Содержание
Какое самое тяжелое вещество на Земле? А в космосе? • Люди
Драгоценные металлы на
протяжении веков пленили умы людей, которые готовы выложить огромные суммы за
изделия из них,но металл, о котором идёт речь, не используют в ювелирном
производстве. Осмий — это самое тяжёлое вещество на Земле, которое относится к редкоземельным драгоценным металлам.
Благодаря высокой плотности, это вещество имеет большой вес. Является ли осмий самым тяжёлым веществом (среди известных) не только на планете Земля, но и в космосе?
Это вещество — блестящий металл серо-голубого цвета. Несмотря на
то, что он является представителем рода благородных металлов, изготовить из
него ювелирные украшения не предоставляется возможным, так как он очень твёрдый
и при том хрупкий. Из-за этих качеств осмий тяжело поддается механической
обработке, к этому ещё нужно добавить его солидный вес. Если взвесить кубик,
сделанный из осмия (длина стороны 8 см) и сравнить его с весом 10-литрового
ведра, наполненного водой, то первый окажется тяжелее второго на 1,5 кг.
Самое тяжёлое вещество на Земле было открыто в начале 18
века, благодаря проведению химических опытов с платиновой рудой путём
растворения последней в царской водке (смесь азотной и соляной кислот).
Поскольку осмий не растворяется в кислотах и щелочах, плавится при температуре
чуть выше 3000°С, кипит — при 5012°С, не изменяет своей структуры при
давлении,равном 770 ГПа, то его с уверенностью можно считать самым сильным веществом на Земле.
В
чистом виде месторождений осмия в природе не существует, обычно он встречается
в соединениях с другими химическими веществами. Его содержание в земной коре
мизерно, а добыча — трудоемкая. Эти факторы сказывают огромное влияние на
стоимости осмия, его цена поражает воображение, ведь он намного дороже золота.
Из-за
своей дороговизны это вещество не используется широко в промышленных целях, а
только в тех случаях, когда его применение обусловлено максимальной пользой.
Благодаря комбинации осмия с другими металлами повышается износостойкость
последних, их долговечность и сопротивляемость к механическим воздействиям
(трению и коррозии металлов). Такие сплавы используют в ракетостроении, военной
и авиа промышленности. Сплав осмия и
платины используют в медицине для изготовления хирургических инструментов и
имплантов. Его использование оправдано в производстве высокочувствительных
приборов, часовых механизмов и компасов.
Интересен
тот факт, что учёные находят осмий наряду с другими драгоценными металлами в
химическом составе железных метеоритов, упавших на землю. Означает ли это, что
данный элемент является самым тяжёлым веществом на Земле и в космосе?
Утверждать это трудно.
Дело в том, что условия космического пространства очень сильно отличаются от
земных, сила гравитации между объектами очень велика, что в свою очередь
приводит к значительному увеличению плотности некоторых космических объектов.
Один из примеров — звезды, состоящие из нейтронов. По земным меркам — это
огромный вес в одном кубическом миллиметре. И это только крупицы познания,
которыми обладает человечество.
Самым
дорогим и тяжёлым веществом на земле является осмий-187, на мировом рынке его
продаёт только Казахстан, но этому изотопу ещё не найдено применение в
промышленности.
Добыча
осмия — очень трудоемкий процесс, и до получения его в потребительском виде
проходит не менее девяти месяцев. В связи с этим, годовая добыча осмия в мире
составляет всего около 600 кг (это очень мало по сравнению с добычей
золота, которое исчисляется в тысячах тонн ежегодно).
Название самого сильного вещества «осмий’ переводится, как
«запах», но сам металл ни чем не пахнет, однако запах появляется в
процессе окисления осмия, и он достаточно неприятный.
Итак, по тяжести и плотности на Земле нет равных осмию, так же этот металл описывается, как самый редкий, самый дорогостоящий, самый стойкий, самый блестящий, а еще специалисты утверждают, что оксид осмия обладает очень сильной токсичностью.
Последние опубликованные
Самая большая свинья в мире: где она живет?
Рейтинг детских смесей: самые популярные производители
Найдена самая тяжелая нейтронная звезда
Новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Беркли (США) рассказывает об агрессивной нейтронной звезде PSR J0952-0607. Она вращается 707 раз в секунду, что делает ее одной из самых быстро крутящихся нейтронных звезд в Млечном Пути. Звезды такого типа называют «черными вдовами».
PSR J0952-0607 разорвала и поглотила почти целиком своего звездного компаньона. Именно благодаря этому она превратилась в самую тяжелую нейтронную звезду, наблюдаемую к настоящему времени. Масса этой небольшой нейтронной звезды, диаметром в пару десятков километров, превышает массу Солнца в 2,35 раза.
Научная статья с исследованием принята к публикации в Astrophysical Journal Letters, о результатах рассказали в университете.
Нейтронные звезды настолько плотны — 15 см³ весит более 10 миллиардов тонн — что их ядра представляют собой самое плотное вещество во Вселенной после черных дыр.
Измерение массы нейтронной звезды стало возможным благодаря тому, что удалось зарегистрировать спектр видимого света от ее ярко светящейся звезды-компаньона, теперь уменьшенной до размеров большой газообразной планеты. Звезды находятся на расстоянии около 3000 световых лет от Земли в направлении созвездия Секстанта.
Когда звезда с ядром, превышающим примерно 1,4 массы Солнца, коллапсирует в конце своей жизни, она образует плотный, компактный объект с внутренней частью, находящейся под таким высоким давлением, что все атомы сталкиваются вместе, образуя море нейтронов и еще более мелких частиц кварков. Нейтронные звезды рождаются вращающимися, и, хотя они слишком тусклые, чтобы их можно было заметить в видимом свете, они проявляют себя как пульсары, испуская радиоволны, рентгеновские лучи или даже гамма-лучи. Это похоже на луч маяка.
«Обычные» пульсары вращаются и вспыхивают в среднем примерно раз в секунду. Эту скорость можно легко объяснить, учитывая вращение звезды перед коллапсом. Некоторые пульсары вспыхивают сотни раз в секунду, что трудно объяснить без наличия звезды-компаньона, которая раскручивает хозяина. Но у некоторых миллисекундных пульсаров спутника нет.
Одним из возможных объяснений существования одиноких миллисекундных пульсаров является то, что у каждого из них когда-то был компаньон, но нейтронная звезда его поглотила.
«По мере того, как звезда-компаньон стареет и начинает становиться красным гигантом, ее материал перетекает на нейтронную звезду, это раскручивает последнюю. Раскручиваясь, она становится невероятно энергичной, из нейтронной звезды начинает исходить ветер частиц. Затем этот ветер попадает на звезду-донор и начинает сдирать с нее материал. Со временем масса звезды-донора уменьшается до массы планеты, а если проходит еще больше времени, звезда вообще исчезает. Именно так и могут формироваться одиночные миллисекундные пульсары.
Они не были одиноки с самого начала, но постепенно испарили своих спутников», — сказал один из авторов исследования Алекс Филиппенко.
Пульсар PSR J0952-0607 и его слабая звезда-компаньон подтверждают эту версию.
Обнаружение пульсаров типа «черная вдова», у которых компаньон мал, но не настолько, чтобы его нельзя было заметить, — один из немногих способов взвесить нейтронные звезды. В данном случае звезда-компаньон, масса которой сейчас всего в 20 раз больше массы Юпитера, всегда повернута к нейтронной только одной стороной. Эта сторона нагревается до температуры около 6200 ℃ (немного горячее, чем наше Солнце) и становится достаточно яркой. Сравнивая спектры со спектрами солнцеподобных звезд, ученые смогли измерить орбитальную скорость звезды-компаньона и рассчитать массу нейтронной звезды.
Авторы работы уже исследовали около дюжины систем черных вдов, но только у шести из них были достаточно яркие звезды-компаньоны, чтобы можно было вычислить массу.
«Мы будем продолжать искать «черные вдовы», которые еще тяжелее.
Но если мы их не найдем, это увеличит доказанность аргумента о том, что 2,3 массы Солнца — это предел, за которым нейтронные звезды становятся черными дырами», — сказал Филиппенко.
Самая плотная материя, созданная в машине Большого взрыва
Сверхгорячее вещество, недавно полученное в Большом адронном коллайдере (изображения), является самой плотной формой материи, когда-либо наблюдаемой, объявили ученые на этой неделе.
Известное как кварк-глюонная плазма, изначальное состояние материи может быть таким, каким была вся Вселенная сразу после Большого взрыва.
Экзотический материал более чем в сто тысяч раз горячее, чем внутри Солнца, и плотнее нейтронной звезды, одного из самых плотных известных объектов во Вселенной.
«Помимо черных дыр, нет ничего более плотного, чем то, что мы создаем», — сказал Дэвид Эванс, физик из Бирмингемского университета в Великобритании и руководитель группы детектора ALICE на БАК, который помог наблюдать за кварк-глюонной плазмой.
.
«Если бы у вас был кубический сантиметр этого материала, он бы весил 40 миллиардов тонн.»
Самая плотная материя ведет себя как идеальная жидкость
Каждую секунду происходит сотни тысяч высокоскоростных столкновений, и физики, использующие БАК, надеются разбить субатомные частицы на еще более простые формы материи, которые можно использовать для изучения Вселенной. как триллионная доля секунды после большого взрыва.
В прошлом году ученые БАК создали кварк-глюонную плазму, столкнув вместе ионы свинца — атомы свинца, лишившиеся своих электронов — почти со скоростью света.
Как следует из названия, кварк-глюонная плазма состоит из кварков и глюонов. Кварки — это элементарные строительные блоки из положительно заряженных протонов и нейтральных нейтронов, из которых состоят ядра атомов. Глюоны — это частицы, которые «склеивают» кварки вместе с помощью так называемого сильного взаимодействия.
Считается, что по мере остывания Вселенной кварк-глюонная плазма, существовавшая после Большого взрыва, объединилась, образовав материю, которую мы знаем сегодня.
(См. также: «Создана странная частица; может измениться способ создания материи».)
Кварк-глюонная плазма, созданная на БАК, примерно в два раза больше и примерно вдвое горячее, чем кварк-глюонная плазма, полученная ранее с помощью Релятивистского коллайдера тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптоне, Нью-Йорк.
Тем не менее, плазма, созданная двумя машинами, очень похожа, заявили ученые на этой неделе во время конференции Quark Matter 2011 в Аннеси, Франция. Например, теперь ученые подтвердили, что обе версии ведут себя как так называемые идеальные жидкости с почти нулевым трением.
«Если вы помешаете чашку чая ложкой, а затем вытащите ложку, чай некоторое время помешивается, а затем останавливается. Если бы у вас была идеальная жидкость, и вы ее размешали бы, она бы циркулировала вечно, — пояснил Эванс.
Некоторые теории предсказывают, что при экстремально высоких температурах в очень ранней Вселенной кварки и глюоны были бы еще более удалены друг от друга, создавая кварк-глюонную плазму, которая вела себя как газ.
Поэтому команда ALICE ищет доказательства газоподобного поведения на ранних стадиях формирования их кварк-глюонной плазмы.
«Между нашими измерениями и измерениями RHIC есть небольшие различия, — сказал Эванс.
«Вполне возможно, что на самых ранних стадиях [нашей кварк-глюонной плазмы] она ведет себя скорее как газ, а затем по мере охлаждения превращается в жидкость, но нам нужно будет исследовать это дальше.»
Взлеты и падения создания материи
Если этот переход газа в жидкость действительно наблюдался, это было бы удивительно, поскольку теория предсказывает, что он должен происходить при гораздо более высоких температурах, чем те, которые в настоящее время производятся на БАК, сказал Томас Лудлам, заведующий кафедрой физики в Брукхейвене.
«Я бы расценил заявление ALICE о том, что они могут видеть намеки на это, как очень интересное, но на данном этапе скорее спекулятивное», — сказал Лудлам, не участвовавший в проекте.
Тем не менее, результаты очень впечатляющие, добавил он.
«Они показывают, что LHC, который был запущен в эксплуатацию в 2009 году после более чем годовой задержки из-за механических проблем, сейчас находится в игре».
(См. также: «БАК получает первые результаты; шаг к «божественной частице»?») лучше понять, как и когда вещество изменилось по мере охлаждения Вселенной, сказал Ладлам.
«Я думаю, что сейчас мы находимся в той точке, когда с помощью этих двух машин мы можем наблюдать в очень широком диапазоне энергий свойства кварк-глюонной плазмы по мере ее изменения в зависимости от температуры и плотности», — сказал Лудлам.
Имея в виду эту цель, добавил он, ученые RHIC в течение прошлого года пытались создать кварк-глюонную плазму еще более низких энергий, чтобы найти температуру, при которой кварки и глюоны объединяются, чтобы сформировать протоны и нейтроны.
Между тем, LHC все еще работает только на половине своей максимальной энергии, и команда ALICE рассчитывает создать еще более плотные формы кварк-глюонной плазмы по мере того, как машина будет наращивать мощность в будущем.
Читать дальше
Настоящие зимние солдаты за новейшим национальным памятником США
- Путешествия
Настоящие зимние солдаты за новейшим национальным памятником США
10-я горнострелковая дивизия армии США, одна из самые титулованные подразделения Второй мировой войны, прошедшие обучение в Кэмп-Хейле в Колорадо. После войны они вернулись в Скалистые горы и построили легендарную лыжную индустрию.
Эксклюзивный контент для подписчиков
Почему люди так чертовски одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу
Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении истории
2
2 марсоходы НАСА будет исследовать красную планету
Почему люди так одержимы Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу
Узнайте, как люди представляли жизнь на Марсе на протяжении истории
Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету
Почему люди так чертовски одержим Марсом?
Как вирусы формируют наш мир
Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу
Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории
Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету
Подробнее
физическая химия — Какой самый плотный из известных материалов, который был произведен в макроскопических количествах?
спросил
Изменено
3 года назад
Просмотрено
3к раз
$\begingroup$
Я знаю, что самым плотным стабильным элементом является осмий с плотностью 22,61 г/см 3 .
И что существуют нестабильные элементы, такие как гассий и мейтнерий, плотность которых, по прогнозам, составляет 41 г/см³ и 37,4 г/см³ соответственно, но период полураспада составляет всего несколько секунд.
Я также знаю, что такие вещи, как кварк-глюонная плазма, была создана на БАК, который также намного плотнее.
Но я также знаю, что главная причина высокой плотности осмия не в количестве нуклонов, так как есть несколько стабильных элементов с большим количеством нуклонов, но менее плотных, таких как свинец и золото, а в его химической структуре. приводит к тому, что его ядра сближаются.
Существует ли какой-либо сплав или соединение, имеющее более высокую плотность, чем осмий, который был произведен в макроскопических количествах и после производства остается более плотным, чем осмий при внешнем давлении в 1 атм?
Редактировать:
Я уже видел, есть ли соединение плотнее самого плотного элемента. Но хотя это могло быть заголовком вопроса того плаката, это не было сутью того, что им нужно было сделать.