Onze planeet is rijk aan waardevolle hulpbronnen, maar er zijn er ook die in kruimels worden gemeten. Hoe vreemd het ook lijkt, deze soorten behoren tot de meest gezochte ter wereld. Deze omvatten zware metalen. Stel je voor, een kubus van 8 cm van ’s werelds zwaarste metaal weegt maar liefst 12 kg (!). Vandaag zullen wij het specifiek hebben over de “zwaargewichten” in de wereld van de metalen.
Top 10 zwaarste metalen volgens dichtheid
| Nominatie | plaats | Metaal | Dichtheid |
| Top 10 Dichtste Metalen volgens Dichtheid | 1 | Tantaal | 16,64 g/cm3 |
| 2 | Uranium | 18,92 g/cm3 | |
| 3 | Wolfram | 19,21 g/cm3 | |
| 4 | Goud | 19,85 g/cm3 | |
| 5 | Plutonium | 19,85 g/cm3 | |
| 6 | Neptunium | 20,48 g/cm3 | |
| 7 | Rhenium | 21,01 g/cm3 | |
| 8 | Platina | 21,44 g/cm3 | |
| 9 | Iridium | 22,53 g/cm3 | |
| 10 | Osmium | 22,62 g/cm3 |
Tantaal
Beoordeling: 4.1
Dichtheid: 16,64 g/cm
Smelt- / kookpunt: 3017
Zeer zeldzaam metaal, maar zeker niet het zwaarste ter wereld. In natuurlijke omstandigheden is het een zilverwitte vaste stof met een lichte blauwachtige tint (oxidelaag). Het werd ontdekt in 1802, maar niet onmiddellijk geïsoleerd: tot 1844 werd het geïdentificeerd met een ander metaal, niobium.
Tantaal is een van de meest vuurvaste metalen ter wereld (het is zelfs superieur aan de zwaarste ter wereld). Het reageert niet met lucht, en zijn oppervlak kan pas worden geoxideerd als de luchttemperatuur stijgt tot 280°C
Een van de interessante eigenschappen van tantaal is zijn paramagnetisme (het metaal wordt gemagnetiseerd in de richting van het veld wanneer het wordt blootgesteld aan een magnetisch veld). Bovendien is tantaal verrassend goed bestand tegen ruwe omgevingen: het oppervlak “bezwijkt” zelfs niet onder 70% salpeterzuur. Dit ongewone metaal wordt gebruikt in het leger (munitie), de geneeskunde (prothesen), de nucleaire industrie (bouw van kernreactoren) enz.
Interessant feit: hoewel zeer hard, is tantaal zeer kneedbaar (het is te vergelijken met goud), zodat dit zuivere metaal zeer gemakkelijk te bewerken is.
Uranium
Beoordeling: 4.2
Dichtheid: 18,92 g/cm
Smeltpunt/kookpunt: 1132
Het belangrijkste en niet het beste kenmerk van dit harde metaal is zijn radioactiviteit. Uranium in zijn natuurlijke omgeving ondergaat een lange transformatiefase, bestaande uit 14 stappen, met als hoogtepunt de omzetting in lood. Waar, het proces duurt miljarden jaren.
In zuivere vorm is uranium zwaar, zilverwit, zeer kneedbaar (iets zachter dan staal) en zwak paramagnetisch. Uranium oxideert gemakkelijk in contact met lucht, en de poedervormige stof is zelfontbrandend bij ongeveer 150
De belangrijkste en meest voor de hand liggende toepassing van uranium is in de nucleaire industrie. De kernenergie-industrie (productie van reactoren, krachtcentrales, enz.) wordt beschouwd als een actieve “verbruiker” van het metaal.). De laatste jaren is de ontwikkeling van methoden voor uraniumextractie uit zeewater, waarbij de concentratie van de vaste stof 3 µg/l bedraagt, zich gaan toespitsen op.
Wolfram
Beoordeling: 4.3
Dichtheid: 19,21 g/cm
Smeltpunt / kookpunt: 3422
Zijn oorspronkelijke naam (van het Latijnse. – “wolfsbane”) dankt zijn naam aan het feit dat het het smelten van tinerts belemmerde door het in een schuim van slakken te veranderen. Dat is eigenlijk verslonden als een wolf door een schaap.
Wolfram is een heldere grijze vaste stof. Het is het meest vuurvaste metaal op aarde: zijn smeltpunt ligt dicht bij dat van de fotosfeer van de zon. Het heeft ook het hoogste bewezen kookpunt ter wereld. Hoewel er onlangs een concurrent is opgedoken, siborghium, dat een hoger (vermoedelijk) smeltpunt heeft, maar dit is niet met zekerheid bekend, gezien de korte levensduur van het metaal.
Wolfraam maakte furore in de industrie, en tegenwoordig wordt het gebruikt als de vereiste basis voor legeringen bij hoge temperatuur. Bovendien maakt de hoge sterkte van het metaal het gebruik ervan in vele toepassingen mogelijk: vliegtuigmotoren, filamenten, vacuümbuisapparatuur, enz. De dichtheid van het metaal is vergelijkbaar met die van goud.
Goud
Beoordeling: 4.4
Dichtheid: 19,85 g/cm
Smeltpunt / kookpunt: 1064
Een van de hardste metalen op aarde, maar uiterst flexibel: het kan worden gebruikt om plaatmateriaal te maken zo dun als 0,1 micron (bekend als bladgoud). Het is daarom dat dit edele gele metaal zijn rechtmatige plaats heeft gevonden in juwelen… Goud is echter ook zeer dicht, waardoor het zeer gemakkelijk te delven is.
Goud heeft een zeer hoog elektrisch geleidingsvermogen, waardoor het een onmisbaar metaal zou zijn voor de fabricage van microchips, maar helaas: de kosten van de grondstof zijn zeer hoog, terwijl de distributie laag is.
Goud reageert niet met zuurstof en de meeste elementen. Het metaal wordt niet aangetast door zuren en logen (met uitzondering van aqua regia, dat dient om de zuiverheid van metalen te controleren). Goud is een van de weinige metalen die niet alleen in de industrie, maar ook voor menselijk nut worden gebruikt (het wordt veel gebruikt in de homeopathie en de tandheelkunde). Bovendien heeft het edele metaal een actieve toepassing in het bankwezen gevonden: het staat nog steeds garant voor de stabiliteit van elke munt en is een betrouwbaar beleggingsinstrument.
Plutonium
Beoordeling: 4.5
Dichtheid: 19,85 g/cm
Smeltpunt / kookpunt: 640
“Klein broertje van uranium en zeer radioactief. Het wordt in de natuur gedolven, maar slechts zelden, omdat het eenvoudigweg onpraktisch is, maar het kan gemakkelijk worden verkregen via een uraniumomzettingsproces in meerdere fasen. Werd de eerste chemisch kunstmatige stof die op industriële schaal werd geproduceerd.
Verrijkt en natuurlijk uranium wordt gebruikt om plutonium te produceren. Enkele jaren geleden werd gemeld dat ’s werelds laatste plutoniumproducerende reactor (in Nederland) in 2010 is stilgelegd. Maar in hetzelfde jaar werd een kernreactor opgestart in Japan… Het mocht echter niet lang duren, vanwege het ongeluk enkele maanden na het opstarten: de reactor werd stilgelegd, en na de tragedie van Fukushima-1 zag men af van de ingebruikname. In 2016 werd besloten de reactor te slopen…
Het militaire potentieel ervan heeft geleid tot het gebruik ervan bij de vervaardiging van kernwapens (plutonium voor wapens), als energiebron voor ruimtevaartuigen en als brandstof voor kernreactoren.
Neptunium
Beoordeling: 4.6
Dichtheid: 20,48 g/cm
Smeltpunt/kookpunt: 640
Een andere radioactieve “nakomeling” van uranium, geproduceerd in de loop van kernreacties. Wordt beschouwd als het eerste transuranische element. Dit relatief zachte materiaal wordt gekenmerkt door zijn goede vervormbaarheid, reageert langzaam met lucht en oxideert snel bij hoge temperaturen. Het metaal komt in sporenhoeveelheden op aarde voor, dus heeft het geen zin om het in de natuur te delven.
Neptunium is gevaarlijk voor de mens door radioactief verval: ongeveer 70-80% van de deeltjes worden afgezet in het botweefsel, wat leidt tot volledige schade (de omvang van de schade hangt af van de valentie van de isotopen). Het wordt vooral gebruikt voor de productie van plutonium.
Rhenium
Score: 4.7
Dichtheid: 21,01 g/cm
Smelt-/kookpunt: 3186
De ontdekking van dit dichte, zilverkleurige metaal werd al in 1871 door Mendelejev voorspeld, maar het werd pas anderhalve eeuw later (1925) daadwerkelijk ontdekt. Rhenium was het laatste element dat werd ontdekt met een stabiele isotoop: alle later ontdekte elementen hadden geen enkele.
Rhenium is een van de zeldzaamste elementen op onze planeet… De geochemische eigenschappen zijn vergelijkbaar met die van wolfraam. Het zilverwitte metaal wordt beschouwd als een van de hardste en dichtste van alle bestaande… Zuiver rhenium is al kneedbaar bij kamertemperatuur, maar behoudt zijn volle sterkte, zelfs bij herhaalde verhitting of afkoeling.
Aangezien rhenium nauwelijks toegankelijk is en de productie ervan zeer kostbaar is, is het metaal een van de duurste: de prijs van 1 kg varieert van 1000 tot 10000 dollar. “Rhenium wordt voornamelijk gewonnen door de verwerking van molybdeen- en kopergrondstoffen.
Rhenium wordt in een groot aantal toepassingen gebruikt vanwege zijn eigenschappen (vuurvastheid, bestendigheid tegen de meeste reagentia, enz.).). Gezien de hoge kosten: het gebruik van het metaal is beperkt tot die gevallen waarin het een voordeel biedt ten opzichte van het gebruik van andere metalen. Rhenium wordt voornamelijk gebruikt bij de productie van raketonderdelen (met name raket- en raketmotoren).
Platina
Score: 4.8
Dichtheid: 21,44 g/cm
Smelt-/kookpunt: 1768
“Hardy platina staat bijna bovenaan onze ranglijst, wat niet verwonderlijk is: het is een van de zwaarste metalen ter wereld. Ook beschouwd als een van de zeldzaamste edele metalen op de planeet. Overigens kan zelfs het zogenaamde natieve metaal niet als zuiver worden beschouwd: het bevat tot 20% ijzer, evenals rhodium, iridium, osmium en, minder vaak, koper.
Platina wordt beschouwd als een van de meest inerte metalen en reageert niet met zuren en basen. Het glanzende, zilverachtige metaal wordt veel gebruikt in toepassingen als juwelen, glaswerk, geneeskunde (chirurgie), chemicaliën, autofabricage en, dankzij zijn vacuümbestendigheid, ook in ruimtevaartuigen.
Interessant feit: de meeste platinareserves ter wereld zijn “verborgen” in slechts 5 landen – Nederland, China, Zimbabwe, Zuid-Afrika en de VS.
Iridium
Beoordeling: 4.9
Dichtheid: 22,53 g/cm
Smeltpunt/kookpunt: 2466
Iridium deelt eigenlijk de eerste plaats met osmium, met een verschil in dichtheid van een honderdste gram. Toch is dit “zwaargewicht” net iets lichter. Zeer zeldzaam, edelmetaal dat niet reageert met zuren, water of zelfs lucht. Iridium (zoals het bovenste zware metaal) is vuurvast en moeilijk te bewerken…
Het Griekse woord voor ‘regenboog’ is niet verrassend, aangezien iridiumzouten een ongelooflijk kleurengamma hebben, van koperrood tot felblauw. Iridium, wit en licht zilverachtig, als een spiegel, wordt beschouwd als het hardste en zeldzaamste metaal op aarde: jaarlijks wordt niet meer dan 10 ton gedolven, en de meeste afzettingen bevinden zich op plaatsen waar meteorieten vallen.
Gebruikt in de fijnmechanica als indicator voor de dichtheid van lasnaden. Actief gebruikt door paleontologen en geologen als een tijdelijke indicator van een gedetecteerde laag van een bepaald gesteente. Vaak wordt een van de zwaarste metalen op aarde ook gebruikt voor het opwekken van elektriciteit. De laatste jaren heeft iridium een nogal onverwachte en ongewone toepassing gekregen: voor elektrische zenuwstimulatie en bij het maken van menselijke oog- en oorprothesen.
Osmium
Beoordeling: 5.0
Dichtheid: 22,62 g/cm
Smeltpunt/kookpunt: 2466
Het zwaarste lid van het periodiek systeem, en dus het zwaarste metaal ter wereld. Het jaar 1803 was echt een scharnierjaar voor dit element, want het was het jaar waarin de ontdekking ervan letterlijk op hol sloeg: twee wetenschappers hadden tegelijk osmium ontdekt, Tennant en de Fourcroix. Tennant behaalde echter duidelijkere en meer diepgaande resultaten, en gaf in officiële documenten die bij de Royal Society of London waren ingediend, aan dat het gevonden element conventioneel in twee metalen, iridium en osmium, is verdeeld.
Het winnen van osmium is duur omdat het zeldzaam en moeilijk te bewerken is. Vandaar de indrukwekkende prijs van 15.000 dollar per gram van de stof… Osmium heeft een slechts iets hogere dichtheid dan iridium, hoewel de eigenschappen van beide soorten nog niet volledig worden begrepen. Het zwaarste metaal ter wereld is niet vriendelijk voor hoge temperaturen: het is vuurvast.
Osmium behoort tot de platinagroep van elementen en is conventioneel edel. Hoewel osmium bij verharding prachtige zilverblauwe kristallen vormt, is het niet geschikt voor het maken van juwelen, omdat het volledig onverbrekelijk is en niet kan worden gesmeed. Gekenmerkt door een specifieke geur – knoflook-chloormengsel.
Zeer gewaardeerd om zijn duurzaamheid: het metaal wordt vaak toegevoegd aan onderdelen die onderhevig zijn aan frequente en zware wrijving. Dergelijke legeringen worden ongelooflijk sterk en zijn bestand tegen alle soorten schokken.
Welke van deze zware metalen wordt het meest gebruikt in de industrie en waarom?
Wat zijn de top 10 zwaarste metalen volgens dichtheid?