Горение металлов. Топ пять самых дорогих веществ на земле Зачем нужен это материал

Для большинства людей самым ценным веществом на земле является золото. Во многом они будут правы, ценность золота высока и это один из наиболее почитаемых драгоценных металлов, однако его трудно отнести к наиболее дорогим. Что удивительно, даже платина не дотягивает до пятерки редчайших материалов, за которые люди готовы заплатить непомерные деньги.

Так что же можно называть самыми дорогими веществами, которое встречаются на нашей планете? Их список ограничен и в него входят очень редкие экземпляры, что и объясняет их стоимость. Предлагаем ознакомиться с нашим списком топ-5 «самое дорогое вещество в мире ».

5 место — Тааффеит — 2,5 — 20 тысяч долларов за грамм

Химические свойства тааффеита:

• 1. Его плотность 3,61
• 2. Твёрдость по шкале Мооса 8.
• 3. Формула Mg3Al8BeO16.

Представляет редкий драгоценный минерал сиреневого цвета. Этот камень крайне редкий, считается, что он встречается в миллион раз реже, чем бриллиант.

Зачем нужен тааффеит:

вследствие чрезвычайной редкости применяется лишь в качестве драгоценного камня.

Тааффеит открыл граф Ричарда Тааффе, поэтому в честь него и был назван. Тааффе в 1945 году заметил в партии драгоценных камней необычный экземпляр и решил послать его в Лондон для изучения. В лаборатории драгоценных камней выяснили, что минерал отличается от уже открытых. При помощи микрохимического и рентгеноструктурного анализов выяснили, что его состав расположен между составами хризоберилла и шпинели. Из-за того, что в нем присутствуют следы железа, минерал имеет бледный розовато-лиловый цвет.

Стоимость Тааффеита примерно 2,5 — 20 тысяч долларов за один грамм либо 500 — 4 тысячи за карат.

Дорогими могут быть не только вещества, но и предметы из них сделанные. Например, в СССР одной из самых дорогих монет были 10 копеек 1931 года — если Вы найдете такую монетку, то заработаете более 95 тысяч рублей! Остальных участников топа, можете

4 место — Тритий — 30 миллионов долларов за один кг (30 000$ за грамм)

В природе тритий создается атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов в верхних слоях атмосферы, к примеру, азота.

Химические свойства трития:

• 1. Тритий в процессе распада превращается в 3He с испусканием антинейтрино (бета-распад) и электрона.
• 2. Период полураспада трития составляет 12,32 года.
• 3. Средняя энергия электронов составляет 5,7 кэВ, а доступная энергия распада равняется 18,59 кэВ.

Тритий открыли английские ученые в 1934 году Пауль Хартек, Маркус Олифант и Эрнест Резерфорд.

Зачем нужен тритий:

он применяется для создания самосветящихся знаков «выход» в офисах, школах, кинотеатрах. Используется также как радиоактивная метка в химии и биологии, в термоядерном оружии в виде термоядерного горючего и источника нейтронов, в геологии, чтобы датировать природные воды.

Идут эксперименты по созданию на базе трития генераторов электричества сверхмалой мощности, к примеру, для питания автономных датчиков или питания RFID меток. Срок службы генератора должна составлять примерно около 20 лет.

Промышленный тритий образуется в ядерных реакторах облучением нейтронами лития-6. Чтобы произвести один кг трития необходимо затратить 30 миллионов долларов.

3 место — Бриллианты — 55 тысяч долларов за тысячную долю кг

Бриллиант Куллинан — весит 621 грамм

Бесцветный камень может стоить свыше 11 долларов за карат, а редкие цветные бриллианты могут доходить до 55 тысяч долларов.

Бриллиант – это алмаз, которому при помощи обработки была придана соответствующая специальная форма, она позволяет максимально подчеркнуть его естественный блеск.

Главное в оценке огранки бриллианта является ее качество, то есть насколько грани пропорциональны и геометрически точны. Идеальную огранку кодируют литерой «А», затем располагают по убыванию качества. Наиболее существенный показатель качества бриллиантов – это чистота. Она выражается в отсутствии или наличии дефектов камня либо посторонних включений.

По цвету бриллианты могут быть:

• 1. традиционными – это бесцветные, а также все оттенки жёлтого;
• 2. фантазийными – это голубые, розовые, зеленые, синие бриллианты.

Идеальный и без изъянов бриллиант называется бриллиантом чистой воды. Масса бриллиантов меряется в каратах, то есть 1 карат равен 0,0002 кг.

Зачем нужен бриллиант:

чаще всего природные алмазы используются в ювелирной промышленности. К тому же исключительная твёрдость алмаза необходима для применения в промышленности: его применяют для изготовления резцов, сверл, ножей и других подобных изделий.

Кстати, редакция сайта u B iznes.ru подготовила для вас очень интересный топ — , посмотрите, какой алмаз стоит дороже всего.

2 место — Калифорний 252 — 27 миллионов долларов за тысячную долю кг

Калифорний является чрезвычайно летучим металлом.

Химические свойства калифорния:

• 1. Может существовать только в двух полиморфных модификациях.
• 2. Ниже 600 °C устойчивостью обладает α-модификация с гексагональной решёткой, а при более 600 °C — β-модификация с гранецентрированной кубической решёткой.
• 3. Температура кипения равняется 1227 °C.
• 4. Температура плавления равняется 900 °C.

Зачем нужен калифорний:

изотопы калифорния из-за того, что он крайне дорог в производстве практическим применением никаким не обладают. Его создали лишь однажды, после того как его открыли в 1950 году.

Калифорний Получен искусственно в Калифорнийском университете в Беркли в 1950 году группой Сиборга. Твердые соединения калифорния впервые получены в 1958 году – это 249CfOCl и 249Cf2O3. Всего известно 17 изотопов калифорния.

Калифорний-251 встречается в книге «Символы распада» Чингиза Абдуллаева, где приводится в виде элемента миниатюрной атомной бомбы. Часто можно встретить упоминания о «калифорниевых пулях», которые представляют сверхкомпактные ядерные боезаряды. В большинстве случаев проследить источник подобной информации нет возможности либо заметка оказывается шуткой. Такая заметка вышла в журнале Популярная Механика в 2004 году в виде первоапрельской шутки.

Калифорний считается одним из самых дорогих материалов на нашей планете. Цена изотопа 252Cf достигает 500 миллионов долларов США за кг.

1 место — Антивещество — 62,5 триллиона долларов за грамм

Зачем нужен это материал:

в будущем антиматерию теоретически можно применить в качестве топлива, которое позволит доставлять космические корабли к другим планетам.

Если удастся создать технологии, способные производить и удерживать антиматерию, то это будет прорыв. Можно будет создать компактную бомбу, которая уничтожит целую планету либо реактор, способный обеспечить энергетические потребности всех континентов.

Однако для его производства необходимо использовать невероятно дорогие технологии. К примеру, чтобы создать всего лишь тысячную долю кг, всему миру нужно было бы работать целый год. Весь ВВП в мире равняется 65 трлн. долларов. Согласитесь, очень дорогой материал.

Видео — дорогие вещества мира:

Необычное производство удалось развить на площадке бывшего рудника Ломовский, что неподалеку от Кировграда. Здесь бывшие специалисты местного гиганта - медеплавильного комбината организовали выпуск различных изделий из алюминиевых сплавов. Точнее - из композиционных материалов.

Вот уже два десятилетия на Ломовке нет добычи медной руды. Однако это единственный из целого венка бывших сырьевых источников Кировградского медеплавильного комбината, которому повезло продолжить полезное существование. Правда, в совершенно новом качестве. Конечно, кое-как погребенные прежними владельцами шахты и выработки, сочащиеся сернокислотными ручьями, уже никто своим присутствием не беспокоит. А вот часть наземных строений - собственность ООО "Композиционные материалы". Реконструированные, они служат промплощадкой для этой необычной производственной компании.

Сюда, в наши производственные и складские помещения, еще не ступала нога журналиста, - шутит директор предприятия Лев Черный, которого явно забавляет наше изумление: дуешь в глухую металлическую пробирку, а кажется, что это трубка с отверстием на другом конце. Никакого отверстия, конечно, нет, а воздух… выходит через поры в металле.

На этом предприятии с помощью литья производится особый материал - пористый алюминий. Здесь же из него изготавливаются фильтры и глушители, которые применяются в нефтегазодобывающем и химическом оборудовании, автомобильной, авиационной и железнодорожной технике, в продукции общего и специального машиностроения. Ломовские глушители с успехом работают в тормозных системах грузовых автомобилей и автобусов. Уникальную продукцию с "новой" Ломовки знают и приобретают более двухсот отечественных и зарубежных машиностроительных фирм. В числе организаций, эксплуатирующих изделия из пористого алюминия, ОАО "Сибнефть", ОАО "Курганхиммаш", ОАО "Транспневматика", ОАО "РААЗ АМО ЗИЛ", ОАО "Салаватгидромаш", ОАО "Пневматика" и другие российские предприятия, а также компании Белоруссии и Казахстана, прибалтийских республик и Германии, Швейцарии и США…

Алюминий называют "летучим металлом". В этом смысле пористый алюминий - "летучий" вдвойне. Он почти ничего не весит. Берешь в руки заготовку, а она - словно из пенопласта. Но самое главное - на рынке пользуется спросом. Как говорят, уходит влет! Так что и в этом смысле метафора куда как уместна.

Мы участвовали во многих профильных выставках, посещали крупнейшую международную специализированную выставку "Литье и сварка" в Ганновере. Так вот нигде, в том числе и в Ганновере, ничего подобного нашей продукции мы не встречали, - говорит Лев Черный. Фирма "Композиционные материалы" основана при участии специалистов Уральского политехнического института ровно двадцать лет назад, на рубеже перестроечных 80-х и "смутных" 90-х годов прошлого века. Впрочем, никто тогда не знал, каким будет следующее десятилетие и сколь непростым окажется путь к мечте о "своем деле". Захваченный смелой идеей организации бизнеса по производству невиданного материала - недорогого аналога проволочных, металлокерамических и сетчатых материалов - Лев Черный оставил должность начальника металлургического цеха Кировградского комбината. Металлург по образованию, по призванию и по наследству от отца, всю жизнь после войны проработавшего нагревальщиком методических печей на прокатном стане НТМК, Черный принялся за дело, взяв в аренду небольшое помещение на Ломовке.

Сначала это был по сути научно-производственный центр по освоению технологии пористого алюминиевого литья, которую предложил мой бывший однокашник, профессор УГТУ-УПИ, доктор технических наук Евгений Фурман, - рассказывает Лев Емельянович. - Когда перестал функционировать Ломовский рудник, мы смогли приобрести здания, нашли и установили уникальные японские и чешские станки, чтобы - впервые в мировой практике - реализовать нашу технологию в промышленном масштабе. Мы делаем действительно уникальные литейные разработки, активно работаем с мировыми производителями пневматики в вопросах глушения шума.

Небольшой, четыре десятка человек, трудовой коллектив, более четверти которого составляют люди с инженерным образованием, производит по оригинальной технологии фильтрационные материалы и фильтры для различных жидкостей и газов, а также эффективные глушители для любых промышленных пневмосистем. Сегодня на Ломовке производится свыше 320 типоразмеров изделий из этого уникального проницаемого материала.

Следующей ступенью развития компании, не побоявшейся обосноваться "в стороне от цивилизации", стала разработка и запуск в серийное производство электродуговых установок для резки металла. Затем - производство отражательных и тигельных печей оригинальной конструкции. А в дальнейшем… Впрочем, не станем торопить завтрашний день, потому что планировать ныне приходится с осторожностью.

Уходящий год хоть и был для компании юбилейным, но прожит не так уж и легко: кризисные волны докатились и сюда. "Упал" автопром - и это сразу отразилось на количестве заказов. В какой-то период пришлось даже сократить рабочую неделю и около трех месяцев работать по "усеченному" графику. Но в новый год коллектив входит с нормальным жизненным ритмом. Точнее - въезжает. Многозначительный штрих: в первые годы существования предприятия работников доставлял на Ломовку специальный автобус. Позднее нужда в нем отпала: люди стали приезжать на работу на собственных автомобилях, приобретенных на честную зарплату. Именно так: на работу - за город. Туда, где так прозрачен лесной воздух, где течет горная речка со студеной водой, на вкус такой, что не напьешься.

Одна беда, тяжкие раны на земле - неприглядные признаки человеческой безответственности, с которой бывшие владельцы Ломовского рудника отнеслись к своим законным обязанностям по рекультивации почв. В свое время, забросив шахты, причем не только в Ломовке, кировградский медеплавильный гигант напрочь забыл о необходимости приведения, как говорится, планеты в порядок. Странный ландшафт со следами горных выработок и выраженными зонами обрушения порой немало смущает деловых гостей - представителей иногороднего и иностранного бизнеса, заинтересованного в продукции "новой" Ломовки.

Неслучайно, думая о развитии производства и о налаживании достойного маркетинга, руководство компании "Композиционные материалы" пытается "достучаться" до экологов и законников. Хочется этого или нет, но территорию бывшего рудника необходимо приводить в порядок. Потому что негоже так небрежно относиться к родной земле, на которой так много можно сделать, имея руки и умную голову.

Кстати, сейчас инженерные кадры Черного работают над созданием опять же уникальной опытной установки для переработки шламов и сточных шахтных вод, создающих неослабевающую угрозу экологическому благополучию Кировградского района. Найти инвесторов для реализации опробованной сорбционной технологии извлечения меди, цинка и редких металлов из шламовых прудов и отвалов не удалось. Представленный бизнес-план производства в течение года изучался в инвестиционной структуре, созданной правительством области, но был отвергнут. И все- таки Черный от идеи не отказался. Работа над шламоперерабатывающей установкой началась - без заемных денег, за счет энтузиазма. К счастью, с этим капиталом у новых хозяев Ломовки проблем нет.

Зинаида ПАНЬШИНА, Областная газета

По характеру горения металлов их делят на две группы: ле­тучие и нелетучие. Летучие металлы обладают относительно низкими температурами фазового перехода - температура плав­ления менее 1000 К, температура кипения не превышает 1500 К. К этой группе относятся щелочные металлы (литии, натрий, ка­лий и др.) и щелочноземельные (магний, кальций). Температуры фазового перехода нелетучих металлов значительно выше. Тем­пература плавления, как правило, выше 1000 К. а температура кипения - больше 2500 К (табл. 1).

Механизм горения металлов во многом определяется состоянием их окисла. Температура плавления летучих металлов зна­чительно ниже температуры плавления их окислов. При этом по­следние представляют собой достаточно пористые образования.

При поднесении источника зажигания к поверхности металла происходит его испарение и окисление. При достижении концентрации паров, равной нижнему концентрационному пределу, про­исходит их воспламенение. Зона диффузионного горения устанав­ливается у поверхности, большая доля тепла перелается металлу, и он нагревается до температуры кипения. Образующиеся пары, свободно диффундируя через пористую окисную пленку, посту­пают в зону горения. Кипение металла вызывает периодическое разрушение окисной пленки, что интенсифицирует горение. Про­дукты горения (окислы металлов) диффундируют не только к по­верхности металла, способствуя образованию корки окисла, но и в окружающее пространство, где, конденсируясь, образуют твер­дые частички в виде белого дыма. Образование белого плотного дыма является визуальным признаком горения летучих металлов.

Таблица 1

У нелетучих металлов, обладающих высокими температурами фазового перехода, при горении на поверхности образуется весь­ма плотная окисная пленка, которая хорошо сцепляется с по­верхностью металла. В результате этого скорость диффузии паров металла через пленку резко снижается и крупные частицы, на­пример, алюминия и бериллия, гореть не способны. Как правило, пожары таких металлов имеют место в том случае, когда они находятся в виде стружки, порошков и аэрозолей. Их горение происходит без образования плотного дыма. Образование плот­ной окисной пленки на поверхности металла приводит к взрыву частицы. Это явление особенно часто наблюдается при движении частицы в высокотемпературной окислительной среде, связывают с накоплением паров металлов под окисной пленкой с последую­щим внезапным ее разрывом. Это, естественно, приводит к рез­кой интенсификации горения.

Основными параметрами их горения являются время воспламе­нения и сгорания. Из теории диффузионного горения следует, что время сгорания частицы металла t г пропорционально квадрату ее диаметра d o . Экспериментальные данные показывают, что фактическая зависимость несколько отличается от теоретической. Так, для алюминия t г ~d o 1,5÷1,8 , магния t г ~d o 2,6 , а для титана ­ t г ~d o 1,59 .

Повышение концентрации кислорода в атмосфере интенсифицирует горение металла. Частички алюминия диаметром (53 ÷ 66) 10 -3 мм в атмосфере, содержащей 23% кис­лорода, сгорают за 12,7·10 -3 с, а при повышении концентрации окислителя до 60% - за 4,5·10 -3 с.

Однако для пожарно-технических расчетов большой интерес представляет не время сгорания частицы металла, а скорость рас­пространения пламени по потоку взвеси частиц металла в окис­лителе. В табл.2 приведены экспериментальные данные по скорости распространения пламени и массовой скорости выгора­ния взвеси частиц диаметрами менее 10 -2 мм и 3·10 -2 мм алю­миния в воздухе при различном коэффициенте избытка воздуха.

Таблица 2

Анализ данных табл.2 позволяет сделать следующие вы­воды.

1. С увеличением размера частиц горючего в воздухе скорость распространения пламени уменьшается.

2. При приближении состава горючей смеси (металл-воздух) к стехиометрической (α=1) скорость распространения пламени возрастает.

3. Скорость горения взвеси частиц металла в воздухе одного порядка с нормальной скоростью распространения пламени по стехиометрическим смесям предельных углеводородов в воздухе - 0,4 м/с (табл. 2).

Горение металлов возможно не только в окислительной среде, но и в продуктах горения органических веществ. В этом случае горение протекает за счет экзотермической реакции восстановле­ния воды до водорода, а двуокиси углерода до его окисла по реакции:

2Al +3Н 2 0 = Al 2 O 3 + ЗН 2 + 1389,4 кДж/моль;

2Al + 3CO 2 = Al 2 O 3 + 3СО + 1345,3 кДж/моль.

Летучими называют соединения, способные испаряться и конденсироваться без изменения состава при умеренной (ниже 700--800 К) температуре. Признаки летучести: возможность сублимации (возгонки) вещества; присутствие в масс-спектре молекулярных соединений или осколочных металлосодержащих ионов.

Летучие соединения металлов можно подразделить на несколько классов:

1) комплексы с монодентатными -донорными лигандами (галогениды);

• 2) борогидриды ;
• 3) хелаты (Я-дикетонаты и их производные, диалкилдитиокарбаминаты, комплексы с макроциклическими лигандами);
• 4) безводные нитраты, перхлораты;

5) комплексы с лигандами /г-акцепторного типа (циклопентадиенильные комплексы);

6) смешанолигандные комплексы. Здесь ДПМ -- дипивалоилметан; ГФА -- гексафторацетон; ТТА -- теноилтрифторацетон; ТБФ -- трибутилфосфат.

Можно отметить, что максимальной летучестью обладают соединения, имеющие молекулярное строение с отчетливо выраженным ковалентным характером химической связи и формально нулевой степенью окисления металла, или, например, соединения многовалентных металлов в высшей степени окисления, в которых происходит полное экранирование централь-лого иона металла. Наибольшим разнообразием летучих соединений характеризуются d- и р-элементы, наименьшим -- тяжелые щелочные и щелочноземельные металлы. Таким образом, свойства летучести того или иного соединения тесно связаны с его химическим строением. Летучие комплексные соединения используют в газовой хроматографии, масс-спектрометрическом анализе, для разделения и концентрирования сублимацией.

Растворимость комплексов.

Растворимость веществ определяется соотношением свободных энергий образования кристаллической решетки и сольватации. И та, и другая энергия зависят от структуры вещества и природы растворителя. Так, в высокополярных растворителях (вода) растворимость комплексов в целом уменьшается в ряду: заряженные » незаряженные гидрофильные > незаряженные гидрофобные комплексы. Для органических неполярных растворителей ряд растворимости противоположный.

Для заряженных комплексов (включая ионные ассоциаты) растворимость в воде, как правило, возрастает с увеличением заряда иона, например

уменьшается с увеличением его размера:

Для незаряженных комплексов растворимость существенно зависит от соотношения гидрофильных и гидрофобных фрагментов. Так, среди хелатов растворимость в воде, как правило, ниже для координационно насыщенных соединений, т. е. таких, в которых все координационные места центрального атома заняты хелатообразующим реагентом. Например, среди комплексов Ni(II), Fе(II), Сu(II), Со(II) с диметилглиоксимом () состава М:L = 1:2 растворимость в воде диметилглиоксимата никеля (II) значительно ниже, чем остальных. Причина состоит в том, что никель с этим реагентом образует координационно насыщенный плоский квадратный комплекс с КЧ = 4 состава а Fе(II), Сu(II), Со(II) -- координационно ненасыщенные октаэдрические комплексы. Однако, если органическая часть лиганда достаточно велика, гидрофобна и может блокировать гидрофильные группы, то и координационно ненасыщенные комплексы могут быть очень мало растворимы в воде. Например, растворимость в воде большинства координационно ненасыщенных гидрофобных 8 -оксихинолинатов двухзарядных ионов состава ниже, чем для координационно насыщенного, но гидрофильного комплекса Сu(II) с аминоуксусной кислотой:

Введение тяжелых гидрофобных заместителей (эффект утяжеления) в молекулу хелата или ионного ассоциата широко используется в аналитической химии. Так, применение тяжелых органических катионов позволяет осаждать в виде ионных ассоциатов даже относительно простые неорганические комплексы. Например, из разбавленных растворов или катион нафтохинолиния количественно осаждает комплекс. Однако следует иметь в виду, что введение заместителей -- даже гидрофобных -- в положение, близкое к донорным атомам хелатообразующих групп, может вызвать стерические затруднения при комплексообразовании и привести к нежелательному результату. Так, из-за стерических препятствий, вызванных метальной группой, к иону Аl(III) могут присоединиться только две молекулы 2-метил-8-оксихинолина (HL). В результате образуется комплекс состава, который заряжен и хорошо растворим в воде.

Главная » Моча » Горение металлов. Топ пять самых дорогих веществ на земле Зачем нужен это материал