1、世界上最純的金屬——鍺
采用區(qū)域融熔技術(shù)提純的鍺,純度達(dá)“十三個(gè)九”(99.99999999999%)。值得一提的是,鍺在地殼中的含量為一百萬分之七,比之于氧、硅等常見元素當(dāng)然是少,但卻比砷、鈾、汞、碘、銀、金等元素都多。然鍺卻非常分散,幾乎沒有比較集中的鍺礦,因此,被人們稱為"稀散金屬"。已發(fā)現(xiàn)的鍺礦有硫銀鍺礦(含鍺5~7%)、鍺石(含鍺10%),硫銅鐵鍺礦(含鍺7%)。另外,鍺還常夾雜在許多鉛礦、銅礦、鐵礦、銀礦中,就連普通的煤中,一般也含有十萬分之一左右的鍺,也就是說,一噸煤中平均就含有10克左右的鍺。
2、世界上最多的金屬——鋁
點(diǎn)評(píng):鋁的豐度大約占地殼的8%,地球上到處都有鋁的化合物,普通的泥土中,也含有許多氧化鋁。純的鋁很軟,強(qiáng)度不大,有著良好的延展性。鋁的導(dǎo)熱能力比鐵大三倍。需要提醒的是,鋁的不當(dāng)使用也會(huì)產(chǎn)生一些副作用。根據(jù)資料報(bào)道:鋁鹽可能導(dǎo)致人的記憶力喪失。澳大利亞一個(gè)私營(yíng)研究團(tuán)體曾經(jīng)說:廣泛使用鋁鹽凈化水可能導(dǎo)致腦損傷,造成嚴(yán)重的記憶力喪失,這是早老性癡呆癥特有的癥狀。 研究人員對(duì)老鼠的實(shí)驗(yàn)表明,混在飲水中的微量鋁進(jìn)入老鼠的腦中并在那里逐漸積累,給它們喝一杯經(jīng)鋁鹽處理過的水后,它們腦中的含鋁量就達(dá)到可測(cè)量的水平。
研究發(fā)現(xiàn),鋁元素能損害人的腦細(xì)胞,據(jù)世界衛(wèi)生組織的評(píng)估,規(guī)定鋁的每日攝入量為0-0.6mg/kg,這里的kg是指人的體重,即一個(gè)60kg的人允許攝入量為36mg。
3、世界上最少的金屬——釙
點(diǎn)評(píng):在地殼內(nèi)含有非常低濃度的釙元素。在所有自然環(huán)境中,比如泥土、大氣以至人體都可以找到極少量釙210。天然的釙存在于所有鈾礦石、釷礦石中。地殼中釙的平均豐度為3×10%。釙由著名科學(xué)家居里夫人與丈夫皮埃爾·居里在1898年發(fā)現(xiàn),為了紀(jì)念居里夫人的祖國(guó)波蘭,兩人對(duì)這種元素命名為釙。釙在地殼中含量約為100萬億分之一,釙主要通過人工合成方式取得。釙是世界上最毒的物質(zhì)之一。
4、世界上最輕的金屬——鋰
點(diǎn)評(píng):鋰相當(dāng)水的重量的二分之一,不但能浮在水面上,在煤油里也可能浮起來。鋰是已知元素中金屬活動(dòng)性最強(qiáng)(注意不是金屬性,已知元素中金屬性最強(qiáng)的是銫)的。2018年8月,中科院國(guó)家天文臺(tái)科研人員為首的團(tuán)隊(duì)依托LAMOST發(fā)現(xiàn)一顆奇特天體,其鋰元素含量約是同類天體的3000倍,是人類已知鋰元素豐度最高的恒星 。鋰號(hào)稱"稀有金屬",其實(shí)它在地殼中的含量不算"稀有",地殼中約有0.0065%的鋰,其豐度居第二十七位。
5、世界上最難熔的金屬——鎢
點(diǎn)評(píng):鎢的熔點(diǎn)為3410℃,沸點(diǎn)為5700℃。當(dāng)電燈亮?xí)r,燈絲的溫度高達(dá)3000℃以上,可以說只有鎢才能頂?shù)米∵@樣高的溫度。中國(guó)是世界上最大的鎢儲(chǔ)藏國(guó),主要為白鎢礦和黑鎢礦。
6、世界上熔點(diǎn)最低的金屬——汞
點(diǎn)評(píng):其凝固點(diǎn)為–38.7℃。汞是所有金屬元素中液態(tài)溫度范圍最小的。汞是地殼中相當(dāng)稀少的一種元素,含量只有0.08ppm。在公元前1500年的古埃及墓中人們就找到了汞的存在。在古代中國(guó),汞被認(rèn)為可以延長(zhǎng)生命,治療骨折和保持健康,盡管人們現(xiàn)在已經(jīng)知道汞會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的健康損害。據(jù)史記記載,秦始皇的陵墓中以汞為水,流動(dòng)在他統(tǒng)治的土地的模型中。秦始皇死于服用煉金術(shù)士配制的汞和玉石粉末的混合物,汞和玉粉導(dǎo)致了肝衰竭,汞中毒和腦損害,而它們本來是為了讓秦始皇獲得永生的。中國(guó)古代婦女還曾經(jīng)采用口服少量汞的方式進(jìn)行避孕。
7、世界上產(chǎn)量最高的金屬——鐵
點(diǎn)評(píng):鐵是世界上年產(chǎn)量最高的金屬,早在2017年全球粗鋼產(chǎn)量達(dá)到16.912億噸。同時(shí),鐵也是是地殼含量第二高的金屬元素。
8、世界上最能吸收氣體的金屬——鈀
點(diǎn)評(píng):常溫下1體積金屬鈀能吸收900-2800體積的氫氣。是航天、航空等高科技領(lǐng)域以及汽車制造業(yè)不可缺少的關(guān)鍵材料。鈀在地球上的儲(chǔ)量稀少,采掘冶煉較為困難,屬稀貴金屬系列金、銀、鉑、鈀、釕、銥的范疇。鈀在地殼中的含量為1×10-6% 。鈀的熔點(diǎn)是鉑族金屬中最低的。
9、世界上展性最好的金屬——金
點(diǎn)評(píng):1克金可拉成4000米長(zhǎng)的細(xì)絲;若捶成金箔,厚度可達(dá)5×10-4毫米。黃金(Gold)是化學(xué)元素金(Au)的單質(zhì)形式,是一種軟的,金黃色的,抗腐蝕的貴金屬。金是較稀有、較珍貴和極被人看重的金屬之一。國(guó)際上一般黃金都是以盎司為單位,中國(guó)古代是以"兩"作為黃金單位,是一種非常重要的金屬。不僅是用于儲(chǔ)備和投資的特殊通貨,同時(shí)又是首飾業(yè)、電子業(yè)、現(xiàn)代通訊、航天航空業(yè)等部門的重要材料。
10、世界上延性最好的金屬——鉑
點(diǎn)評(píng):鉑是一種過渡金屬,密度大,可延展,色澤銀白,金屬光澤,硬度4-4.5,相對(duì)密度為21.45。熔點(diǎn)高為1773℃。富延展性,可拉成很細(xì)的鉑絲,軋成極薄的鉑箔。鉑的化學(xué)性質(zhì)極穩(wěn)定,不溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿,值得一提的是,在空氣中不氧化最細(xì)的鉑絲直徑只有1/5000mm。
11、世界上導(dǎo)電性最好的金屬——銀
點(diǎn)評(píng):銀的導(dǎo)電性為汞的59倍。純銀是一種美麗的銀白色的金屬,其導(dǎo)電性和傳熱性在所有的金屬中都是最高的。銀在自然界中有單質(zhì)存在,但絕大部分是以化合態(tài)的形式存在。銀具有很高的延展性,因此可以碾壓成只有0.00003厘米厚的透明箔,1克重的銀粒就可以拉成約兩公里長(zhǎng)的細(xì)絲。銀的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性在金屬中名列前茅。電子電器是用銀量最大的行業(yè),其使用分為電接觸材料、復(fù)合材料和焊接材料。銀和銀基電接觸材料可以分為:純 Ag類、銀合金類、銀-氧化物類、燒結(jié)合金類。全世界銀和銀基電接觸材料年產(chǎn)量約2900~3000t。
12、世界上人體中含量最高的金屬元素——鈣
點(diǎn)評(píng):鈣是人體中含量最高的金屬元素,約占人體質(zhì)量的1.4%。人體中的鈣元素主要以晶體的形式存在于骨骼和牙齒中。身體的鈣大多分布在骨骼和牙齒中,約占總量的99%,其余1%分布在血液、細(xì)胞間液及軟組織中。
13、世界上排位最靠前的過渡金屬——鈧
點(diǎn)評(píng):鈧的原子序數(shù)只有21,是排位最靠前的過渡金屬。鈧能與熱水作用放出氫,也易溶于酸,是一種強(qiáng)還原劑。鈧的氧化物及氫氧化物只顯堿性,但其鹽幾乎不能水解。
值得一提的是,鈧的用途都集中在很光明的方向,稱他為光明之子也不為過。鈧的第一件法寶叫做鈧鈉燈,可給千家萬戶帶來光明。鈧的第二件法寶是太陽能光電池,可以將撒落地面的光明收集起來,變成推動(dòng)人類社會(huì)的電力。鈧的第三件法寶叫做γ射線源,這個(gè)法寶自己就能大放光明,不過這種光亮我們?nèi)庋劢邮詹坏?,是高能的光子流?/p>
14、世界上最貴的金屬——锎(kāi)
點(diǎn)評(píng):1975年世界提供的锎僅約1克,1克的價(jià)格在10億美元左右。锎-252是個(gè)強(qiáng)中子射源,因此其放射性極高,十分危險(xiǎn)。
15、世界上最易應(yīng)用的超導(dǎo)元素——鈮
點(diǎn)評(píng):把鈮冷卻到一263.9℃的超低溫時(shí),會(huì)變質(zhì)成幾乎沒有電阻的超導(dǎo)體。人們很早以前就發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫度降低到接近絕對(duì)零度的時(shí)候,有些物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)會(huì)發(fā)生突然的改變,變成一種幾乎沒有電阻的"超導(dǎo)體"。物質(zhì)開始具有這種奇異的"超導(dǎo)"性能的溫度叫臨界溫度。無疑各種物質(zhì)的臨界溫度是不一樣的。
事實(shí)上,超低溫度是很不容易得到的,人們?yōu)榇硕冻隽司薮蟮拇鷥r(jià);越向絕對(duì)零度接近,需要付出的代價(jià)越大。所以我們對(duì)超導(dǎo)物質(zhì)的要求,當(dāng)然是臨界溫度越高越好。具有超導(dǎo)性能的元素不少,鈮是其中臨界溫度最高的一種。而用鈮制造的合金,臨界溫度高達(dá)絕對(duì)溫度十八點(diǎn)五到二十一度,是目前最重要的超導(dǎo)材料。
人們?cè)?jīng)做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn):把一個(gè)冷到超導(dǎo)狀態(tài)的金屬鈮環(huán),通上電流然后再斷開電流,然后,把整套儀器封閉起來,保持低溫。過了兩年半后,人們把儀器打開,發(fā)現(xiàn)鈮環(huán)里的電流仍在流動(dòng),而且電流強(qiáng)弱跟剛通電時(shí)幾乎完全相同!
從這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看出,超導(dǎo)材料幾乎不會(huì)損失電流。如果使用超導(dǎo)電纜輸電,因?yàn)樗鼪]有電阻,電流通過時(shí)不會(huì)有能量損耗,所以輸電效率將大大提高。
16、世界上最重的金屬——鋨
點(diǎn)評(píng):鋨的密度22.48克/立方厘米,是密度第一大的金屬。熔點(diǎn)3045℃,沸點(diǎn)5300℃以上。值得一提的是,每立方厘米的銥重達(dá)22.59克,它的密度約為鉛的2倍、鐵的3倍。鋨在工業(yè)中可以用做催化劑。
17、世界上硬度最小的金屬——鈉
點(diǎn)評(píng):鈉的莫氏硬度為0.4,室溫下可用小刀切割。鈉的熔點(diǎn)是97.81℃,沸點(diǎn)是882.9℃。鈉單質(zhì)還具有良好的延展性,硬度也低,能夠溶于汞和液態(tài)氨,溶于液氨形成藍(lán)色溶液。純凈的金屬鈉在工業(yè)上并沒有多大用處,然而鈉的化合物可以應(yīng)用在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)和攝影器材中。氯化鈉就是餐桌上的食鹽。液態(tài)的鈉有時(shí)用于冷卻核反應(yīng)堆。鈉鉀合金在室溫下呈液態(tài),是核反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑,把反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)給蒸氣輪機(jī)的作用。
18、世界上硬度最高的金屬——鉻
點(diǎn)評(píng):有“硬骨頭”之稱的鉻(Cr)是一種銀白色金屬,質(zhì)極硬而脆。莫氏硬度為9,僅次于鉆石。
19、世界上最早使用的金屬——銅
點(diǎn)評(píng):銅元素是一種金屬化學(xué)元素,也是人體所必須的一種微量元素, 銅也是人類最早發(fā)現(xiàn)的金屬,是人類廣泛使用的一種金屬,屬于重金屬。銅也是人類最早使用的金屬。據(jù)考證,我國(guó)最早的銅器距今已有4000余年的歷史。
20、世上液態(tài)范圍最大的金屬——鎵
點(diǎn)評(píng):熔點(diǎn)為29.78℃,沸點(diǎn)2205℃。鎵是化學(xué)史上第一個(gè)先從理論預(yù)言,后在自然界中被發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證的化學(xué)元素。1871年,門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表中鋁元素下面有個(gè)間隙尚未被占據(jù),他預(yù)測(cè)這種未知元素的原子量大約是68,密度為5.9 g/cm,性質(zhì)與鋁相似,他的這一預(yù)測(cè)被法國(guó)化學(xué)家布瓦博得朗證實(shí)了。
21、世界上光照下最易產(chǎn)生電流的金屬——銫
點(diǎn)評(píng):銫主要用途是生產(chǎn)各種光電管。金屬銫是一種金黃色,熔點(diǎn)低的活潑金屬,在空氣中極易被氧化,能與水劇烈反應(yīng)生成氫氣且爆炸。銫在自然界沒有單質(zhì)形態(tài),銫元素以鹽的形式極少的分布于陸地和海洋中。銫也是制造真空件器、光電管等的重要材料。放射性核素Cs-137是日本福島第一核電站泄露出的放射性污染中的一種。銫原子的最外層電子極不穩(wěn)定,很容易被激發(fā)放射出來,變成為帶正電的銫離子,因此是宇宙航行離子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)理想的“燃料”。
22、世界上堿土金屬中最活潑的元素——鋇
點(diǎn)評(píng):鋇的化學(xué)活性很大,在堿土金屬中是最為活潑。1808年才被歸納為金屬元素。鋇,和其它堿土金屬一樣,在地球上到處都有分布: 在地殼上部的含量是0.026%,而在地殼中的平均值是0.022%。鋇主要以重晶石形式存在,以硫酸鹽或碳酸鹽形式存在。
23、世界上最怕冷的金屬——錫
點(diǎn)評(píng):在溫度低于-13.2℃時(shí),錫便開始崩碎;當(dāng)溫度低于-30~-40℃時(shí),會(huì)立即變成粉末,這種現(xiàn)象常稱“錫疫”。
24、世界上對(duì)人毒性最大的金屬——钚
點(diǎn)評(píng):其致使性為砒霜的4.86億倍,還是最強(qiáng)的致癌物質(zhì),1×10-6克钚就能使人得癌。钚是錒系元素中的放射性金屬元素,原子序數(shù)94。是制造原子彈的主要材料之一 plut-onium--元素符號(hào)Pu。
25、世界上最大的自然金
點(diǎn)評(píng):是1872年10月19日希望之星金礦公司在澳大利亞希爾恩德地區(qū)發(fā)現(xiàn)的,重達(dá)214.3公斤。
26、世界上最大的自然銀
點(diǎn)評(píng):在墨西哥索諾拉地區(qū)發(fā)現(xiàn),重達(dá)1026.5公斤。
27、世界上最大的自然銅
點(diǎn)評(píng):重達(dá)26噸,1977年被人于美國(guó)密歇根州霍頓昆西礦發(fā)現(xiàn)。
28、世界上海水中儲(chǔ)量最大的放射性元素——鈾
點(diǎn)評(píng):鈾的外觀銀白色金屬,是重要的天然放射性元素,也是最重要的核燃料,元素符號(hào)U。鈾于1789年由德國(guó)化學(xué)家克拉普羅特從瀝青鈾礦中分離出。鈾在接近絕對(duì)零度時(shí)有超導(dǎo)性, 有延展性,并具有微弱放射性。1938年發(fā)現(xiàn)鈾核裂變后,其開始成為主要的核原料,也開始被用作熱核武器氫彈的引爆劑。值得一提的是,鈾是海水中儲(chǔ)量最大的放射性元素,估計(jì)達(dá)四十億噸,是陸地上鈾的儲(chǔ)量的1544倍。
29、世界上海水中含量最高的元素——鉀
點(diǎn)評(píng):鉀在海水中以鉀離子的形式存在,含量約為0.38g/kg,是海水中含量最高的元素。
30、世界上穩(wěn)定元素中原子序數(shù)最高的金屬——鉛
點(diǎn)評(píng):鉛是所有穩(wěn)定的化學(xué)元素中原子序數(shù)最高的。自然界中有4種穩(wěn)定同位素:鉛204、206、207、208。
31、世界上最常見的人體致敏性金屬——鎳
點(diǎn)評(píng):鎳是最常見的致敏性金屬,大約有20%左右的人對(duì)鎳離子過敏。
32、世界上航空航天最重要的金屬——鈦
點(diǎn)評(píng):鈦是灰色的過渡金屬,其特征是重量輕、強(qiáng)度高、有良好的抗腐蝕能力,被美譽(yù)為“太空金屬”。
33、世界上最耐酸的金屬——鉭
點(diǎn)評(píng):鉭是金屬元素,主要存在于鉭鐵礦中,同鈮共生。鉭的硬度適中 ,富有延展性,可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小。值得一提的是,鉭有十分出色的化學(xué)性質(zhì),具有極高的抗腐蝕性。無論是在冷和熱的條件下,對(duì)鹽酸、濃硝酸及"王水"都不反應(yīng)。在175℃的濃硫酸中1年,被腐蝕的厚度為0.0004毫米。
34、世界上原子半徑最小的金屬——鈹
點(diǎn)評(píng):它的原子半徑為89pm。鈹是一種灰白色的堿土金屬,原子序數(shù)為4,元素符號(hào)Be。鈹及其化合物都有劇毒。鈹既能溶于酸也能溶于堿液,是兩性金屬,鈹主要用于制備合金。
2017年10月27日,世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)公布的致癌物清單初步整理參考,鈹在一類致癌物清單中。
35、世界上最耐腐蝕的金屬——銥
點(diǎn)評(píng):銥對(duì)酸的化學(xué)穩(wěn)定性極高,不溶于酸,只有海綿狀的銥才會(huì)緩慢地溶于熱王水中,如果是致密狀態(tài)的銥,即使是沸騰的王水,也不能腐蝕。
36、世界上顏色最特殊的金屬——銅
點(diǎn)評(píng):純凈的金屬銅是紫紅色的。人體所必須的一種微量元素, 人類重金屬。
37、世界上含同位素最多的金屬——錫
點(diǎn)評(píng):有10種穩(wěn)定的同位素。在地殼中,錫的含量是較少的,平均含量只有0.004%,所以錫是一種比較稀貴的金屬。錫是大名鼎鼎的"五金"--金、銀、銅、鐵、錫之一。早在遠(yuǎn)古時(shí)代,人們便發(fā)現(xiàn)并使用錫了。在我國(guó)的一些古墓中,便常發(fā)掘到一些錫壺、錫燭臺(tái)之類錫器。據(jù)考證,我國(guó)周朝時(shí),錫器的使用已十分普遍了。
38、世界上最重的堿金屬——鈁
點(diǎn)評(píng):鈁由錒衰變而來,是一種放射性金屬,是堿金屬里面最重的金屬,相對(duì)原子質(zhì)量223。鈁的壽命很短,很難仔細(xì)研究它的化學(xué)性質(zhì)。。世界上最不穩(wěn)定的天然元素——鈁,1939年由法國(guó)巴黎居里研究所的Maguerite Perey發(fā)現(xiàn),是元素周期表中最不穩(wěn)定的自然存在元素,其最穩(wěn)定的同位素鈁-223的半衰期僅為22分鐘。
39、世界上人類發(fā)現(xiàn)的最后一個(gè)金屬——錸
點(diǎn)評(píng):超級(jí)金屬錸是一個(gè)真正稀有元素,再加上它不形成固定的礦物,通常與其他金屬伴生。這就使它成為存在于自然界中被人們發(fā)現(xiàn)的最后一個(gè)元素。
40、世界上常溫下最特殊的金屬——汞
點(diǎn)評(píng):汞是化學(xué)元素,俗稱水銀。汞是地殼中相當(dāng)稀少的一種元素,含量只有0.08ppm。因?yàn)楣幕瘜W(xué)性質(zhì),它不易與地殼主量元素成礦,所以考慮到汞在普通巖石中的含量,汞礦中的汞是極為富集的。品位最高的汞礦有2.5%的質(zhì)量是汞,即使品位最低的也有0.1%,是地殼中含量的12000倍。常溫下,金屬是呈固態(tài)的,只有汞是最特殊的,它是常溫下唯一的液態(tài)金屬。