиций. Средняя цена на золото в 2009 году составляла 30645 долларов за килограмм (950 за унцию), однако всего за год цена подскочила до 40290 долларов.

Крупнейшие шахты по добыче золота расположены в Южной Африке, США, Австралии и Китае. Обычно золото отделяется от окружающих его пород и минералов при помощи панорамирования, после чего оно становится готовым к различным химическим реакциям и плавке.

Помимо использования в ювелирных изделиях, его также применяют и в промышленности. Благодаря его проводимости, оно часто становится частью различных электроприборов, а его отражающая поверхность позволяет использовать его в защищающих от излучения щитах и для производства офисных окон.

2. Платина

Средняя цена на этот ослепительный серебристый металл составляет 38290 долларов за килограмм. Добываемая в большей степени в Южной Африке, России и Канаде, платина сделала себе имя благодаря своей гибкости, плотности и неагрессивным свойствам. Кроме того, как и палладий, платина может поглощать большое количество водорода.

Этот ценный металл стал широко применяться в ювелирной промышленности за его блестящий вид и хорошее сопротивление. Также платина используется в таких областях, как стоматология, аэронавтика и в производстве оружия.

1. Родий

Родий является одним из ценнейших металлов в мире. Этот блестящий, серебристого цвета металл обладает замечательными отражательными свойствами, именно поэтому его используют в производстве фар, зеркал и в финальной обработке ювелирных изделий.

Кроме того, родий очень ценен в автомобильной промышленности. Однако, за свою высокую температуру плавления, способность противостоять коррозии родий является важным элементом и в других отраслях промышленности. Этот чрезвычайно редкий и ценный металл добывается только в некоторых регионах. Около 60 процентов родия поставляет Южная Африка, далее следует Россия. Хотя на протяжении многих лет цена на этот металл снижается, он по-прежнему остается самым дорогим из существующих в настоящее время ценных металлов – средняя его цена составляет 46516 долларов за килограмм.

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.

Осмий VS Иридий

Споры о том, какой из двух элементов таблицы Менделеева является более тяжелым, до сих пор не стихают. За это право состязаются два самых тяжелых элемента таблицы - Осмий (76) и Иридий (77). Плотность обоих элементов приблизительно равна 22,6 г/см 3 .

В отличие от явного лидера, среди лёгких металлов - с тяжелыми не всё так просто. Потому рассмотрим оба этих металла.

Иридий

Больше двух столетий прошло с тех пор, как появились первые сведения о платине – белом металле из Южной Америки. Долгое время люди были уверены, что это чистый металл, так же, как золото. Только в самом начале XIX в. Волластон сумел выделить из самородной платины палладий и родий, а в 1804 г. Теннант, изучая черный осадок, оставшийся после растворения самородной платины в царской водке, нашел в нем еще два элемента. Один из них он назвал осмием, а второй – иридием. Соли этого элемента в разных условиях окрашивались в различные цвета. Это свойство и было положено в основу названия: по-гречески слово ιρις, значит «радуга».

Русский химик

В 1841 г. известный русский химик профессор Карл Карлович Клаус занялся исследованием так называемых платиновых остатков, т.е. нерастворимого осадка, остающегося после обработки сырой платины царской водкой. «При самом начале работы, – писал Клаус, – я был удивлен богатством моего остатка, ибо извлек из него, кроме 10% платины, немалое количество иридия, родия, осмия, несколько палладия и смесь различных металлов особенного содержания»...

Клаус сообщил горному начальству о богатстве остатков. Власти заинтересовались открытием казанского ученого, которое сулило значительные выгоды. Из платины в то время чеканили монету, и получение драгоценного металла из остатков казалось очень перспективным. Через год Петербургский монетный двор выделил Клаусу полпуда остатков. Но они оказались бедными платиной, и ученый решил провести на них исследование, «интересное для науки».

«Два года, – писал Клаус, – занимался я постоянно этим трудным, продолжительным и даже вредным для здоровья исследованием» и в 1845 г. опубликовал работу «Химическое исследование остатков уральской платиновой руды и металла рутения». Это было первое систематическое исследование свойств аналогов платины. В нем впервые были описаны и химические свойства иридия.

Клаус отмечал, что иридием он занимался больше, чем другими металлами платиновой группы. В главе об иридии он обратил внимание на неточности, допущенные Берцелиусом при определении основных констант этого элемента, и объяснил эти неточности тем, что маститый ученый работал с иридием, содержащим примесь рутения, тогда еще не известного химикам и открытого лишь в ходе «химического исследования остатков уральской платиновой руды и металла рутения».

Какой же он, иридий?

Атомная масса элемента №77 равна 192,2. В таблице Менделеева он находится между осмием и платиной. И в природе он встречается главным образом в виде осмистого иридия – частого спутника самородной платины. Самородного иридия в природе нет.

Иридий – серебристо-белый металл, очень твердый, тяжелый и прочный. По данным фирмы «Интернейшнл Никель и Ко», это самый тяжелый элемент: его плотность 22,65 г/см 3 , а плотность его постоянного спутника – осмия, второго по тяжести 22,61 г/см 3 . Правда, большинство исследователей придерживаются иной точки зрения: они считают, что иридий все-таки немного легче осмия.

Естественное свойство иридия (он же платиноид!) – высокая коррозионная стойкость. На него не действуют кислоты ни при нормальной, ни при повышенной температуре. Даже знаменитой царской водке монолитный иридий «не по зубам». Только расплавленные щелочи и перекись натрия вызывают окисление элемента №77.

Иридий стоек к действию галогенов. Он реагирует с ними с большим трудом и только при повышенной температуре. Хлор образует с иридием четыре хлорида: IrCl, IrCl 2 , IrCl 3 и IrCl 4 . Треххлористый иридий получается легче всего из порошка иридия, помещенного в струю хлора при 600°C. Единственное галоидное соединение, в котором иридий шестивалентен, – это фторид IrF 6 . Тонкоизмельченный иридий окисляется при 1000°C и в струе кислорода, причем в зависимости от условий могут получаться несколько соединений разного состава.

Как и все металлы платиновой группы, иридий образует комплексные соли. Среди них есть и соли с комплексными катионами, например Cl 3 и соли с комплексными анионами, например K 3 · 3H 2 O. Как комплексообразователь иридий похож на своих соседей по таблице Менделеева.

Чистый иридий получают из самородного осмистого иридия и из остатков платиновых руд (после того как из них извлечены платина, осмий, палладий и рутений). О технологии получения иридия распространяться не будем, отослав читателя к статьям «Родий», «Осмий» и «Платина».

Иридий получают в виде порошка, который затем прессуют в полуфабрикаты и сплавляют или же порошок переплавляют в электрических печах в атмосфере аргона. Чистый иридий в горячем состоянии можно ковать, однако при обычной температуре он хрупок и не поддается никакой обработке.

Иридий в деле

Из чистого иридия делают тигли для лабораторных целей и мундштуки для выдувания тугоплавкого стекла. Можно, конечно, использовать иридий и в качестве покрытия. Однако здесь встречаются трудности. Обычным электролитическим способом иридий на другой металл наносится с трудом, и покрытие получается довольно рыхлое. Наилучшим электролитом был бы комплексный гексахлорид иридия, однако он неустойчив в водном растворе, и даже в этом случае качество покрытия оставляет желать лучшего.

Разработан метод получения иридиевых покрытий электролитическим путем из расплавленных цианидов калия и натрия при 600°C. В этом случае образуется плотное покрытие толщиной до 0,08 мм.

Менее трудоемко получение иридиевых покрытий методом плакирования. На основной металл укладывают тонкий слой металла-покрытия, а затем этот «бутерброд» идет под горячий пресс. Таким образом получают вольфрамовую и молибденовую проволоку с иридиевым покрытием. Заготовку из молибдена или вольфрама вставляют в иридиевую трубку и проковывают в горячем состоянии, а затем волочат до нужной толщины при 500...600°C. Эту проволоку используют для изготовления управляющих сеток в электронных лампах.

Можно наносить иридиевые покрытия на металлы и керамику химическим способом. Для этого получают раствор комплексной соли иридия, например с фенолом или каким-либо другим органическим веществом. Такой раствор наносят на поверхность изделия, которое затем нагревают до 350...400°C в контролируемой атмосфере, т.е. в атмосфере с регулируемым окислительно-восстановительным потенциалом. Органика в этих условиях улетучивается, или выгорает, а слой иридия остается на изделии.

Но покрытия – не главное применение иридия. Этот металл улучшает механические и физико-химические свойства других металлов. Обычно его используют, чтобы повысить их прочность и твердость. Добавка 10% иридия к относительно мягкой платине повышает ее твердость и предел прочности почти втрое. Если же количество иридия в сплаве увеличить до 30%, твердость сплава возрастет ненамного, но зато предел прочности увеличится еще вдвое – до 99 кг/мм 2 . Поскольку такие сплавы обладают исключительной коррозионной стойкостью, из них делают жаростойкие тигли, выдерживающие сильный нагрев в агрессивных средах. В таких тиглях выращивают, в частности, кристаллы для лазерной техники. Платино-иридиевые сплавы привлекают и ювелиров – украшения из этих сплавов красивы и почти не изнашиваются. Из платино-иридиевого сплава делают также эталоны, иногда – хирургический инструмент.

Спдавы иридия

В будущем сплавы иридия с платиной могут приобрести особое значение в так называемой слаботочной технике как идеальный материал для контактов. Каждый раз, когда происходит замыкание и размыкание обычного медного контакта, возникает искра; в результате поверхность меди довольно быстро окисляется. В контакторах для сильных токов, например для электродвигателей, это явление не очень вредит работе: поверхность контактов время от времени зачищают наждачной бумагой, и контактор вновь готов к работе. Но, когда мы имеем дело со слаботочной аппаратурой, например в технике связи, тонкий слой окиси меди весьма сильно влияет на всю систему, затрудняет прохождение тока через контакт. А именно в этих устройствах частота включений бывает особенно большой – достаточно вспомнить АТС (автоматические телефонные станции). Вот здесь-то и придут на помощь необгорающие платино-иридиевые контакты – они могут работать практически вечно! Жаль только, что эти сплавы очень дороги и пока их недостаточно.

Иридий добавляют не только к платине. Небольшие добавки элемента №77 к вольфраму и молибдену увеличивают прочность этих металлов при высокой температуре. Мизерная добавка иридия к титану (0,1%) резко повышает его и без того значительную стойкость к действию кислот. То же относится и к хрому. Термопары, состоящие из иридия и сплава иридия с родием (40% родия), надежно работают при высокой температуре в окислительной атмосфере. Из сплава иридия с осмием делают напайки для перьев авторучек и компасные иглы.

Резюмируя, можно сказать, что металлический иридий применяют главным образом из-за его постоянства – постоянны размеры изделий из металла, его физические и химические свойства, причем, если можно так выразиться, постоянны на высшем уровне.

Запасы на Земле

Как и другие металлы VIII группы, иридий может быть использован в химической промышленности в качестве катализатора. Иридиево-никелевые катализаторы иногда применяют для получения пропилена из ацетилена и метана. Иридий входил в состав платиновых катализаторов реакции образования окислов азота (в процессе получения азотной кислоты). Один из окислов иридия, IrO 2 , пытались применять в фарфоровой промышленности в качестве черной краски. Но слишком уж дорога эта краска...

Запасы иридия на Земле невелики, его содержание в земной коре исчисляется миллионными долями процента. Невелико и производство этого элемента – не больше тонны в год. Во всем мире!

В связи с этим трудно предположить, что со временем в судьбе иридия наступят разительные перемены – он навсегда останется редким и дорогим металлом. Но там, где его применяют, он служит безотказно, и в этой уникальной надежности залог того, что наука и промышленность будущего без иридия не обойдутся.

Иридиевый сторож

Во многих химических и металлургических производствах, например в доменном, очень важно знать уровень твердых материалов в агрегатах. Обычно для такого контроля используют громоздкие зонды, подвешиваемые на специальных зондовых лебедках. В последние годы зонды стали заменять малогабаритными контейнерами с искусственным радиоактивным изотопом – иридием-192. Ядра 192 Ir испускают гамма-лучи высокой энергии; период полураспада изотопа равен 74,4 суток. Часть гамма-лучей поглощается шихтой, и приемники излучения фиксируют ослабление потока. Последнее пропорционально расстоянию, которое проходят лучи в шихте. Иридий-192 с успехом применяют и для контроля сварных швов; с его помощью па фотопленке четко фиксируются все непроваренные места и инородные включения. Гамма-дефектоскопы с иридием-192 используют также для контроля качества изделий из стали и алюминиевых сплавов.

Эффект Мёссбауэра

В 1958 г. молодой физик из ФРГ Рудольф Мёссбауэр сделал открытие, обратившее на себя внимание всех физиков мира. Открытый Мёссбауэром эффект позволил с поразительной точностью измерять очень слабые ядерные явления. Через три года после открытия, в 1961 г., Мёссбауэр получил за свою работу Нобелевскую премию. Впервые этот эффект обнаружен на ядрах изотопа иридий-192.

Сердце бьется активнее

Одно из наиболее интересных применений платино-иридиевых сплавов за последние годы – изготовление из них электрических стимуляторов сердечной деятельности. В сердце больного стенокардией вживляют электроды с платино-иридиевыми зажимами. Электроды соединены с приемником, который тоже находится в теле больного. Генератор же с кольцевой антенной находится снаружи, например в кармане больного. Кольцевая антенна крепится на теле напротив приемника. Когда больной чувствует, что наступает приступ стенокардии, он включает генератор. В кольцевую антенну поступают импульсы, которые передаются в приемник, а от него – на платино-придиевые электроды. Электроды, передавая импульсы на нервы, заставляют сердце биться активнее. Сейчас в СССР многие станции скорой помощи оборудованы подобными генераторами. В случае остановки сердца делают надрез ключичной вены, вводят в нее соединенный с генератором электрод, включают генератор, и через несколько минут сердце вновь начинает работать.

Изотопы – стабильные и нестабильные

В предыдущих заметках довольно много говорилось о радиоизотопе иридий-192, применяемом в многочисленных приборах и даже причастном к важному научному открытию. Но, кроме иридия-192, у этого элемента есть еще 14 радиоактивных изотопов с массовыми числами от 182 до 198. Самый тяжелый изотоп в то же время – самый короткоживущий, его период полураспада меньше минуты. Изотоп иридий-183 интересен лишь тем, что его период полураспада – ровно один час. Стабильных же изотопов у иридия всего два. На долю более тяжелого – иридия-193 в природной смеси приходится 62,7%. Доля легкого иридия-191 соответственно 37,3%.

Полезные хлориридаты

Хлориридатами называют комплексные хлориды четырехвалентного иридия; общая их формула Me 2 . Благодаря хлориридатам можно в принципе уверенно разделять соединения таких похожих элементов, как натрий и калий. Хлориридат натрия растворим в воде, а хлориридат калия – практически нерастворим. Но для такой операции хлориридаты слишком дороги, так как дорог исходный иридий. Это не значит однако, что хлориридаты вообще бесполезны. Способность иридия образовывать эти соединения используют для выделения элемента №77 из смеси платиновых металлов.

Если с точки зрения практики элемент №76 среди прочих платиновых металлов выглядит достаточно заурядно, то с точки зрения классической химии (подчеркиваем, классической неорганической химии, а не химии комплексных соединений) этот элемент весьма знаменателен.

Прежде всего, для него, в отличие от большинства элементов VIII группы, характерна валентность 8+, и он образует с кислородом устойчивую четырехокись OsO 4 . Это своеобразное соединение, и, видимо, не случайно элемент №76 получил название, в основу которого положено одно из характерных свойств его четырехокиси.

Осмий обнаруживают по запаху

Подобное утверждение может показаться парадоксальным: ведь речь идет не о галогене, а о платиновом металле...

История открытия четырех из пяти платиноидов связана с именами двух английских ученых, двух современников. Уильям Волластон в 1803...1804 гг. открыл палладий и родий, а другой англичанин, Смитсон Теннант (1761...1815), в 1804 г. – иридий и осмий. Но если Волластон оба «свои» элемента нашел в той части сырой платины, которая растворялась в царской водке, то Теннанту повезло при работе с нерастворимым остатком: как оказалось, он представлял собой естественный природный сплав иридия с осмием.

Тот же остаток исследовали и три известных французских химика – Колле-Дескоти, Фуркруа и Воклен. Они начали свои исследования даже раньше Теннанта. Как и он, они наблюдали выделение черного дыма при растворении сырой платины. Как и он, они, сплавив нерастворимый остаток с едким кали, сумели получить соединения, которые все-таки удавалось растворить. Фуркруа и Воклен были настолько убеждены, что в нерастворимом остатке сырой платины есть новый элемент, что заранее дали ему имя – птен – от греческого πτηνος – крылатый. Но только Теннанту удалось разделить этот остаток и доказать существование двух новых элементов – иридия и осмия.

Название элемента №76 происходит от греческого слова οσμη, что означает «запах». Неприятный раздражающий запах, похожий одновременно на запахи хлора и чеснока, появлялся, когда растворяли продукт сплавления осмиридия со щелочью. Носителем этого запаха оказался осмиевый ангидрид, или четырехокись осмия OsO 4 . Позже выяснилось, что так же скверно, хотя и значительно слабее, может пахнуть и сам осмий. Тонкоизмельченный, он постепенно окисляется на воздухе, превращаясь в OsO 4 ...

Осмий металлический

Осмий – оловянно-белый металл с серовато-голубым оттенком. Это самый тяжелый из всех металлов (его плотность 22,6 г/см 3) и один из самых твердых. Тем не менее осмиевую губку можно растереть в порошок, поскольку он хрупок. Плавится осмий при температуре около 3000°C, а температура его кипения до сих пор точно не определена. Полагают, что она лежит где-то около 5500°C.

Большая твердость осмия (7,0 по шкале Мооса), пожалуй, то из его физических свойств, которое используют наиболее широко. Осмий вводят в состав твердых сплавов, обладающих наивысшей износостойкостью. У дорогих авторучек напайку на кончик пера делают из сплавов осмия с другими платиновыми металлами или с вольфрамом и кобальтом. Из подобных же сплавов делают небольшие детали точных измерительных приборов, подверженные износу. Небольшие – потому что осмий мало распространен (5·10 –6 % веса земной коры), рассеян и дорог. Этим же объясняется ограниченное применение осмия в промышленности. Он идет лишь туда, где при малых затратах металла можно получить большой эффект. Например, в химическую промышленность, которая пытается использовать осмий как катализатор. В реакциях гидрогенизации органических веществ осмиевые катализаторы даже эффективнее платиновых.

Несколько слов о положении осмия среди прочих платиновых металлов. Внешне он мало от них отличается, но именно у осмия самые высокие температуры плавления и кипения среди всех металлов этой группы, именно он наиболее тяжел. Его же можно считать наименее «благородным» из платиноидов, поскольку кислородом воздуха он окисляется уже при комнатной температуре (в мелкораздробленном состоянии). А еще осмий – самый дорогой из всех платиновых металлов. Если в 1966 г. платина ценилась на мировом рынке в 4,3 раза дороже, чем золото, а иридий – в 5,3, то аналогичный коэффициент для осмия был равен 7,5.

Как и прочие платиновые металлы, осмий проявляет несколько валентностей: 0, 2+, 3+, 4+, 6+ и 8 +. Чаще всего можно встретить соединения четырех- и шестивалентного осмия. Но при взаимодействии с кислородом он проявляет валентность 8+.

Как и прочие платиновые металлы, осмий – хороший комплексообразователь, и химия соединений осмия не менее разнообразна, чем, скажем, химия палладия или рутения.

Ангидрид и другие

Несомненно, самым важным соединением осмия остается его четырехокись OsO 4 , пли осмиевый ангидрид. Как и элементарный осмий, OsO 4 обладает каталитическими свойствами; OsO 4 применяют при синтезе важнейшего современного лекарственного препарата – кортизона. При микроскопических исследованиях животных и растительных тканей четырехокись осмия используют как окрашивающий препарат. OsO 4 очень ядовит, он сильно раздражает кожу, слизистые оболочки и особенно вреден для глаз. Любая работа с этим полезным веществом требует чрезвычайной осторожности.

Внешне чистая четырехокись осмия выглядит достаточно обычно – бледно-желтые кристаллы, растворимые в воде и четыреххлористом углероде. При температуре около 40°C (есть две модификации OsO 4 с близкими точками плавления) они плавятся, а при 130°C четырехокись осмия закипает.

Другой окисел осмия – OsO 2 – нерастворимый в воде черный порошок – практического значения не имеет. Также не нашли пока практического применения и другие известные соединения элемента №76 – его хлориды и фториды, иодиды и оксихлориды, сульфид OsS 2 и теллурид OsTe 2 – черные вещества со структурой пирита, а также многочисленные комплексы и большинство сплавов осмия. Исключение составляют лишь некоторые сплавы элемента №76 с другими платиновыми металлами, вольфрамом и кобальтом. Главный их потребитель – приборостроение.

Как получают осмий

Самородный осмий в природе не найден. Он всегда связан в минералах с другим металлом платиновой группы – иридием. Существует целая группа минералов осмистого иридия. Самый распространенный из них – невьянскит, природный сплав этих двух металлов. Иридия в нем больше, поэтому невьянскит часто называют просто осмистым иридием. Зато другой минерал – сысертскит – называют иридистым осмием – в нем больше осмия... Оба эти минерала – тяжелые, с металлическим блеском, и это не удивительно – таков их состав. И само собой разумеется, все минералы группы осмистого иридия очень редки.

Иногда эти минералы встречаются самостоятельно, чаще же осмистый иридий входит в состав самородной сырой платины. Основные запасы этих минералов сосредоточены в СССР (Сибирь, Урал), США (Аляска, Калифорния), Колумбии, Канаде, странах Южной Африки.

Естественно, что добывают осмий совместно с платиной, но аффинаж осмия существенно отличается от способов выделения других платиновых металлов. Все их, кроме рутения, осаждают из растворов, осмий же получают отгонкой его относительно летучей четырехокиси.

Но прежде чем отгонять OsO 4 , нужно отделить от платины осмистый иридий, а затем разделить иридий и осмий.

Когда платину растворяют в царской водке, минералы группы осмистого иридия остаются в осадке: даже этот из всех растворителей растворитель не может одолеть эти устойчивейшие природные сплавы. Чтобы перевести их в раствор, осадок сплавляют с восьмикратным количеством цинка – этот сплав сравнительно просто превратить в порошок. Порошок спекают с перекисью бария BaO 3 , а затем полученную массу обрабатывают смесью азотной и соляной кислот непосредственно в перегонном аппарате – для отгонки OsO 4 .

Ее улавливают щелочным раствором и получают соль состава Na 2 OsO 4 . Раствор этой соли обрабатывают гипосульфитом, после чего осмий осаждают хлористым аммонием в виде соли Фреми Cl 2 . Осадок промывают, фильтруют, а затем прокаливают в восстановительном пламени. Так получают пока еще недостаточно чистый губчатый осмий.

Затем его очищают, обрабатывая кислотами (HF и HCl), и довосстанавливают в электропечи в струе водорода. После охлаждения получают металл чистотой до 99,9% O 3 .

Такова классическая схема получения осмия – металла, который применяют пока крайне ограниченно, металла очень дорогого, но достаточно полезного.

Чем больше, тем... больше

Природный осмий состоит из семи стабильных изотопов с массовыми числами 184, 186...190 и 192. Любопытная закономерность: чем больше массовое число изотопа осмия, тем больше он распространен. Доля самого легкого изотопа, осмия-184, – 0,018%, а самого тяжелого, осмия-192, – 41%. Из искусственных радиоактивных изотопов элемента №76 самый долгоживущий – осмий-194 с периодом полураспада около 700 дней.

Карбонилы осмия

В последние годы химиков и металлургов все больше интересуют карбонилы – соединения металлов с СО, в которых металлы формально нульвалентны. Карбонил никеля уже довольно широко применяется в металлургии, и это позволяет надеяться, что и другие подобные соединения со временем смогут облегчить получение тех или иных ценных материалов. Для осмия сейчас известны два карбонила. Пентакарбонил Os(CO) 5 – в обычных условиях бесцветная жидкость (температура плавления – 15°C). Получают его при 300°C и 300 атм. из четырехокиси осмия и угарного газа. При обычных температуре и давлении Os(CO) 5 постепенно переходит в другой карбонил состава Os 3 (CO) 12 – желтое кристаллическое вещество, плавящееся при 224°C. Интересно строение этого вещества: три атома осмия образуют равносторонний треугольник с гранями длиной 2,88 Ǻ, а к каждой вершине этого треугольника присоединены по четыре молекулы СО.

Фториды спорные и бесспорные

«Фториды OsF 4 , OsF 6 , OsF 8 образуются из элементов при 250...300°C... OsF 8 – самый летучий из всех фторидов осмия, т. кип. 47,5°»... Эта цитата взята из III тома «Краткой химической энциклопедии», выпущенного в 1964 г. Но в III томе «Основ общей химии» Б.В. Некрасова, вышедшем в 1970 г., существование октафторида осмия OsF 8 отвергается. Цитируем: «В 1913 г. были впервые получены два летучих фторида осмия, описанные как OsF 6 и OsF 8 . Так и считалось до 1958 г., когда выяснилось, что в действительности они отвечают формулам OsF 5 и OsF 6 . Таким образом, 45 лет фигурировавший в научной литературе OsF 8 на самом деле никогда не существовал. Подобные случаи «закрытия» ранее описанных соединений встречаются не так уж редко».

Заметим, что и элементы тоже иногда приходится «закрывать»... Остается добавить, что, помимо упомянутых в «Краткой химической энциклопедии», был получен еще один фторид осмия – нестойкий OsF 7 . Это бледно-желтое вещество при температуре выше –100°C распадается на OsF 6 и элементарный фтор.

По материалам n-t.ru