Топ 10 самых тяжелых металлов в мире + есть ли им применение в реальной жизни?

Самый дорогой металл

Многие люди инвестируют в металлы и одним из самых дорогих сегодня является золото. По курсу за июнь 2020 года, грамм золота стоит около 4000 рублей, тогда как цена той же массы платины еле достигает 2000 рублей. Чуть выше мы уже выяснили, что добывать золото из ртути — это очень дорогой процесс. Поэтому, получением золота занимаются работники аффинажных заводов — грубо говоря, они извлекают золота из смесей других металлов.

Золото уже тысячелетиями сводит людей с ума

Так как персонал работает с очень дорогим металлом, в заводах действует строгий контроль. Если у человека, например, есть золотой зуб — охрана всегда проверяет, находится ли он на месте. А то вдруг человек избавится от золотого зуба и решит пронести кусочек драгоценного металла, поместив его в освободившемся пространстве между зубами? В некоторых аффинажных заводах работники проходят внутрь голыми и облачаются в рабочую одежду внутри.

Леший — Поганые сны

Гнилой, грязный, атмосферный, отвратительный и очень злой блэк-метал из Пскова — он легко ударит в сердечко всем любителям ранних альбомов жанра. «Поганые сны» — сырой релиз в самом прямом смысле. Звучит он так, будто записан на кухне на кассетник. Но блэк — жанр особенный, с ним такой звук почему-то раз от раза работает. В столь грязном исполнении блэкерские вопли становятся только депрессивнее и страшнее. Сами музыканты считают «Поганые сны» демкой, но хуже диск от этого не становится. Кстати, «Поганые сны» — уже второй демо-альбом группы в 2021 году. В январе банда выпустила демку «Червь среди червей», которую, само собой, тоже стоит заценить.

Железо

Главными источниками соединений железа в поверхностных водах
являются процессы химического выветривания горных пород, сопровождающиеся их
механическим разрушением и растворением. В процессе взаимодействия с
содержащимися в природных водах минеральными и органическими веществами
образуется сложный комплекс соединений железа, находящихся в воде в
растворенном, коллоидном и взвешенном состоянии. Значительные количества
железа поступают с подземным стоком и со сточными водами предприятий
металлургической, металлообрабатывающей, текстильной, лакокрасочной
промышленности и с сельскохозяйственными стоками.

Фазовые равновесия зависят от химического состава вод, рН, Eh и в некоторой
степени от температуры. В рутинном анализе во взвешенную форму выделяют
частицы с размером более 0.45 мк. Она представляет собой преимущественно
железосодержащие минералы, гидрат оксида железа и соединения железа,
сорбированные на взвесях. Истинно растворенную и коллоидную форму обычно
рассматривают совместно. Растворенное железо> представлено соединениями,
находящимися в ионной форме, в виде гидроксокомплекса и комплексов с
растворенными неорганическими и органическими веществами природных вод. В
ионной форме мигрирует главным образом Fe(II), а Fe(III) в отсутствие
комплексообразующих веществне может в значительных количествах находиться в
растворенном состоянии.

Железо обнаруживается в основном в водах с низкими значениями Eh.

В результате химического и биохимического (при участии железобактерий)
окисления Fe(II) переходит в Fe(III), который, гидролизуясь, выпадает в осадок
в виде Fe(OH)3. Как для Fе(II), так и для Fe(III) характерна
склонность к образованию гидроксокомплексов типа
[Fe(OH)2]+,
[Fe2(OH)2]4+,
[Fe(OH)3]+,
[Fe2(OH)3]3+,
[Fe(OH)3]-
и других, сосуществующих в растворе в
разных концентрациях в зависимости от рН и в целом определяющих состояние
системы железо-гидроксил. Основной формой нахождения Fe(III) в поверхностных
водах являются комплексные соединения его с растворенными неорганическими и
органическими соединениями, главным образом гумусовыми веществами. При рН =
8.0 основной формой является Fe(OH)3 .Коллоидная форма железа
наименее изучена, она представляет собой гидрат оксида железа
Fe(OH)3 и комплексы с органическими веществами.

Содержание железа в поверхностных водах суши составляет десятые
доли миллиграмма, вблизи болот — единицы миллиграммов. Повышенное
содержание железа наблюдается в болотных водах, в которых оно находится
в виде комплексов с солями гуминовых кислот — гуматами.Наибольшие
концентрации железа (до нескольких десятков и сотен миллиграммов в 1
дм3) наблюдаются в подземных водах с низкими значениями рН.

Являясь биологически активным элементом, железо в определенной степени
влияет на интенсивность развития фитопланктона и качественный состав
микрофлоры в водоеме.

Концентрация железа подвержена заметным сезонным колебаниям. Обычно в
водоемах с высокой биологической продуктивностью в период летней и зимней
стагнации заметно увеличение концентрации железа в придонных слоях воды.
Осенне-весеннее перемешивание водных масс (гомотермия) сопровождается
окислением Fe(II) в Fе(III) и выпадением последнего в виде Fe(OH)3.

Содержание железа в воде выше 1-2 мг Fe/л значительно ухудшает
органолептические свойства, придавая ей неприятный вяжущий вкус, и
делает воду малопригодной для использования в технических целях.

ПДКв железа составляет 0.3 мг Fe/дм3
(лимитирующий показатель вредности — органолептический),
ПДКвр для железа — 0.1 мг/дм3.

Применение черных металлов

Классификация черных металлов.

Железные руды. Теоретические основы доменного процесса.

Производство чугуна и стали

1) Железные руды. Теоретические основы доменного процесса.

2) Оптимальные условия доменного процесса. Устройство доменной печи.

1.1 Физико-химические свойства железа.

Железо

представляет собой твёрдый светло-серебристый металл, легко поддающийся ковке, прокатке, штампованию и волочению.

Железо (Ferrum) – принадлежит к 8 группе химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, атомная масса 55,847, атомный номер 26, плотность 7,874 г/см3, серебристо – белый блестящий пластичный металл, температура плавления 1535 oС.

Железо достаточно распространено в земле (4 место) находится на 2 месте после алюминия. Процентное содержание 4,65 %.

Техническое железо и его сплавы

коррозируют в атмосфере паров воды, оксида углерода (IV) и кислорода с образованием пористого слоя гидратированного оксида железа (II). НО: В отсутствии влаги чистый металл химически стоек, не реагирует с кислородом, серой, галогенами, однако в высокодисперсном состоянии пирофорен.

В соответствии с промышленной классификацией металлов к чёрным металлам относится железо и его сплавы с углеродом – железоуглеродистые сплавы. Название «черный металл» произошло от черного цвета окалины, образующейся на поверхности при нагревании.

В основу классификации черных металлов положен их химический состав. На основании содержания углерода все железные сплавы делят на чугуны и стали. Сталями называют железные сплавы с содержанием углерода до 2.14 %, а чугунами – с содержанием углерода более 2.14 % (обычно от 3.5 до 4.5 %). В общем случае черные металлы — это сложные системы, которые помимо железа и углерода содержат разнообразные примеси (серу, азот, фосфор, кремний и др.), вносимые в металл из исходного сырья в процессе производства, а также металлы целенаправленно добавляемые с целью придания сплаву определенных свойств.

Стали делят на углеродистые

, в которых другие металлы содержатся в незначительных количествах и не влияют на их свойства илегированные , в состав которых введены такие металлы, как хром, никель, вольфрам, ванадий, молибден, и др. для придания им определенных свойств. По содержанию углерода углеродистые стали делят на низко , средне- и высокоуглеродистые.

Чугуны делят на белые (передельные), серые (литейные) и модифицированные.

Белые чугуны содержат углерод в форме карбида железа FeС (цементита) и образуются при кристаллизации расплавов.

В серых чугунах углерод находится частично в виде графитовых включений различной конфигурации, выделяющихся из жидкой или твердой фазы при медленном охлаждении (графитизация).

Модифицированные чугуны содержат добавки

, улучшающие распределение графита и структуру чугунов (кремний, магний, алюминий).

Особую группу черных металлов составляют ферросплавы — малоуглеродистые сплавы железа с высокой концентрацией других элементов: ферромарганец, ферросилиций, феррохром и т.п.

На рис. 9.1 представлена классификация черных металлов по химическому составу.

Рис. 9.1 Классификация черных металлов по химическому составу.

Область применения чёрных металлов как конструкционных материалов чрезвычайно разнообразна и практически неограниченна.

Широкое использование черных металлов обусловлено:

– богатой сырьевой базой,

– относительной простотой производства

– высокими механическими свойствами. Различные железоуглеродные сплавы составляют около 92% от всех производимых металлов.

По данным ЮНЕСКО мировое производство чугуна в 2000 году достигло ~ 1000 млн. тонн, а стали – 1200 млн. тонн, что составило 500-700 кг на душу населения земли.

Manapart — Manapart

Питерскую группу Manapart очень легко описать — это музыка для тех, кто отчаялся дождаться новый диск System of a Down. Альбом у банды пока всего один, зато какой! В настроение SOAD он попадает даже лучше вышедшего недавно сольника Сержа Танкяна, даже несмотря на то, что состоял он из написанных для «Системы» песен. Группа не просто попала в атмосферу (и восточную этнику во всех партиях) — у вокалиста Manapart даже голос максимально похож на пение Сержа Танкяна. Но даже если отойти от сравнений с SOAD, диск Manapart — это просто очень крепкий, динамичный метал-альбом, который хочется переслушивать.

Молибден (Mo)

Во время выщелачивания минералов с высоким содержанием молибдена, освобождаются разные соединения молибдена. Высокий уровень молибдена может замечаться в реках и озерах, которые находятся рядом с фабриками по обогащению и предприятиями занимающиеся цветной металлургией. Из-за разных процессов осаждения труднорастворимых соединений, адсорбции на поверхности разных пород, а также употребления водными водорослями и растениями, его количество может заметно уменьшится.

В основном в растворе, молибден может находиться в форме аниона MoO42-. Есть вероятность присутствия молибденоорганических комплексов. Из-за того что при окисления молибденита формируются рыхлые мелкодисперсные соединения, повышается уровень коллоидального молибдена.

Содержание молибдена в природных водоёмах

Уровень молибдена в реках колеблется между 2,1 и 10,6 мкг/л. В морях и океанах его содержание — 10 мкг/л.

При малых концентрациях, молибден помогает нормальному развитию организма (так растительного, как и животного), ведь он входит в категорию микроэлементов. Также он является составной частью разных ферментов как ксантиноксилазы. При недостатке молибдена возникает дефицит этот фермента и таким образом могут проявляться отрицательные эффекты. Избыток этого элемента тоже не приветствуется, потому что нарушается нормальный обмен веществ.

Мышьяк (As)

Загрязнены мышьяком в основном районы, которые находятся близко к минеральным рудников с высоким содержанием этого элемента (вольфрамовые, медно-кобальтовые, полиметаллические руды). Очень малое количество мышьяка может произойти при разложении живых организмов. Благодаря водным организмам, он может усваиваться этими. Интенсивное усваивание мышьяка из раствора замечается в период бурного развития планктона.

Важнейшими загрязнителями мышьяком считаются обогатительная промышленность, предприятия по производству пестицидов, красителей, а также сельское хозяйство.

Озера и реки содержат мышьяк в два состояния: во взвешенном и растворённом. Пропорции между этими формами может меняться в зависимости от рН раствора и химической композиции раствора. В растворённом состоянии, мышьяк может быть трехвалентном или пятивалентном, входя в анионные формы.

Уровень мышьяка в природных водоёмах

В реках, как правило, содержание мышьяка очень низкое (на уровне мкг/л), а в морях — в среднем 3 мкг/л. Некоторые минеральные воды могут содержать большие количества мышьяка (до несколько миллиграммов на литр).

Больше всего мышьяка могут, содержат подземные водохранилища — до несколько десяток миллиграммов на литр.

Его соединения очень токсичны для всех животных и для человека. В больших количествах, нарушаются процессы окисления и транспорт кислорода к клеткам.

Свинец и цинк.

Хотя свинец и цинк добываются на одних и тех же природных месторождениях, области их применения значительно отличаются. Устойчивость свинца к агрессивным воздействиям позволяет использовать его в качестве защитных покрытий телефонных и телеграфных проводов. В химическом производстве из него делают специальное оборудование.

Цинк в чистом виде, зачастую, применяется для изготовления оцинкованного железа. И тот и другой метал, широко используются в различных сплавах для изготовления узлов оборудования в машиностроении, металлургии, медицине и других отраслях народного хозяйства.

Цветные металлы — особый класс нержавеющих металлов и сплавов, в составе которых нет железа. Сюда входят олово, медь, цинк, никель, серебро, золото. Металлы называются цветными, потому что каждый из них имеет определенный окрас. Они отличаются прочностью и долговечностью, поскольку формируют на своей поверхности защитную оксидную пленку и проявляют устойчивость к негативным факторам внешней среды.

В начале XX века насчитывалось около 20 наименований нежелезных металлов, а сегодня их количество уже превышает 70. Добычей, обогащением руд и выплавкой таких материалов занимается цветная металлургия. Способ производства — высокотемпературная плавка. За каждым изделием стоит долгая и кропотливая работа — металлы подвергаются механической обработке и проходят через ковку, сварку, прессование, штамповку, грунтование и прочие процессы.

Никель (Ni)

На содержание никеля в озерах и реках влияют местные породы. Если рядом с водоёмом находятся месторождения никелевых и железно-никелевых руд концентрации могут быть и ещё больше нормального. Никель может поступить в озера и реки при разложении растениях и животных. Сине-зеленые водоросли содержат рекордные количества никеля по сравнению с другими растительными организмами. Важные отходные воды с высоким содержанием никеля освобождаются при производстве синтетического каучука, при процессах никелирования. Также никель в больших количествах освобождается во время сжигания угля, нефти.

Высокий рН может послужить причиной осаждения никеля в форме сульфатов, цианидов, карбонатов или гидроксидов. Живые организмы могут снизить уровень подвижного никеля, употребляя его. Важны и процессы адсорбции на поверхности пород.

Вода может содержать никель в растворённой, коллоидальной и взвешенной формах (баланс между этими состояниями зависит от рН среды, температуры и состава воды). Гидроксид железа, карбонат кальция, глина хорошо сорбируют соединения содержащие никель. Растворённый никель находится в виде комплексов с фульвовой и гуминовой кислот, а также с аминокислотами и цианидами. Самой стабильной ионной формой считается Ni2+. Ni3+, как правило, формируется при большом рН.

В середине 50ых годов никель был внесён в список микроэлементов, потому что он играет важную роль в разных процессах как катализатор. В низких дозах он имеет положительный эффект на кроветворные процессы. Большие дозы всё-таки очень опасны для здоровья, ведь никель — канцерогенный химический элемент и может спровоцировать разные заболевания дыхательной системы. Свободный Ni2+ более токсичный, чем в форме комплексов (примерно в 2 раза).

Уровень никеля в природных водоёмах

В реках, содержание никеля — 0,8 — 10 мкг/л, а при загрязнении даже несколько десяток микрограммов на литр. В морях в среднем содержание этого металла — 2 мкг/л, а в подземных водохранилищах даже несколько миллиграммов на литр воды. Рядом с породами содержащие никелевые минералы, подземные водохранилища могут содержать до 20 г/л.

Виды и состав

Соли тяжелых металлов — это вещества, которые способствуют загрязнению окружающей среды. Элементы отрицательно воздействуют на здоровье. В профессиональных целях применяются в медицинской и металлургической области. В природе насчитывается около 40 видов. Однако в повседневной жизни встречаются не все.

Ртуть

В земной коре содержится в малом количестве: показатель равен 10-6% (масс.). Очень редко встречается как самородок, вкрапленный в горные породы. В природе представлен как сульфид ртути HgS ярко-красного цвета.

Является единственным металлом, который может пребывать при комнатной температуре в жидком состоянии. Простое вещество окрашено в серебристый цвет. Металл отличается легким плавлением. Плотность составляет 13,55 г/см 3.

Свинец

Свинец является тяжелым и плотным металлом, который окрашен в голубовато-серый цвет. При контакте с воздухом утрачивает блеск и покрывается пленкой на основе оксида. Свинец встречается в природе часто и подлежит легкой добыче, что объясняет его давнюю известность.При высоком показателе плотности сохраняет мягкость. При температуре 20 °С легко царапается.

Мышьяк

Мышьяк отличается хрупкостью. Металл окрашен в серый цвет. Обладает ромбоэдрической кристаллической решеткой. При нагревании до 600 °С сублимирует. После охлаждения паров образуется новое соединение — желтый мышьяк. При температуре свыше 270 °С все формы As превращаются в черный мышьяк.

Кадмий

Кадмий похож свойствами на цинк. Обычно содержится в качестве примеси в цинковых рудах.


Показатель содержания в земной коре составляет коло 10-5% (масс.). Металл окрашен в серебристо-белый цвет. Отличается мягкостью, ковкостью и тягучестью. При гидролизе соли проявляют кислую реакцию.

Висмут

Элемент встречается в природе редко. Содержание в земной коре составляет 0,00002% (масс.). В природе можно встретить как в свободном состоянии, так и в виде соединений. В свободном состоянии элемент окрашен в розовато-белый цвет. Показатель плотности составляет 9,8 г/см 3. Металл отличается хрупкостью. Под воздействием воздуха и при комнатной температуре не окисляется.

Медь

Медь в чистом виде представляет металл, который характеризует тягучесть и вязкость. Легко прокатывается в тонкие листы. Является проводником тепла и электрического тока. При сухости воздуха не меняет свое свойство, так как оксидная пленка, образующаяся на поверхности, служит барьером от окисления. При воздействии воды и диоксида углерода покрывается налетом зеленого цвета.

Никель

Металл обладает серебристым цветом и желтым оттенком. Притягивается посредством магнита. Проявляется устойчивость к коррозии, воздействию воздуха, воды и щелочей. Химическая стойкость объясняется способностью образовывать пленки оксида.

Сурьма

Обычно в природе сурьма встречается в соединении с серой. Показатель содержания в земной коре составляет 0,00005% (масс.)


Сурьма представляет кристаллы серебристо-белого цвета, обладающие блеском. Показатель плотности равен 6,68 г/см 3. Кристаллическому элементу присуща хрупкость и плохая проводимость тепла и электричества.

Талий

Голубовато-белый металл, отличающийся ядовитостью. Элементу присуща мягкость и быстрое окисление при попадании в атмосферу. Содержание в воздухе не должно быть выше 0,004 мг/м. Для воды опасным показателем является 0,0001 мг/м. В природе указанные значения обычно не превышены.

Кобальт

В природе кобальт встречается крайне редко. Содержание в земной коре составляет 0,004% (масс.). Чаще металл соединен с мышьяком. Он отличается твердостью и тягучестью.

Марганец

Марганец является часто встречаемым элементов. Составляет 0,1% (масс.) земной коры.


Представляет хрупкий и твердый металл серебристого цвета. Показатель плотности равен 7,44 г/см 3, а температура плавления составляет 1245 °С.

Хром

Металл характеризует твердость. Он окрашен в серый цвет, блестит и поддается полировке.


Используется в сплавах нержавеющей стали. Человеческий организм нуждается в низком количестве хрома для метаболизма сахара. Хром является высокотоксичным.

Определения

В технологии (только цветные металлы ) и химии термин «тяжелый металл» включает металлы с плотностью> 5 г / см³. К ним относятся драгоценные металлы , неблагородные металлы, железо , медь , свинец , цинк , олово и никель, а также висмут , кадмий , хром и уран . Однако исследование IUPAC обнаружило по крайней мере 38 определений для обозначения «тяжелый металл», начиная от плотности , атомной массы или атомного номера до химических свойств или токсичности . Таким образом, списки «тяжелых металлов» различаются от одного набора руководящих принципов к другому; хотя часто и металлоиды такие. B. мышьяк включен. Этот термин часто используется без указания металлов, к которым он относится. По причинам, перечисленным выше, обозначение всех других металлов как легких металлов также не определено. В глазах общественности все вещества, обозначенные как «тяжелые металлы» (а также их соединения и сплавы), считаются токсичными. Следующие элементы имеют плотность более 5 г / см³:

4-й период Плотность [г / см³]
 
 
 
Ванадий 6.11
хром 7,14
марганец 7,47
железо 7 874
Кобальт 8,90
никель 8 908
медь 8,92
цинк 7,14
галлий 5 904
Германий * 5,323
Мышьяк * 5,72
 
 
5-й период Плотность [г / см³]
 
 
Цирконий 006,511
ниобий 008 570
молибден 10,28
Технеций 11,50
Рутений 12,37
Родий 12,45
палладий 12,023
Серебряный 10,49
кадмий 008,65
Индий 007.31
банка 007.31
Сурьма * 006,697
Теллур * 006,25
 
6 период Плотность [г / см³]
 
Лантан 006,146
гафний 13.31
Тантал 16,65
вольфрам 19,25
рений 21.03
осмий 22,59
иридий 22,56
платина 21,45
золото 19,32
Меркурий 13,55
Таллий 11,85
вести 11,34
Висмут 009,78
полоний 009.20
Астат * ** 006,35
7 период Плотность [г / см³]
радий 005,50
Актиний 10.07
Резерфордий 17,9 **
Дубний 00,? **
Сиборгий 00,? **
Бориум 00,? **
Калий 00,? **
Мейтнерий 00,? **
Дармштадтиум 00,? **
Рентгений 00,? **
Копернициум 00,? **
Nihonium 00,? **
Флеровий 00,? **
Московиум 00,? **
Ливерморий 00,? **
 
Лантаноиды Плотность [г / см³]
 
 
церий 6,689
Празеодим 6,64
Неодим 6 800
прометий 7,264
Самарий 7,353
Европий 5,244
Гадолиний 7.901
Тербий 8 219
Диспрозий 8,551
гольмий 8,80
Эрбий 9,05
Тулий 9,321
иттербий 6 965
лютеций 9 841
Актиноиды Плотность [г / см³]
 
 
Торий 11,72
Протактиний 15,37
уран 18,97
нептуний 20,48
плутоний 19,74
Америций 13,67
Кюрий 13,51
Берклиум 14,78
Калифорний 15.10
Эйнштейний ** 008,84
Фермий 00? **
Менделевий 00? **
Нобелий 00? **
лоуренсий 00? **

* Полуметаллы
** Поскольку эти элементы не могут быть синтезированы в измеримых количествах, многие из их свойств, таких как плотность, невозможно измерить. Однако модельные расчеты предполагают диапазоны значений этих величин.

В таблице представлены элементы плотностью от 5 г / см³. Элементы с известной плотностью от 5 до 10 г / см³ имеют желтый фон, от 10 до 20 г / см³ оранжевый и более 20 г / см³ коричневый.

Загрязнение пищевых продуктов тяжелыми металлами

Пищевые цепочки – один из основных путей поступления токсикантов в организм. Они начинаются от сельхозугодий и заканчиваются человеком. Растения поглощают металлы из почвы, в продукты животноводства они поступают через антибиотики, гормоны для стимуляции роста животных. Как конечное звено пищевой цепи, человек может получать еду с концентрация токсикантов до 1000 раз выше, чем в почвах.

Загрязнение пищевых продуктов происходит при готовке еды, контакте сырья с посудой во время термообработки. При консервировании жестяные банки становятся источником загрязнения свинцом. Он попадает в состав продуктов питания из свинцового припоя в швах.