Titã foi descoberto no final do século 18 por cientistas independentes da Inglaterra e da Alemanha. Na tabela periódica dos elementos D.I. Mendeleev estava localizado no grupo 4 com número atômico 22. Por muito tempo, os cientistas não viam perspectivas no titânio, por ser muito frágil. Mas em 1925, os cientistas holandeses I. de Boer e A. Van Arkel conseguiram obter titânio puro em laboratório, o que se tornou um verdadeiro avanço em todas as indústrias.

Propriedades do titânio

O titânio puro revelou-se incrivelmente tecnológico. Possui ductilidade, baixa densidade, alta resistência específica, resistência à corrosão e resistência quando exposto a altas temperaturas. O titânio é duas vezes mais forte que o aço e seis vezes mais forte. O titânio é indispensável na aviação supersônica. Afinal, a uma altitude de 20 km ele desenvolve uma velocidade que ultrapassa três vezes a velocidade do som. Neste caso, a temperatura do corpo da aeronave aquece até 300°C. Somente ligas de titânio podem suportar tais condições.

Lascas de titânio representam risco de incêndio e o pó de titânio geralmente pode explodir. Durante uma explosão, o ponto de inflamação pode atingir 400°C.

O mais durável do planeta

O titânio é tão leve e forte que suas ligas são usadas para fabricar cascos de aeronaves e submarinos, armaduras corporais e blindagens de tanques, e também são usadas na tecnologia nuclear. Outro propriedade maravilhosa Este metal reside no seu efeito passivo nos tecidos vivos. Apenas osteopróteses são feitas. Alguns compostos de titânio são usados ​​para fazer pedras semipreciosas E Joia.

Indústria química também não deixou o titânio sem vigilância. Em muitos ambientes agressivos, o metal não sofre corrosão. O dióxido de titânio é utilizado na fabricação de tinta branca, na produção de plástico e papel e como aditivo alimentar E171.

Na escala de dureza do metal, o titânio perde apenas para os metais platina e tungstênio.

Distribuição e estoques

O titânio é um metal bastante comum. Ocupa o décimo lugar neste indicador. EM crosta da terrra contém cerca de 0,57% de titânio. Sobre este momento Os cientistas conhecem mais de cem minerais que contêm metal. Seus depósitos estão espalhados por quase todo o mundo. A mineração de titânio é realizada na China, África do Sul, Rússia, Ucrânia, Índia e Japão.

Progresso

Há vários anos, os cientistas vêm conduzindo pesquisas sobre um novo metal, chamado “metal líquido”. Esta invenção afirma ser o metal novo e mais durável do planeta. Mas ainda não foi obtido na forma sólida.

As pessoas começaram a usar metal nos tempos antigos. O metal mais acessível na natureza e passível de processamento é o cobre. Produtos de cobre os arqueólogos os encontram na forma de utensílios domésticos durante escavações em assentamentos antigos. À medida que o progresso tecnológico cresceu, o homem aprendeu a fazer ligas a partir de vários metais, que lhe foram úteis na fabricação de utensílios domésticos e armas. E então o mais metal forte no mundo.

Titânio

Este metal branco prateado extraordinariamente belo foi descoberto quase simultaneamente no final do século 18 por dois cientistas - o inglês W. Gregory e o alemão M. Klaproth. De acordo com uma versão, o titânio recebeu esse nome em homenagem aos personagens mitos gregos antigos, os poderosos Titãs, segundo outro - de Titânia, a rainha das fadas da mitologia alemã - por sua leveza. No entanto, nenhum uso foi encontrado para isso então.

Então, em 1925, físicos na Holanda conseguiram isolar o titânio puro e descobriram seus muitos benefícios. Estes são altos indicadores de capacidade de fabricação, resistência específica e resistência à corrosão, resistência muito alta em temperaturas altas. Também possui alta resistência anticorrosiva. Esse desempenho fantástico atraiu imediatamente engenheiros e designers.

Em 1940, o cientista Krol obteve titânio puro pelo método térmico do magnésio, e desde então esse método tem sido o principal. O metal mais forte do planeta é extraído em muitos lugares do mundo - Rússia, Ucrânia, China, África do Sul e outros.

O titânio é duas vezes mais forte que o ferro em termos mecânicos e seis vezes mais forte que o alumínio. As ligas de titânio são atualmente as mais fortes do mundo e, portanto, encontraram aplicação nas indústrias militar (submarino, construção de mísseis), construção naval e aviação (em aeronaves supersônicas).

Este metal também é incrivelmente maleável, por isso pode ser feito em qualquer formato - folhas, tubos, arame, fita. O titânio é amplamente utilizado na fabricação de próteses médicas (e é biologicamente idealmente compatível com os tecidos do corpo humano), joias, equipamentos esportivos e etc.

Também é utilizado na produção química devido às suas propriedades anticorrosivas; ambiente agressivo não corrói. Assim, para fins de teste, uma placa de titânio foi colocada água do mar, e em 10 anos nem enferrujou!

Devido à sua alta resistência elétrica e propriedades não magnetizantes, é amplamente utilizado em radioeletrônica, por exemplo, em peças estruturais celulares. O uso do titânio na área odontológica é muito promissor, sendo especialmente importante sua capacidade de fusão com o tecido ósseo humano, o que confere resistência e solidez às próteses. É amplamente utilizado na fabricação de instrumentos médicos.

Urano

As propriedades oxidantes naturais do urânio foram utilizadas na antiguidade (século I aC) na produção de esmalte amarelo em produtos cerâmicos. Um dos mais famosos da prática mundial metais duráveis, é ligeiramente radioativo e é utilizado na produção de combustível nuclear. O século 20 foi até chamado de “era de Urano”. Este metal possui propriedades paramagnéticas.

O urânio é 2,5 vezes mais pesado que o ferro e forma muitos compostos químicos, suas ligas com elementos como estanho, chumbo, alumínio, mercúrio e ferro são utilizadas na produção.

Tungstênio

Este não é apenas o metal mais forte do mundo, mas também um metal muito raro, que nem é extraído em lugar nenhum, mas foi obtido quimicamente em 1781 na Suécia. O metal mais resistente à temperatura do mundo. Devido à sua alta refratariedade, presta-se bem ao forjamento e pode ser puxado em um fio fino.

Sua aplicação mais famosa é o filamento de tungstênio em lâmpadas. Amplamente utilizado para a produção de instrumentos especiais (incisivos, cortadores, cirúrgicos) e na produção de joias. Por sua propriedade de não transmitir raios radioativos, é utilizado na produção de contêineres para armazenamento de lixo nuclear. Os depósitos de tungstênio na Rússia estão localizados em Altai, Chukotka e no norte do Cáucaso.

Rênio

Recebeu esse nome na Alemanha (Rio Reno), onde foi descoberto em 1925, o próprio metal tem cor branca. Também é extraído em forma pura(Ilhas Curilas), e na extração de matérias-primas de molibdênio e cobre, mas em quantidades muito pequenas.

O metal mais forte da Terra é muito duro e denso e derrete bem. A resistência é alta e não depende de mudanças de temperatura, a desvantagem é o alto custo, tóxico para o homem. Usado nas indústrias eletrônica e de aviação.

Ósmio

O elemento mais pesado, por exemplo, um quilograma de ósmio, parece uma bola que cabe facilmente na sua mão. Pertence ao grupo de metais da platina e é várias vezes mais caro que o ouro. Recebeu esse nome por causa do mau cheiro durante uma reação química realizada pelo cientista inglês S. Tennant em 1803.

Externamente parece muito bonito: cristais prateados brilhantes com tonalidade azul e ciano. Geralmente é usado como aditivo para outros metais na indústria (cortadores de metal cerâmico de alta resistência, lâminas de facas médicas). Suas propriedades não magnéticas e duráveis ​​são utilizadas na fabricação de instrumentos de alta precisão.

Berílio

Foi obtido pelo químico Paul Lebeau no final do século XIX. No início, esse metal foi apelidado de “doce” por causa de seu sabor doce. Descobriu-se então que ele tinha outras propriedades atraentes e originais, por exemplo, ele não queria entrar em nenhum reações químicas com outros elementos com raras exceções (halogênio).

O metal mais forte do mundo é ao mesmo tempo duro, quebradiço, leve e também altamente tóxico. Sua resistência excepcional (por exemplo, um fio com diâmetro de 1 mm pode suportar o peso de uma pessoa) é usada em laser, tecnologia espacial e energia nuclear.

Novas descobertas

Podemos continuar a falar de metais muito fortes, mas o progresso técnico está a avançar. Cientistas da Califórnia anunciaram recentemente ao mundo o surgimento de um “metal líquido” (da palavra “líquido”), que é mais forte que o titânio. Além disso, revelou-se superleve, flexível e altamente durável. Portanto, os cientistas terão que criar e desenvolver formas de utilizar o novo metal e, no futuro, talvez, fazer muito mais descobertas.

Vidro feito de metal

Especialistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia obtiveram um material único em suas propriedades - esta é a liga mais forte até hoje - “vidro metálico”. A singularidade da nova liga é que o vidro metálico é feito de metal, mas possui estrutura interna de vidro. Hoje, os cientistas estão descobrindo o que exatamente confere à liga propriedades tão incomuns e como elas podem ser introduzidas em ligas feitas de materiais mais baratos.

A estrutura amorfa do vidro, ao contrário da estrutura cristalina do metal, não está protegida da propagação de fissuras, o que explica a fragilidade do vidro. Os vidros metálicos também apresentam a mesma desvantagem, pois também quebram com bastante facilidade, formando faixas de cisalhamento que se transformam em fissuras.

Propriedades da liga

Especialistas do Instituto Californiano notaram que a aparência número grande as tiras de cisalhamento proporcionam alta resistência ao desenvolvimento de fissuras, conseguindo o efeito oposto: o material dobra sem desmoronar. É precisamente este material, cuja energia de produção de bandas de cisalhamento é muito menor do que a energia necessária para transformá-las em fissuras, que eles criaram. “Ao misturar cinco elementos, garantimos que, ao esfriar, o material “não sabe” qual estrutura adotar e escolhe uma amorfa”, explicou o participante do estudo R. Ritchie.

Vidro metálico

A liga mais durável - vidro metálico - consiste em paládio nobre, silício, fósforo, germânio com uma pequena adição de prata (fórmula: Pd79Ag3.5P6Si9.5Ge2).

A nova liga mostrou-se em testes como uma combinação de propriedades mutuamente exclusivas – resistência e resistência em um nível nunca antes visto em nenhum outro material. Como resultado, o novo vidro metálico combina a dureza do vidro com a resistência à fissuração dos metais. Além disso, o nível de rigidez e resistência está ao seu alcance.

Uso de materiais

Para o metal estrutural, a pesquisa realizada reduziu significativamente os limites de tolerância de carga. Mas, de acordo com as previsões dos cientistas, ampla aplicação a liga mais forte, devido à raridade e alto custo de seu principal componente - o paládio, pode não ser encontrada. No entanto, os desenvolvedores relataram o possível uso deste material em implantes médicos (por exemplo, para próteses intramaxilares) e como peças nas indústrias automotiva ou aeroespacial.

Uma crença comum sobre dureza é diamante ou aço damasco/aço damasco. Se o primeiro mineral supera tudo substâncias simples existente na Terra, o que a natureza criou, então, incrível as propriedades das lâminas de aço raro devem-se à habilidade dos ferreiros e armeiros, aditivos de outros metais. Muitas ligas técnicas, utilizadas, por exemplo, para a produção de fresas superduras na indústria de engenharia, criando ferramentas duráveis ​​e confiáveis ​​com propriedades únicas, estão associados a esses aditivos na simbiose usual do ferro com o carbono, abreviadamente, tradicionalmente chamado de aço - cromo, titânio, vanádio, molibdênio, níquel. Quando os leitores perguntam qual é o metal mais duro do mundo, são bombardeados com uma enxurrada de informações conflitantes nas páginas dos sites. Nessa função, segundo os autores de diversos artigos, ou tungstênio ou cromo, ou irídio com ósmio, ou titânio com tântalo.

Para percorrer a selva de fatos nem sempre corretamente interpretados, embora precisos, vale a pena recorrer à fonte original - o sistema de elementos contidos tanto na composição quanto em outros objetos cósmicos, deixado à humanidade pelo grande químico russo e físico D.I. Mendeleiev. Ele possuía conhecimentos enciclopédicos, fez muitos avanços científicos no conhecimento sobre a estrutura, composição e interação das substâncias, além da famosa tabela baseada na lei periódica fundamental que descobriu, que leva seu nome.

Os planetas mais próximos do Sol - Mercúrio, Vênus, Marte, juntamente com o nosso planeta, são classificados como um só - o grupo terrestre. Existem razões para isto não só entre astrónomos, físicos e matemáticos, mas também entre geólogos e químicos. A razão para tais conclusões entre estes últimos é, entre outras coisas, o facto de todos eles consistirem principalmente em silicatos, ou seja, vários derivados do elemento silício, bem como numerosos compostos metálicos da mesa de Dmitry Ivanovich.

Em particular, o nosso planeta consiste principalmente (até 99%) em dez elementos:

Mas o homem, além do ferro e das ligas nele baseadas necessárias à sobrevivência e ao desenvolvimento, sempre foi muito mais atraído pelos metais preciosos, muitas vezes respeitosamente chamados de metais nobres - ouro e prata, e mais tarde platina.

Junto com ela classificação científica Segundo os químicos, o grupo da platina inclui rutênio, ródio, paládio e ósmio com irídio. Todos eles também pertencem a metais nobres. Com base na sua massa atômica, eles são convencionalmente divididos em dois subgrupos:

Os dois últimos são de particular interesse para a nossa investigação pseudocientífica sobre quem é o mais difícil aqui. Isso se deve ao fato de que a grande massa atômica comparada a outros elementos: 190,23 para o ósmio, 192,22 para o irídio, segundo as leis da física, também implica uma enorme densidade específica e, conseqüentemente, a dureza desses metais.

Se o ouro e o chumbo densos e pesados ​​​​são substâncias plásticas macias e fáceis de processar, então o ósmio e o irídio, descobertos no início do século XIX, revelaram-se frágeis. Aqui é necessário lembrar que a medida deste propriedades físicas- um diamante que pode ser usado sem esforço especial aplicar inscrição em qualquer outro material duro de origem natural ou artificial, também extremamente frágil, ou seja, É bastante fácil quebrar. Embora, à primeira vista, isso pareça quase impossível.

Além disso, o ósmio e o paládio têm muitas outras propriedades interessantes:

• Refratariedade muito elevada.
• Resistente à corrosão e oxidação mesmo quando aquecido a altas temperaturas.
• Resistente a ácidos concentrados e outros compostos agressivos.

Portanto, junto com a platina, inclusive na forma de compostos com ela, são utilizados na produção de catalisadores para diversos processos químicos, dispositivos de alta precisão, equipamentos, ferramentas nos setores médico, científico, militar e espacial da atividade humana. .

Estes são o ósmio e o irídio, e os cientistas, após pesquisas, acreditam que essa propriedade é aproximadamente igualmente dada a eles pela natureza, são os metais mais duros do mundo.



E tudo ficaria bem, mas não muito bom. O facto é que tanto a sua presença na crosta terrestre como, consequentemente, a produção global destes minerais muito úteis são insignificantes:

• 10 -11% é o seu conteúdo na casca dura do planeta.
• A quantidade total de metal puro produzido por ano está dentro dos seguintes limites: 4 toneladas para irídio, 1 tonelada para ósmio.
• O preço do ósmio é aproximadamente igual ao preço do ouro.

É claro que estes metais caros e de terras raras, apesar da sua dureza, não podem sequer ser utilizados de forma limitada como matéria-prima para a produção; talvez como aditivos para ligas, compostos com outros metais para conferir propriedades únicas.

Quem é por eles?

Mas uma pessoa não seria ela mesma se não tivesse encontrado um substituto para o irídio pelo ósmio. Por ser impraticável e muito caro utilizá-los, a atenção não se voltou sem sucesso para outros metais que encontraram sua aplicação em diversas situações, indústrias para a criação de novas ligas, materiais compósitos, produção de equipamentos, máquinas e mecanismos para uso civil e militar:

Embora o metal mais duro do mundo, ou melhor, dois deles - irídio e ósmio, tenham mostrado suas propriedades únicas apenas em condições de laboratório, e também insignificantes em termos de percentagem aditivos em ligas, outros compostos para criação de novos materiais, necessário para uma pessoa, devemos ser gratos à natureza e por este presente. Ao mesmo tempo, não há dúvida de que as mentes curiosas de cientistas talentosos e inventores brilhantes criarão novas substâncias com propriedades únicas, como já aconteceu com a síntese dos fulerenos, que se revelou mais duro que o diamante, que é já é surpreendente.

muitos amantes fatos interessantes Estou me perguntando qual metal é o mais duro? E não será fácil responder a esta pergunta de imediato. É claro que qualquer professor de química dirá facilmente, sem sequer pensar. Mas entre os cidadãos comuns que estudaram química pela última vez na escola, poucos serão capazes de dar uma resposta correta e rápida. Isso porque desde criança todos estão acostumados a fazer vários brinquedos com arame e lembram bem que o cobre e o alumínio são macios e dobram bem, mas o aço, ao contrário, não é tão fácil de dar a forma desejada. Uma pessoa lida com mais frequência com os três metais mencionados, por isso nem sequer considera os outros candidatos. Mas o aço certamente não é o metal mais duro do mundo. Para ser justo, é importante notar que este não é um metal no sentido químico, mas um composto de ferro e carbono.

O que é titânio?

O metal mais duro é o titânio. O titânio puro foi obtido pela primeira vez em 1925. Esta descoberta causou sensação nos círculos científicos. Os industriais imediatamente chamaram a atenção para o novo material e apreciaram os benefícios de seu uso. Por Versão oficial, o metal mais duro da Terra recebeu esse nome em homenagem aos indestrutíveis Titãs, que, segundo mitologia grega antiga foram os fundadores do mundo.

Segundo os cientistas, as reservas mundiais totais de titânio hoje são de cerca de 730 milhões de toneladas. Ao ritmo atual de extração de matérias-primas fósseis, haverá o suficiente para mais 150 anos. O titânio ocupa o 10º lugar em reservas naturais entre todos os metais conhecidos. O maior produtor mundial de titânio é a empresa russa VSMPO-Avisma, que satisfaz até 35% das necessidades globais. A empresa está engajada ciclo completo processamento desde a mineração de minério até a fabricação de produtos diversos. Ocupa cerca de 90% Mercado russo para produção de titânio. Cerca de 70% produtos finalizados vai para exportação.

O titânio é um metal leve e prateado com ponto de fusão de 1670 graus Celsius. Apresenta alta atividade química apenas quando aquecido em condições normais não reage com a maioria; elementos químicos e conexões. Não é encontrado na natureza em sua forma pura. Comum na forma de rutilo (dióxido de titânio) e ilmenita ( composto, consistindo em minérios de dióxido de titânio e óxido ferroso. O titânio puro é isolado sinterizando o minério com cloro e depois deslocando o metal mais ativo (geralmente magnésio) do tetracloreto resultante.

Aplicações industriais de titânio

O metal mais duro tem uma ampla gama de aplicações em muitas indústrias. Átomos dispostos amorfamente fornecem titânio mais alto nível resistência à tração e torção, boa resistência ao impacto, altas propriedades magnéticas. O metal é usado na fabricação de corpos de transporte aéreo e mísseis. Ele lida bem com as enormes cargas que os carros enfrentam em grandes alturas. O titânio também é utilizado na produção de cascos de submarinos, pois pode suportar alta pressão em grandes profundidades.

Na indústria médica, o metal é utilizado na fabricação de próteses e implantes dentários, além de Instrumentos cirúrgicos. O elemento é adicionado como aditivo de liga a alguns tipos de aço, o que lhes confere maior resistência e resistência à corrosão. O titânio é adequado para fundição, pois permite obter perfeitamente superfícies lisas. Também é usado para fazer jóias e itens decorativos. Compostos de titânio também são usados ​​ativamente. O dióxido é usado para fazer tintas, cal e é adicionado ao papel e ao plástico.

Sais orgânicos de titânio são usados ​​como catalisadores de endurecimento em produção de tintas e vernizes. Feito de carboneto de titânio vários instrumentos e acessórios para processamento e perfuração de outros metais. Na engenharia de precisão, o alumineto de titânio é usado para produzir elementos resistentes ao desgaste com alta margem de segurança.

A liga metálica mais dura foi obtida por cientistas americanos em 2011. Sua composição incluía paládio, silício, fósforo, germânio e prata. Novo material foi chamado de "vidro metálico". Combina a dureza do vidro e a plasticidade do metal. Este último evita que as fissuras se espalhem, como acontece com o vidro comum. Naturalmente, o material não foi amplamente produzido, pois seus componentes, principalmente o paládio, são metais raros e muito caros.

No momento, os esforços dos cientistas estão voltados para a busca de componentes alternativos que preservem as propriedades obtidas, mas reduzam significativamente o custo de produção. Contudo, algumas peças para a indústria aeroespacial já estão sendo produzidas a partir da liga resultante. Se elementos alternativos puderem ser introduzidos na estrutura e o material se espalhar, então é bem possível que ele se torne uma das ligas mais populares do futuro.