Человечество всегда стремится к познанию окружающего мира. Когда-то самым твердым строительным материалом считался глиняный кирпич, а самым холодным веществом считался лед. Сегодня же границы познания отодвинулись, и ученые открывают немало интересного, того, что раньше казалось чем-то фантастическим.
Вот самые экстремальные вещества, которые известны науке на данный момент. Возможно, в будущем ученые найдут что-то еще более экстремальное, но пока первенство именно за этими материалами.
1. Самое черное вещество — вертикально ориентированные углеродные нанотрубки
В середине 10-х годов был представлен материал под названием Vantablack. Он состоит из углеродных нанотрубок и поглощает 99,965% падающего на него излучения в виде видимого света, микроволн и радиоволн. Из-за этого создается впечатление, будто ты смотришь в бездну.
Несколько лет материал оставался самым черным, пока ученые из MIT не создали другой материал, состоящий из вертикально ориентированных углеродных нанотрубок. Он поглощает уже 99,995% света. Кажется, что разница между этим материалом и предыдущим небольшая, всего какие-то сотые доли процента. Но на самом деле это примерно в 10 раз темнее, чем все созданные до этого материалы.
10 САМЫХ ТВЁРДЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЗЕМЛЕ
2. Самое легковоспламеняющееся вещество — фторид хлора (III)
Нам кажется, что самым горючим веществом является бензин, напалм или другие подобные вещи. Действительно, достаточно нескольких капель перечисленных веществ, чтобы создать крупный пожар. Но они не идут ни в какое сравнение с фторидом хлора (III), который также называют трехфтористым хлором.
Дело в том, что фторид хлора является очень сильным окислителем, который чрезвычайно реактивен с большинством неорганических и органических материалов. Пролей его на любое вещество, и оно инициирует возгорание. Чтобы ты понимал, фторид хлора воспламеняет даже воду.
Фторид хлора так воспламеняем, что исследовавшие его перед Второй мировой войной нацисты в качестве перспективного оружия пришли к выводу, что это не только слишком дорого, но и крайне опасно даже при хранении, не говоря об использовании.
3. Самое горячее вещество — кварк-глюонная плазма
Кварк-глюонная плазма — это агрегатное вещество, строение которого сложно понять даже после окончания одного из лучших институтов физики. Впервые кварк-глюонная плазма была получена на ускорителе RHIC в США в 2005 году. В 2010 году на том же ускорителе ученые добились температуры кварк-глюонной плазмы в 4 триллиона градусов. Это в 250 тысяч раз горячее Солнца. Такая температура была получена путем столкновения атомов золота на скорости, почти равной световой.
В этом же 2010 году, на Большом адронном коллайдере, ученые смогли получить кварк-глюонную плазму, температура которой превысила 10 триллионов градусов.
4. Самая едкая кислота — фторантимоновая кислота
Если ты помнишь уроки химии, то там рассказывали о том, что серная кислота крайне опасна из-за своей едкости. Она может легко прожигать кожу и разъедать многие металлы. Однако это не самая сильная кислота. Сильнейшей считается фторантимоновая кислота, которая способна буквально на все.
Она настолько сильна, что ее называют суперкислотой, ведь она способна разъедать буквально любые поверхности, в том числе и стекло, так что ее хранят в контейнерах из политетрафторэтилена. Более того, она вызывает бурную реакцию при контакте с водой, вплоть до взрыва, и при этом выделяет ядовитые пары, которые даже в малой концентрации легко убивают все живое в помещении.
5. Самое взрывоопасное вещество — октаазакубан
Раньше самым взрывоопасным веществом являлся октоген и был синтезирован еще в 1942. В конце 90-х был синтезирован октаазакубан. Это вещество оказалось настолько взрывоопасным, что его относительная эффективность составила 5 единиц. Чтобы понимать, насколько это много, у тротила эффективность принимается за единицу, а следующий за октаазакубаном октанитрокубан имеет эффективность 2,38. При этом скорость детонации у октанитрокубана составляет 10600 метров в секунду, а у октаазакубана 15000, тогда как у тротила 6900.
6. Самое радиоактивное вещество — полоний-210
Когда мы слышим о радиоактивности, то прежде всего думаем об уране как о самом распиаренном веществе. Но он и близко не стоит по радиоактивности к полонию-210. Этот химический элемент чрезвычайно токсичен и канцерогенен. Достаточно просто прикоснуться к полонию-210, чтобы облучиться смертельной дозой. Он настолько токсичный, что летальная доза полония-210 для взрослого человека составляет от 0,6 до 2 микрограммов при вдыхании и от 6 до 18 микрограммов при попадании в пищеварительный тракт.
7. Самое твердое вещество — агрегированный алмазный наностержень
Ранее самым твердым веществом на Земле был алмаз. Но с техническим прогрессом удалось получить более твердый материал — агрегированный алмазный наностержень, или гипералмаз. Его получают путем сжатия графита под очень высоким давлением, и по сути получается что-то вроде набора наноразмерных алмазов. Это наименее сжимаемое и самое твердое вещество, известное человечеству, которое имеет вполне практичное применение в промышленности в качестве наконечников для установок для резки других материалов.
8. Самый сверхтекучий материал — гелий-2
Сверхтекучесть — это состояние, возникающее при экстремально низких температурах, что позволяет протекать через узкие щели и капилляры без трения. На данный момент самым сверхтекучим материалом считается гелий-2. Он настолько текучий, что может самопроизвольно начать выливаться из контейнера вверх, как будто бы ползет по стенкам сосуда и пытается выбраться наружу.
Кроме того, гелий-2 может просачиваться через твердые материалы, так как полное отсутствие трения позволяет ему проходить через микроскопические отверстия, которые бы в обычном состоянии гелия стали бы непреодолимой преградой. Из-за этого можно заметить, как находящийся в герметичной стеклянной колбе гелий-2 начинает выливаться через дно и другие поверхности так, будто бы стекло треснуло.
Кроме того, гелий-2 является самым эффективным теплопроводником, и его теплопроводность в несколько сотен раз больше, чем у меди.
Источник: brodude.ru
10 самых твердых веществ, которые можно встретить на планете
В нашем мире есть материалы, которые по своим характеристикам немногим уступают алмазу по своей прочности.
Автор Евгения Крюк Время чтения 3 мин. Просмотры 725 Опубликовано 2018-03-17
Сверхтвердыми материалами называют вещества, которые имеют твердость выше 40 гигапаскалей (ГПа). Эта величина присуща твердости кубического поликристаллического нитрида бора, классического сверхтвердого материала. А твердость материала – это свойство, которое традиционно измеряется путем царапанья. Если один материал царапает другой, то считается, что у него выше твердость.
Принято считать, что самым твердым материалом на планете является алмаз. Среди известных обычному человеку веществ именно он взят за эталон твердости. Однако, он не самый оптимальный материал, так как имеет свойство гореть в кислородной атмосфере, являясь элементарным углеродом. К тому же алмаз не может резать сталь.
В нашем мире есть материалы, которые по своим характеристикам немногим уступают алмазу по своей прочности. Одни из них можно встретить в природных условиях, а другие были разработаны человеком в лабораторных условиях. Поиски материалов, тверже алмаза, все же не перестают вестись. Один из способов улучшения механических характеристик веществ состоит в наноструктурировании. Как известно, и саму прочность алмаза можно повысить, если применить к нему эту технологию.
А недавно исследователями Технологического института сверхтвёрдых и новых углеродных материалов был открыт фуллерит, который царапает и сам алмаз! Его назвали ультратвердым материалом, и он является трехмерным полимером, полученным в результате воздействия высокого давления на исходное вещество. Расскажем обо всех самых твердых веществах планеты по порядку.
- Субоксид бора имеет твердость до 45 ГПа. Содержание малого количества атомов кислорода в его решетке обеспечивает субоксиду бора характеристики, свойственные керамическим материалам. Вещество имеет качества химической инертности, повышенной прочности, устойчивости к истиранию при невысоких показателях плотности.
- Диборид рения. Имеет весьма необычные механические свойства соединения. Послойное чередование разных атомов делает материал анизотропным. При малых нагрузках на него обеспечивается твердость в 48 ГПа, а при увеличении нагрузки твердость диборида рения становится в 2 раза меньше и составляет 22 ГПа.
- Борид магния-алюминия. Вещество создано из смеси алюминия, магния и бора. Имеет невысокие показатели трения скольжения, а также высокую твердость до 51 ГПа. У него есть весь потенциал для применения в различных механизмах, работающих без смазки.
- Бор-углерод-кремний — твердость до 70 ГПа. Структура данного вещества обеспечивает ему оптимальную устойчивость к химическим воздействиям и высокой температуре.
- Карбид бора. Еще одно удивительное соединение бора. Было изобретено в 18 веке. Твердость материала достигает 49 ГПа. Однако если к его кристаллической решетке присоединить ионы аргона, то она может увеличиться до 72 ГПа.
- Нитрид углерода-бора имеет твердость до 76 ГПа. Компонентами соединения являются атомы бора, углерода и азота.
- Наноструктурированный кубонит. В целом твердость этого соединения составлят 80-90 ГПа. Но по закону Холла-Петча, при уменьшении размеров кристаллических зерен кубонита увеличивается твердость всего материала при увеличении до 108 ГПа.
- Вюртцитный нитрид бора выделяется своей твердость до 114 ГПа. Если применить высокое давление к нитриту бора в месте контакта с индентором w-BN, то вещество претерпевает структурные преобразования с перераспределением межатомных связей, становясь невероятно твердым.
- Лонсдейлит имеет невероятную твердость до 152 ГПа. Материал является аллотропной модификацией углерода. Был обнаружен в кратере метеорита, образовавшись из графита. В отсутствие примесей имеет сверхтвердость, превышающую твердость алмаза. Высокие показатели обеспечиваются посредством преобразования кристаллической решетки атомов вещества.
- Фуллерит. Его твердость может достигать около 310 ГПа. Считается самым твердым материалом, известным науке на сегодняшний день. Это структурированный молекулярный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из отдельных атомов. Фуллерит способен спокойно поцарапать алмаз, как металлический нож, режущий пластиковую поверхность.
Источник: ainteres.ru
Топ 10 самых плотных веществ
Плотность или точнее, объемная массовая плотность вещества представляет собой его массу на единицу объема (обозначается в кг/м 3 ). В космосе самый плотный объект, наблюдаемый до настоящего времени, является нейтронной звездой — коллапсирующим ядром массивной звезды, масса которой в два раза больше массы Солнца. Но как насчет Земли? Какой самый плотный материал на Земле?
1. Осмий, Плотность: 22,59 г/см3
Осмий, пожалуй, самый плотный природный элемент на Земле, который относится к драгоценной платиновой группе металлов. Это блестящее вещество имеет вдвое большую плотность свинца и чуть больше, чем у иридия. Впервые он был открыт Смитсоном Теннантом и Уильямом Хайдом Волластоном еще в 1803 году, когда они впервые изолировали этот стабильный элемент от платины Он в основном используется в материалах, где чрезвычайно важна высокая прочность.
2. Иридий, Плотность: 22,56 г/см3
Иридий — твердый, блестящий и один из самых плотных переходных металлов в платиновой группе. Он также является самым устойчивым к коррозии металлом, известным до настоящего времени, даже при экстремальных температурах 2000 ° C. Он был открыт в 1803 году Смитсоном Теннантом среди нерастворимых примесей в природной платине.
3. Платина, Плотность: 21,45 г/см3
Помимо символа престижа (ювелирные изделия или любые аналогичные аксессуары), платина используется в различных областях, таких как автомобильная промышленность, где она используется для производства устройств контроля выбросов автомобилей и для переработки нефти. Другие малые области применения включают, например, медицину и биомедицину, оборудование для производства стекла, электроды, противоопухолевые препараты, датчики кислорода, свечи зажигания.
4. Рений, Плотность :21,2 г/см 3
Элемент Рений назван в честь реки Рейн в Германии после того, как он был обнаружен тремя немецкими учеными в начале 1900-х годов. Как и другие металлы платиновой группы, рений также является драгоценным элементом Земли и имеет вторую самую высокую температуру кипения, третью самую высокую температуру плавления любого известного элемента на Земле.
Из-за таких экстремальных свойств рений (в виде суперсплавов) широко используется в лопатках турбин и движущихся соплах практически всех реактивных двигателей во всем мире. Это также один из лучших катализаторов риформинга нафты (жидкой углеводородной смеси), изомеризации и гидрирования.
5. Плутоний, Плотность: 19,82 г/см3
В настоящее время плутоний является самым плотным радиоактивным элементом в мире. Впервые он был выделен в лаборатории Калифорнийского университета в 1940 году , когда исследователи взорвали уран-238 в огромном циклотроне. Затем первое крупное применение этого смертоносного элемента в Манхэттенском проекте, где значительное количество плутония было использовано для детонации «Толстяка», ядерного оружия примененного в японском городе Нагасаки.
6. Золото, Плотность: 19,30 г/см3
Золото является одним из самых ценных, популярных и востребованных металлов на Земле. Мало того, что, согласно нынешнему пониманию, золото на самом деле происходит от взрывов сверхновых в далеком космосе. Согласно периодической таблице, золото принадлежит к группе из 11 элементов, известных как переходные металлы.
7. Вольфрам, Плотность: 19,25 г/см3
Наиболее распространенное использование вольфрама в лампах накаливания и рентгеновских трубах, где его высокая температура плавления важна для эффективной работы в условиях сильной жары. В чистом виде его температура плавления, пожалуй, самая высокая из всех металлов, найденных на Земле. Китай является крупнейшим производителем вольфрама в мире, затем следуют Россия и Канада.
Его чрезвычайно высокая прочность на растяжение и относительно небольшой вес также сделали его подходящим материалом для производства гранат и снарядов, где он легируются другими тяжелыми металлами, такими как железо и никель.
8. Уран, Плотность: 19,1 г/см3
Как и торий, уран также слабо радиоактивен. Естественно, уран содержится в трех разных изотопах: уран-238, уран-235 и реже уран-234. Существование такого элемента было впервые обнаружено еще в 1789 году, но его радиоактивные свойства были открыты только в 1896 году Эженом-Мельхиором Пелиго, и его практическое использование впервые было применено в 1934 году.
9. Тантал, Плотность: 16,69 г/см3
Тантал относится к тугоплавкой группе металлов, которая составляет незначительную долю в различных типах сплавов. Он твердый, редкий и обладает высокой устойчивостью к коррозии, что делает его идеальным материалом для высокопроизводительных конденсаторов, которые идеально подходят для домашних компьютеров и электроники.
Другое важное применение тантала — в хирургических инструментах и в имплантатах тела из-за его способности непосредственно связываться с твердыми тканями внутри нашего тела.
10. Ртуть, Плотность: 13,53 г/см 3
На мой взгляд, ртуть является одним из самых интересных элементов периодической таблицы. Это один из двух твердых элементов, который становится жидким при нормальной комнатной температуре и давлении, а другой — бром. Температура замерзания составляет -38,8 ° C, а кипения — около 356,7 ° C.
Источник: topworld10.ru