Chuma kisichoweza kuharibika zaidi. Chuma ngumu zaidi - ni nini

Chuma cha ajabu

Asili ilimpa mwanadamu chuma cha kushangaza - ductile, ductile, inayoweza kutengenezea na yenye mnato katika hali yake safi, lakini ikawa ngumu na brittle kwa sababu ya mchanganyiko wa kaboni, nitrojeni, hidrojeni, nk. Ni chromium, chuma kigumu zaidi na ina rangi ya samawati-nyeupe. Chromium (Cr) ni metali nzito, kinzani, inayostahimili joto na inayostahimili kutu. Ugumu wa Brinell wa chromium ni 70-90 kgf / cm2, kiwango cha kuyeyuka ni 1907 ° C, msongamano ni 7200 kg / m3, na kiwango cha kuchemsha ni 2671 ° C.

Kawaida chuma kigumu zaidi hutokea kwa asili kwa namna ya ore ya chuma ya chromium. Chromium ni kipengele cha kawaida, ina karibu 0.02% katika ukoko wa dunia, ambayo ni kiashiria cha juu. Amana kubwa zaidi ya chromium hupatikana katika miamba ya ultrabasic. Miamba ya Ultrabasic inachukuliwa kuwa karibu zaidi katika muundo wa vazi la Dunia. Vimondo vya mawe pia vina utajiri wa chromium. Katika maji, maudhui ya chuma hiki ni ndogo sana - tu 0.00005 mg / l.

Dutu ya biogenic

Chromium ni dutu ya kibiolojia na ni sehemu ya tishu za viumbe hai. Ulaji wa chromium hutokea kwa chakula, ukosefu wa kipengele hiki cha kufuatilia husababisha ongezeko la cholesterol ya damu, kupungua kwa kiwango cha ukuaji, na kupungua kwa unyeti wa tishu kwa insulini. Katika viumbe vya wanyama, maudhui ya chromium hayana maana - kutoka kwa elfu kumi hadi milioni kumi ya asilimia. Katika tishu za mmea chuma hiki kina takriban 0.0005%, 92-95% ambayo hupatikana kwenye mizizi. Mimea ya juu usivumilie maudhui ya juu ya chromium, wakati plankton ina mgawo wa mkusanyiko wake wa 10,000-26,000.

Misombo ngumu zaidi ya chuma na chromium hutumiwa katika tasnia: haswa kwa kuyeyusha vyuma vya chromium, nichrome, nk. Chromium hutumiwa sana kama mipako ya mapambo, sugu ya kutu.

Madhara ya Chromium

Baadhi ya misombo ya chromium ni sumu, kwa mfano, mipako ya galvanic, viongeza vya alloying, aloi, refractories. Kwa kuwasiliana kwa muda mrefu na kiwanja cha chromium mbaya (sumu), ishara za awali za sumu zinaweza kuonekana - ukame, maumivu katika pua, koo, ugumu wa kupumua. Kawaida, kiwango kidogo cha sumu hupotea ikiwa mtu ataacha kuwasiliana na chromium, vinginevyo ulevi huwa sugu.

Utaratibu huu unaonyeshwa na ishara zifuatazo - udhaifu, maumivu ya kichwa, dyspepsia, kupoteza uzito, dysfunction ya tumbo, ini na kongosho, inawezekana. pumu ya bronchial, bronchitis, pneumosclerosis iliyoenea. Ikiwa misombo ya chromiamu yenye sumu huingia kwenye ngozi, ugonjwa wa ngozi na eczema inaweza kuonekana.

Ulimwengu wetu umejaa mambo ya ajabu ambayo yanavutia watu wengi. Sifa za metali mbalimbali sio ubaguzi. Miongoni mwa mambo haya, ambayo kuna 94 duniani, kuna ductile zaidi na inayoweza kuharibika, pia kuna wale walio na conductivity ya juu ya umeme au kwa mgawo wa juu wa upinzani. Makala hii itazingatia metali ngumu zaidi na mali zao za kipekee.

Iridium inaongoza katika orodha ya metali yenye ugumu wa juu zaidi. Iligunduliwa mwanzoni mwa karne ya 19 na mwanakemia kutoka Uingereza Smithson Tennant. Iridium ina mali zifuatazo za kimwili:

ina rangi nyeupe ya fedha;
kiwango chake myeyuko ni 2466 ° C;
kiwango cha kuchemsha - 4428 о С;
upinzani - 5.3 · 10-8 Ohm · m.

Kwa kuwa iridium ni chuma ngumu zaidi kwenye sayari, ni ngumu kusindika. Lakini bado hutumiwa katika maeneo mbalimbali ya viwanda. Kwa mfano, mipira ndogo hufanywa kutoka kwayo, ambayo hutumiwa katika nibs kwa kalamu. Vipengele vya roketi za nafasi, sehemu fulani za magari, na zaidi zinafanywa kutoka iridium.

Iridium kidogo sana hupatikana katika asili. Ugunduzi wa chuma hiki ni aina ya ushahidi kwamba meteorites zilianguka mahali ambapo iligunduliwa. Miili hii ya cosmic ina kiasi kikubwa cha chuma. Wanasayansi wanaamini kwamba sayari yetu pia ina utajiri wa iridium, lakini amana zake ziko karibu na msingi wa Dunia.

Nafasi ya pili kwenye orodha yetu inakwenda kwa ruthenium. Ugunduzi wa chuma hiki cha rangi ya fedha isiyo na nguvu ni mali ya mwanakemia wa Kirusi Karl Klaus, ambayo ilifanywa mwaka wa 1844. Kipengele hiki ni cha kundi la platinamu. Ni chuma adimu. Wanasayansi waliweza kubaini kuwa kuna takriban tani elfu 5 za ruthenium kwenye sayari. Takriban tani 18 za chuma zinaweza kuchimbwa kwa mwaka.

Kwa sababu ya idadi ndogo na gharama kubwa ya ruthenium, haitumiki sana katika tasnia. Inatumika katika kesi zifuatazo:

sio idadi kubwa ya kuongezwa kwa titani ili kuboresha mali za babuzi;
kutoka kwa aloi yake na platinamu, mawasiliano ya umeme yanafanywa ambayo ni tofauti uimara wa juu;
ruthenium mara nyingi hutumiwa kama kichocheo cha athari za kemikali.

Iligunduliwa mnamo 1802 gudu, chuma kinachoitwa tantalum kimewekwa nafasi ya tatu kwenye orodha yetu. Iligunduliwa na mwanakemia wa Uswidi A. G. Ekeberg. Kwa muda mrefu iliaminika kuwa tantalum ni sawa na niobium. Lakini mwanakemia wa Ujerumani Heinrich Rose aliweza kuthibitisha kwamba hizi ni vipengele viwili tofauti. Mwanasayansi Werner Bolton kutoka Ujerumani mwaka 1922 aliweza kutenga tantalum katika fomu yake safi. Ni chuma adimu sana. Akiba nyingi za madini ya tantalum zimepatikana katika Australia Magharibi.

Kwa sababu ya mali yake ya kipekee, tantalum ni chuma kinachohitajika sana. Inatumika katika nyanja mbalimbali:

katika dawa, tantalum hutumiwa kutengeneza waya na vitu vingine ambavyo vinaweza kushikilia tishu pamoja na hata kufanya kama mbadala wa mfupa;
aloi na chuma hii ni sugu kwa mazingira ya fujo, kwa sababu ambayo hutumiwa katika utengenezaji wa teknolojia ya anga na vifaa vya elektroniki;
tantalum pia hutumiwa kuunda nishati katika vinu vya nyuklia;
kipengele kinatumika sana ndani sekta ya kemikali.

Chromium pia ni moja ya metali ngumu zaidi. Iligunduliwa nchini Urusi mnamo 1763 kwenye uwanja wa Urals Kaskazini. Ina rangi ya hudhurungi-nyeupe, ingawa kuna matukio ambayo inachukuliwa kuwa chuma cha feri. Chromium si chuma adimu. Nchi zifuatazo zina utajiri wa amana:

Kazakhstan;
Urusi;
Madagaska;
Zimbabwe.

Pia kuna amana za chromium katika majimbo mengine. Chuma hiki kinatumika sana katika matawi mbalimbali ya madini, sayansi, uhandisi wa mitambo na wengine.

Nafasi ya tano katika orodha ya metali ngumu zaidi ilienda kwa berili. Ugunduzi wake ni wa mwanakemia Louis Nicolas Vauquelin kutoka Ufaransa, ambao ulifanywa mnamo 1798. Chuma hiki kina rangi nyeupe ya silvery. Licha ya ugumu wake, berili ni nyenzo brittle, ambayo inafanya kuwa vigumu sana kusindika. Inatumika kuunda vipaza sauti vya hali ya juu. Inatumika kuunda mafuta ya ndege, vifaa vya kukataa. Metali hiyo hutumiwa sana katika uhandisi wa anga na mitambo ya laser. Pia hutumiwa katika uhandisi wa nguvu za nyuklia na katika utengenezaji wa teknolojia ya X-ray.

Osmium pia imejumuishwa katika orodha ya metali ngumu zaidi. Ni kipengele katika kundi la platinamu na ni sawa na mali kwa iridium. Metali hii ya kinzani inakabiliwa na mazingira ya fujo, ina msongamano mkubwa, na ni vigumu kusindika. Iligunduliwa na mwanasayansi Smithson Tennant kutoka Uingereza mnamo 1803. Metali hii hutumiwa sana katika dawa. Vipengele vya pacemakers vinatengenezwa nayo, na pia hutumiwa kuunda valve ya pulmona. Pia hutumiwa sana katika tasnia ya kemikali na kwa madhumuni ya kijeshi.

Rhenium ya mpito ya chuma ya fedha inakuja katika nambari ya saba kwenye orodha yetu. Dhana ya kuwepo kwa kipengele hiki ilitolewa na D.I.Mendeleev mnamo 1871, na iligunduliwa na wanakemia kutoka Ujerumani mnamo 1925. Tayari miaka 5 baadaye, iliwezekana kuanzisha uchimbaji wa chuma hiki cha nadra, cha kudumu na cha kukataa. Wakati huo, iliwezekana kupata kilo 120 za rhenium kwa mwaka. Sasa kiasi cha uzalishaji wa kila mwaka wa chuma kimeongezeka hadi tani 40. Inatumika kwa ajili ya uzalishaji wa vichocheo. Pia hutumiwa kufanya mawasiliano ya umeme ya kujisafisha.

Tungsten ya fedha-kijivu sio moja tu ya metali ngumu zaidi, pia inaongoza kwa kukataa. Inaweza kuyeyuka tu kwa joto la 3422 ° C. Kutokana na mali hii, hutumiwa kuunda vipengele vya incandescent. Aloi zilizofanywa kutoka kwa kipengele hiki zina nguvu za juu na mara nyingi hutumiwa kwa madhumuni ya kijeshi. Tungsten pia hutumiwa kuzalisha vyombo vya upasuaji... Pia hutumiwa kutengeneza vyombo kwa ajili ya kuhifadhi vifaa vya mionzi.

Moja ya metali ngumu zaidi ni uranium. Iligunduliwa mnamo 1840 na mwanakemia Peligo. DI Mendeleev alitoa mchango mkubwa katika utafiti wa mali ya chuma hiki. Sifa za mionzi za urani ziligunduliwa na mwanasayansi A. A. Becquerel mnamo 1896. Kisha mwanakemia kutoka Ufaransa aliita mionzi iliyogunduliwa ya miale ya chuma ya Becquerel. Uranium ni ya kawaida katika asili. Nchi zilizo na amana kubwa zaidi za madini ya uranium ni Australia, Kazakhstan na Urusi.

Mahali pa mwisho katika metali kumi ngumu zaidi huenda kwa titani. Kwa mara ya kwanza kipengele hiki katika hali safi kilipatikana na mwanakemia J. J. Berzelius kutoka Uswidi mwaka wa 1825. Titanium ni metali nyepesi ya fedha-nyeupe ambayo ni ya kudumu sana na inayostahimili kutu na mkazo wa mitambo. Aloi za Titanium hutumiwa katika matawi mengi ya uhandisi wa mitambo, dawa na tasnia ya kemikali.

Matumizi ya metali ndani Maisha ya kila siku ilianza mwanzoni mwa maendeleo ya wanadamu, na chuma cha kwanza kilikuwa cha shaba, kwa kuwa kinapatikana kwa asili na kinasindika kwa urahisi. Haishangazi archaeologists wakati wa kuchimba hupata bidhaa mbalimbali na vyombo vya nyumbani kutoka kwa chuma hiki. Katika mchakato wa mageuzi, watu walijifunza hatua kwa hatua kuunganisha metali mbalimbali, kupata aloi zaidi na za kudumu, zinazofaa kwa ajili ya utengenezaji wa zana, na silaha za baadaye. Kwa wakati wetu, majaribio yanaendelea, shukrani ambayo inawezekana kutambua metali kali zaidi duniani.

nguvu maalum ya juu;
upinzani kwa joto la juu;
wiani mdogo;
upinzani wa kutu;
upinzani wa mitambo na kemikali.

Titanium hutumiwa katika tasnia ya kijeshi, dawa za anga, ujenzi wa meli na maeneo mengine ya uzalishaji.

Kipengele maarufu zaidi, ambacho kinachukuliwa kuwa mojawapo ya wengi metali za kudumu duniani, na chini ya hali ya kawaida ni chuma dhaifu cha mionzi. Kwa asili, hupatikana katika hali ya bure na katika miamba ya sedimentary ya tindikali. Ni nzito kabisa, inapatikana kila mahali na ina sifa za paramagnetic, kunyumbulika, kutoweza kubadilika, na udugu wa jamaa. Uranium hutumiwa katika maeneo mengi ya uzalishaji.

Inajulikana kuwa chuma kinzani zaidi kuwapo, ni moja ya metali ngumu zaidi ulimwenguni. Ni kipengele kigumu cha mpito cha rangi ya fedha-kijivu inayong'aa. Ina nguvu ya juu, kinzani bora, upinzani wa kemikali. Kutokana na mali yake, inajitolea kwa kughushi, na kunyoosha kwenye thread nyembamba. Inajulikana kama tungsten filament.

Miongoni mwa wawakilishi wa kundi hili, inachukuliwa kuwa chuma cha mpito. msongamano mkubwa nyeupe ya fedha. Kwa asili, hutokea kwa fomu yake safi, lakini hupatikana katika molybdenum na malighafi ya shaba. Inajulikana na ugumu wa juu na wiani, na ina kinzani bora. Ina nguvu iliyoongezeka, ambayo haipotei kwa kushuka kwa joto nyingi. Rhenium ni mali ya metali ya gharama kubwa na ina gharama kubwa... Inatumika katika teknolojia ya kisasa na umeme.

Metali inayong'aa, ya fedha-nyeupe na kung'aa kidogo ya samawati, ni ya kundi la platinamu na inachukuliwa kuwa moja ya metali zinazodumu zaidi ulimwenguni. Kama iridium, ina msongamano mkubwa wa atomiki, nguvu ya juu na ugumu. Kwa kuwa osmium ni ya metali ya platinamu, ina mali sawa na iridium: kinzani, ugumu, brittleness, upinzani wa matatizo ya mitambo, pamoja na ushawishi wa vyombo vya habari vya ukatili. Inatumika sana katika upasuaji, hadubini ya elektroni, tasnia ya kemikali, roketi, vifaa vya elektroniki.

Inahusu kundi la metali, na ni kipengele kijivu nyepesi na ugumu wa jamaa na sumu ya juu. Kwa sababu ya mali yake ya kipekee, beryllium hutumiwa katika tasnia anuwai:

nguvu za nyuklia;
uhandisi wa anga;
madini;
teknolojia ya laser;
nguvu za nyuklia.

Kutokana na ugumu wake wa juu, berili hutumiwa katika uzalishaji wa aloi za aloi na vifaa vya kukataa.

Inayofuata kati ya metali kumi zinazodumu zaidi ulimwenguni ni chromium - chuma kigumu, chenye nguvu nyingi cha rangi ya samawati-nyeupe, sugu kwa alkali na asidi. Inapatikana katika asili katika fomu yake safi na hutumiwa sana katika matawi mbalimbali ya sayansi, teknolojia na uzalishaji. Chromium Inatumika kuunda aloi mbalimbali ambazo hutumika katika utengenezaji wa vifaa vya matibabu pamoja na usindikaji wa kemikali. Pamoja na chuma, huunda aloi ya ferrochrome, ambayo hutumiwa katika utengenezaji wa zana za kukata chuma.

Tantalum inastahili shaba katika rating, kwa kuwa ni moja ya metali ya kudumu zaidi duniani. Ni chuma cha silvery na ugumu wa juu na msongamano wa atomiki. Kutokana na kuundwa kwa filamu ya oksidi juu ya uso wake, ina tint ya kuongoza.

Sifa bainifu za tantalum ni nguvu ya juu, kinzani, upinzani wa kutu, na vyombo vya habari vikali. Chuma ni chuma cha ductile na hujikopesha kwa urahisi ufundi... Leo, tantalum inatumiwa kwa mafanikio:

katika tasnia ya kemikali;
katika ujenzi wa vinu vya nyuklia;
katika uzalishaji wa metallurgiska;
wakati wa kuunda aloi zinazokinza joto.

Nafasi ya pili katika orodha ya metali za kudumu zaidi duniani inachukuliwa na ruthenium - chuma cha silvery cha kikundi cha platinamu. Upekee wake ni uwepo wa viumbe hai katika tishu za misuli. Sifa za thamani za ruthenium ni nguvu ya juu, ugumu, kinzani, upinzani wa kemikali, na uwezo wa kuunda misombo ngumu. Ruthenium inachukuliwa kuwa kichocheo cha athari nyingi za kemikali, hufanya kama nyenzo ya utengenezaji wa elektroni, mawasiliano, vidokezo vikali.

Ukadiriaji wa metali za kudumu zaidi ulimwenguni unaongozwa na iridium - chuma-nyeupe-nyeupe, ngumu na kinzani ambayo ni ya kundi la platinamu. Kwa asili, kipengele cha juu-nguvu ni nadra sana, na mara nyingi hujumuishwa na osmium. Kwa sababu ya ugumu wake wa asili, ni ngumu kutengeneza mashine na sugu sana kwa kemikali. Iridiamu humenyuka kwa shida sana kuathiriwa na halojeni na peroksidi ya sodiamu.

Chuma hiki kina jukumu muhimu katika maisha ya kila siku. Inaongezwa kwa titani, chromium na tungsten ili kuboresha upinzani kwa mazingira ya tindikali, kutumika katika utengenezaji. vifaa vya kuandika kutumika katika kujitia kuunda kujitia... Gharama ya iridium inabaki juu kutokana na uwepo wake mdogo katika asili.

Vipengele vingi kwenye jedwali la upimaji ni mali ya metali. Wanatofautiana katika sifa za kimwili na kemikali lakini kuwa mali ya jumla: conductivity ya juu ya umeme na mafuta, plastiki, joto chanya. Metali nyingi ni imara chini ya hali ya kawaida, isipokuwa moja kwa sheria hii - zebaki. Chuma kigumu zaidi ni chromium.

Mnamo 1766, madini nyekundu ambayo hayakujulikana hapo awali yaligunduliwa katika moja ya migodi karibu na Yekaterinburg. Alipewa jina "Siberi nyekundu risasi". Jina la kisasa hii ni "crocoite", PbCrO4 yake. Madini hayo mapya yamevutia umakini wa wanasayansi. Mnamo 1797, duka la dawa la Ufaransa Vauquelin, akifanya majaribio naye, alitenga chuma kipya, ambacho baadaye kiliitwa chromium.

Misombo ya Chromium ina rangi angavu katika rangi mbalimbali. Kwa hili alipata jina lake, kwa sababu katika tafsiri kutoka kwa Kigiriki "chrome" ina maana "rangi".

Kwa fomu yake safi, ni chuma-bluu ya fedha. Ni sehemu muhimu zaidi ya chuma cha alloyed (cha pua), kuwapa upinzani wa kutu na ugumu. Chromium hutumiwa sana katika utengenezaji wa umeme, kupaka rangi nzuri na sugu ya kuvaa mipako ya kinga na pia wakati wa usindikaji wa ngozi. Sehemu za roketi, nozzles zinazostahimili joto, nk zinafanywa kutoka kwa aloi. Vyanzo vingi vinadai kuwa chrome ndio zaidi chuma ngumu ya zote zilizopo kwenye. Ugumu wa chromium (kulingana na hali ya majaribio) hufikia vitengo 700-800 kwenye kiwango cha Brinell.

Ingawa chromium inachukuliwa kuwa chuma kigumu zaidi duniani, ni duni kidogo katika ugumu wake kwa tungsten na urani.

Jinsi chromium inapatikana katika sekta

Chromium hupatikana katika madini mengi. Amana tajiri zaidi ya ores ya chrome hupatikana Afrika Kusini (Afrika Kusini). Kuna ores nyingi za chrome huko Kazakhstan, Urusi, Zimbabwe, Uturuki na nchi zingine. Inayoenea zaidi ni madini ya chuma ya chromium Fe (CrO2) 2. Chromium hupatikana kutoka kwa madini haya kwa kurusha katika tanuu za umeme juu ya safu. Majibu yanaendelea kulingana na fomula ifuatayo: Fe (CrO2) 2 + 4C = 2Cr + Fe + 4CO.

Chuma kigumu zaidi kutoka kwa chuma cha chromium kinaweza kupatikana kwa njia nyingine. Kwa kufanya hivyo, kwanza, madini yanaunganishwa na calcined