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1 # 萬年划水王
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2 # 耐腐蝕藝術館
先說結論:
在歷史上,由於測量精度問題,常溫(20°C)常壓下,鋨,銥密度哪個大?一直有不同看法。
在常溫常壓下,基於最新資料,密度最大的金屬是鋨(22.589 ± 0.005 g/cm³),其次是銥(22.562±0.011 g/cm³) ,但密度差非常小,該資料是否還需要修訂,目前不得而知。
溫度和壓強會影響金屬的密度。
壓力常壓,溫度改變時,目前已知實驗資料表明,鋨的密度都比銥要大。
在常溫下,當壓力超過約3萬個大氣壓後,銥的密度,大於鋨。
下面詳細說明!
金屬的理論密度如何測量我們知道,密度 = 質量 ÷ 體積, 對金屬理論密度的測量也是遵循這個原理,只不過手段更為高明,它是在晶體結構層面進行計算的,其基本思路,是:求得單個原子的質量,以及單個原子的佔據空間(準確說是在單個晶胞內,原子平均分配到的晶胞體積)細節不表,我們來說說決定密度的幾個引數。
原子量: 該引數影響單個原子的質量,其數值需要測量。
晶格常數: 該引數影響單個原子的佔據空間,其數值需要測量
晶體結構:影響單個原子的佔據空間,其數值是準確的,銥是面心立方結構,鋨是密排六方結構。
由上面引數可見,原子量和晶格常數的測試結果,直接影響到金屬理論密度的數值。
那些年,我們測過的銥鋨密度由於測量手段和測量精度問題,歷史上銥,鋨理論密度的數值(常溫常壓下),經歷過很多改變,具體如下。
目前來看在常溫常壓下,鋨的密度暫時領先,但不排除未來是否有新資料出現。
當溫度變化時,銥會奪冠麼?上述的密度值只是在常溫常壓下的測量資料,隨著溫度的改變,銥有可能奪冠麼?
在室溫下,銥的熱膨脹係數比鋨要高,因此人們曾經設想:如果把溫度降低,銥是不是”收縮“的更厲害一些?體積變小的更強烈,以至於密度超過鋨? 經過驗證,這種猜測似乎不準確。
下圖是在常壓,低溫範圍內,鋨,銥的密度對比(從接近絕對零度開始到300K【即27℃】
可見,這種條件下,鋨的密度總是高於銥。並且有研究表明,在從室溫到溫度1027℃以下時,鋨的熱膨脹係數都比銥要低(再高就沒資料了),因此可推斷至少在這個範圍內,鋨的密度仍舊比銥大。
當壓強變化時,情況又如何呢?可以直觀想象,壓強增大,物體會被壓縮,體積變小。由於在常溫下,鋨比銥更難以壓縮(這兩者的體積模量都很大,鋨是所有金屬中最大的,銥排第二)。當重量一定時,隨著壓強的增加,銥的體積小的更快! 密度增幅更大!那麼是否有可能,在壓強達到一定值後,銥的密度會超過鋨呢?
答案是,會的!
在常溫下,當壓強超過約3萬個大氣壓(3GPa)時,銥的密度約為 22.750 g/cm³,開始超過鋨。
實際的錸,銥製品,密度又如何呢?由於雜質含量,熔鍊缺陷,加工缺陷或多或少都存在,在實際生活中我們能接觸的銥,鋨製品,都達不到理論密度。
例如,下面是館長這些年來製作,或收藏的一些銥,鋨製品。
這是使用氣相沉積技術製造的鋨晶體,密度較高,但還是達不到理論密度的。(原諒館長手機的渣畫素^_^)
這是採用電弧熔鍊法制造的“鋨丹”(Osnium pellet),由於外部與內部均有熔鍊缺陷,密度沒法達到理論密度,當然了,一般情況下,鋨丹的密度還是較高的,而且,體積小的相對會圓,製造缺陷相對也會少一些。
“銥丹”,這件製造缺陷少一些,緻密性相對好。但是在放大鏡觀察下,區域性還是可以看到缺陷的。
無定形的碎銥塊,緻密度也還可以,但不如前者。
前年製造的銥戒指,緻密度還可以吧。
好了,就這樣。
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3 # 軍機處留級大學士
密度是單位體積的質量。它可以通過實驗來測量,也可以根據物質的性質和它在特定條件下的行為來預測。事實證明,以下兩個元素中的任何一個都可以被認為是密度最高的元素:自然鋨或者銥。鋨和銥都是非常緻密的金屬,每種金屬的重量大約是鉛的兩倍。在室溫和正常大氣壓力下,鋨的計算密度為22.61克/cm³,銥的計算密度為22.65克/cm³。
然而,鋨的實驗測量值(使用x射線結晶學)是22.59克/cm³ ,銥的含量僅為22.56克/cm³。通常,鋨是密度最大的元素。
在室溫和2.98 GPa以上的壓力下,銥比鋨密度大,密度為22.75克/cm³。
假設鋨的密度最高,你可能會奇怪為什麼原子序數較高的元素密度不高。畢竟,每個原子都更重。但是,密度是每一單位體積質量。鋨和銥的原子半徑非常小,所以質量被壓縮成很小的體積。發生這種情況的原因是電子軌道在n=5和n=6軌道上收縮,因為其中的電子沒有很好地遮蔽正電荷原子核的吸引力。此外,鋨的高原子數也發揮了相對論效應。
電子繞原子核旋轉的速度之快,以至於它們的質量增大,s軌道半徑減小。
簡而言之,鋨和銥比鉛和其他原子序數更高的元素密度更大,因為這些金屬結合了大原子序數和小原子序數。
玄武岩是密度最高的岩石型別。平均值約為3克/cm³,甚至離金屬密度差距較遠,但仍然很重。根據其組成,閃長巖也可能被認為是玄武岩的競爭者。
地球上密度最大的液體是液態元素汞,其密度為13.5克/cm³。
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4 # 地理縱橫
密度最大的金屬是什麼呢?有地球上自然存在著常溫常壓下密度最大的金屬;也有我們人造的金屬物質,密度更大;此外宇宙中還有超常溫、超高壓下的物質,密度高的驚人。當然這些物質裡有可能不是金屬,是另一種特殊存在。那麼什麼是金屬呢?
鋨的熔點較高,能達到3045℃,而鎢的熔點3400℃,與它相差不大,大發明家愛迪生髮明電燈就是用鎢做的燈絲,那麼鋨可以做燈絲嗎?這個不行,鋨在高溫下有劇毒,會強烈的刺激人的眼部粘膜,嚴重時導致人失明,所以說是不能做燈絲的。鋨在自然界中含量非常少,相當於地殼中萬分之一,它與銥伴生,形成伴生礦,這種金屬提煉出來以後,與其它金屬融合,形成硬度非常高又非常鋒力的合金材料,比如醫院用的手術刀,廣泛地應用到我們生活中。
這二種金屬都比鋨的密度要高很多,只是自然界中不存在,只存在我們的實驗中。但在宇宙中,有的物質密度高得驚人,比如超固態的白矮星,還有中子態的中子星,密度為10億噸/立方厘米,一個指甲大的物質,比幾百座樓還要重,幾十列火車都拖不動。
當然中子星與我們所說夸克都不屬於金屬範疇了,因為原子核外面無法存在著可移動的電子,失去了金屬屬性,我們前面已經講的很明白,物質因核外有自由移動的電子,才會有導電性,我們才稱得上是金屬。這些物質是沒有導電性的,所以不是金屬。對於我們地球上來說,沒有太高的使用價值,其它價值這要看航天領域的發展了。
總結 一下,我們地球上存在密度最大的金屬是鋨,但人工造出來的金屬還有比鋨密度更高的兩種金屬是“釒黑”和“釒麥”(沒有這兩個漢字),至於宇宙中還有密度更高的物質,如中子星、夸克等物質,不是金屬,是一種特殊的物質。
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5 # 這麼近那麼遠F4
在我們日常生活中,經常與金屬製品打交道,比如金銀銅鐵等,這是我們接觸到最多的金屬。建造行業、鍋碗瓢盆、出差旅行等,方方面面都離不開這些東西。一提到金屬大家都知道黃金最貴,按克賣,一克三百多元;白銀,也是按克賣,但是與黃金相比價格相差懸殊;銅價一斤二十多,生鐵更便宜,一塊多錢。物以稀為貴,就是這個道理。
1、鋨:密度22.59g/cm3
2、銥:密度22.56g/cm3
3、鉑:密度21.45g/cm3
4、錸:密度21.02g/cm3
5、錼:密度20.45g/cm3
6、鈽:密度19.82g/cm3
7、鎢:密度19.35g/cm3
8、金:密度19.32g/cm3
銀:密度10.50g/cm3
銅:密度8.9g/cm3
鐵:密度7.9g/cm3
是的,你沒有看錯,世界上密度最大的天然金屬是鋨,其密度為22.59g/cm3,比黃金高出3.27g/cm3。鎢和鉑,大家應該並不陌生,鉑金可以做首飾,鎢金可以做燈絲。但是鋨、銥、錸、錼、鈽等重金屬我們只能在特殊場合才能見到,而且一般是合成金屬,單獨出現的很少,一般市面上也不常見。
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6 # 歷史知事
密度最大的金屬是什麼?
說起金屬,我們總有說不完的話。早在春秋戰國時期,我們就把金屬當成了世界五大元素之一,就是所謂的金木水火土。只不過,當時人們認識到的金屬,基本上只有金銀銅鐵錫這些。
到了近代,門捷列夫制定了元素週期表,人們才發現,世界上100多種元素中,金屬佔據大多數。而100多種元素組成的單質中,金屬元素單質的密度又遠遠大於其他物質。
那麼,世界上密度最大的金屬是什麼呢?
一般人一說密度大,就想到了鉛。鉛,畢竟,用鉛作為配重是效率最高的方式。
如果僅僅看資料,密度最大的金屬要麼是鋨,要麼是銥。在室溫和正常大氣壓力下,鋨的計算密度為22.61克/cm³,銥的計算密度為22.65克/cm³。
而我們熟悉的鉛,密度才11.3437 g/cm³,只有鋨和銥的一半。
那麼,鋨和銥有什麼用呢?鋨是鉑族金屬成員之一,元素符號Os,原子序數76,相對原子質量190.2,屬重鉑族金屬,是已知的密度最大的金屬。
鋨這種金屬,最早來源於鉑系礦石溶於王水後的渣子。當時化學家發現這種東西有一種臭味,就用希臘文臭味osme給他命名為osmium。其實金屬鋨沒有臭味,有臭味的是四氧化鋨,這種金屬氧化物熔點只要41度,揮發後有刺激性氣味。
單質的鋨,是一種灰藍色金屬,質硬而脆,放在鐵臼裡搗,就會很容易地變成粉末,鋨粉呈藍黑色,且鋨金屬粉末可自燃。鋨的蒸氣有劇毒,會強烈地刺激人的眼部粘膜,嚴重時會造成失明。
鋨作為一種有毒的危險品,有什麼用處呢?鋨在工業中常常被當成催化劑使用。合成氨和加氫反應中使用鋨作為催化劑,可以獲得較高轉化率。在醫學領域,人們使用的手術刀,往往是鉑金裡面加入少量鋨,會形成硬度很大而且鋒利的鉑鋨合金手術刀。同時,鋨和銥做成合金後,會變得非常堅硬耐磨,可以做鐘錶和重要儀器的軸承,使用年限很長。
與鋨金相似的銥金,也是密度很大的金屬。非常有趣的是,銥也是在王水溶解鉑金的過程中發現的。
銥金的運用非常廣泛。純銥,鉑銥合金,銥銠合金多用於製作科學儀器、熱電偶、電阻線等。鉑銥合金常常用於腐蝕性很長的場所,他們的機械強度也很好。含10%的銥和與90%的鉑的鉑銥合金,因膨脹係數極小,用來製造國際標準米尺,世界上的千克原器也曾是由鉑銥合金製作的。
銥金運用很廣泛,但是儲存量卻很小。銥是地球地殼中最稀有的元素之一,平均質量比例只有百萬分之0.001。金的丰度是它的40倍,鉑是它的10倍,而銀和汞都是它的80倍。科學家認為,銥金之所以在地球上存量很小,是因為當地球處在熔融狀態時,銥金的高密度和親鐵性,讓他沉降到了地核之中。
銥金為人們廣泛得知,主要是兩種情況。
一種是銥金鋼筆。
1834年開始,一些鋼筆生產商把銥金安裝在金筆筆頭。其中有名的派克51鋼筆就用了釕﹣銥合金的筆尖。
事實上現在的鋼筆基本都不含銥了,因為,作為筆尖,銥金的效能比不上鎢金。
第二種是銥星計劃。
1997年開始,美國摩托羅拉搞出來一種衛星移動通訊系統,目的是通過衛星為人們進行自動通訊。而為摩托羅拉提供通訊支援的人造衛星,就是銥星。當時人們認為,只需要77顆衛星就能實現整個地球的通訊,77顆衛星分為7條軌道,每一條軌道11個衛星,這種星座系統與銥金的原子核核外電子排布非常相似。於是,這套衛星系統叫做銥星系統。
不過銥星計劃最終還是破產了,因為這種完全依靠人造衛星進行通訊的方式,成本高、價格貴,很少有人能夠承擔得起。以中國市場為例,當時銥星公司認為在中國能發展10萬用戶,最終卻只有幾百人加入。2000年銥星公司申請破產保護,當時也才有2萬用戶。
除了銥金和鋨金,你還知道哪些密度大的金屬?
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密度最大的金屬是鋨,鋨是元素週期表第六週期Ⅷ族元素,鉑族金屬成員之一。元素符號為Os,原子序數76,相對原子質量190.2。屬於重鉑族金屬,它是已知的密度最大的金屬。