Интересные факты о вселенной. Какое самое тяжелое вещество на Земле? А в космосе
Космос. Нет ничего интереснее и загадочнее. Изо дня в день человечество приумножает свои знания о вселенной, одновременно расширяя границы неизведанного. Получив десять ответов, мы задаёмся ещё сотней вопросов – и так постоянно. Мы собрали самые интересные факты о вселенной, дабы не только удовлетворить любопытство читателей, но и разжечь их заинтересованность вселенной с новой силой.
Луна убегает от нас
Луна отдаляется от Земли – да, наш спутник «убегает» от нас со скоростью примерно 3.8 сантиметра в год. Чем это чревато? С увеличением радиуса лунной орбиты уменьшается размер лунного диска, наблюдаемого с Земли. А это значит, что под угрозой такое явление, как полное солнечное затмение.
Кроме того, некоторые планеты вращаются от своей звезды на расстоянии, пригодном для существования воды в жидком состоянии. А это делает возможным обнаружение планет, пригодных для жизни. И уже в ближайшем будущем.
Чем пишут в космосе
Американские учёные и космонавты долгое время думали над устройством ручки, которой можно было бы писать в космосе – в то время как их русские коллеги просто решили использовать в невесомости обычный грифельный карандаш, никак его не изменяя и не потратив огромные суммы на разработку концептов и эксперименты.
Алмазные дожди
Согласно , на Юпитере и Сатурне идут алмазные дожди – в верхних слоях атмосферы этих планет постоянно бушует гром, и разряды молнии высвобождают углерод из молекул метана. Двигаясь к поверхности планеты и преодолевая водородные слои, подвергаясь силе тяжести и огромным температурам, углерод превращается в графит, а затем в алмаз.
Если верить этой гипотезе, на газовых гигантах могут накопиться до десяти миллионов тонн алмазов! На данный момент гипотеза всё же остаётся спорной – многие учёные уверены, что доля метана в атмосферах Юпитера и Сатурна слишком мала, и, с трудом преобразовавшись даже в сажу, метан, скорее всего, просто растворяется.
Эти – лишь немногое из огромного количества загадок вселенной. Тысячи вопросов остаются без ответа, нам неизвестно ещё о миллионах явлений и секретов – нашему поколению есть, к чему стремиться.
Но мы постараемся больше рассказать о космосе на страницах сайта. Подписывайтесь на обновления, чтобы не пропустить новый выпуск!
Каждый из вас знает, что эталоном твердости на сегодня так и остается алмаз. При определении механической твердости существующих на земле материалов твердость алмаза берется как эталон: при измерениях методом Мооса – в виде поверхностного образца, методами Виккерса или Роквелла – в качестве индентора (как более твердое тело при исследовании тела с меньшей твердостью). На сегодняшний день можно отметить несколько материалов, твердость которых приближается к характеристикам алмаза.
Сравниваются в данном случае оригинальные материалы, исходя из их микротвердости по методу Виккерса, когда материал считается сверхтвердым при показателях в более 40 ГПа. Твердость материалов может изменяться, в зависимости от характеристик синтеза образца или направления приложенной к нему нагрузки.
Колебания показателей твердости от 70 до 150 ГПа – общеустановленное понятие для твердых материалов, хотя эталонной величиной принято считать 115 ГПа. Давайте рассмотрим 10 самых твердых материалов, кроме алмаза, которые существуют в природе.
10. Субоксид бора (B 6 O) - твердость до 45 ГПа
Субоксид бора обладает способностями создавать зерна, имеющие форму икосаэдров. Образованные зерна при этом не являются обособленными кристаллами или разновидностями квазикристаллов, представляя собой своеобразные кристаллы-двойники, состоящие из двух десятков спаренных кристаллов-тетраэдров.
10. Диборид рения (ReB 2) - твердость 48 ГПа
Многие исследователи ставят под сомнение вопрос, может ли этот материал причисляться к материалам сверхтвердого типа. Это вызвано весьма необычными механическими свойствами соединения.
Послойное чередование разных атомов делает этот материал анизотропным. Поэтому измерение показателей твердости получаются разными при наличии разнотипных кристаллографических плоскостей. Таким образом, испытаниями диборида рения при малых нагрузках обеспечивается твердость в 48 ГПа, а при увеличении нагрузки твердость становится намного меньше и составляет приблизительно 22 ГПа.
8. Борид магния-алюминия (AlMgB 14) - твердость до 51 ГПа
Состав представляет собой смесь алюминия, магния, бора с невысокими показателями трения скольжения, а также высокой твердостью. Эти качества могли бы стать находкой для производства современных машин и механизмов, работающих без смазки. Но использование материала в такой вариации пока что считается непомерно дорогим.
AlMgB14 - специальные тоненькие пленки, создающиеся при помощи лазерного напыления импульсного типа, имеют способность обладать микротвердостью до 51 ГПа.
7. Бор-углерод-кремний - твердость до 70 ГПа
Основа такого соединения обеспечивает сплаву качества, подразумевающие оптимальную устойчивость к химическим воздействиям негативного типа и высокой температуре. Такой материал обеспечивается микротвердостью до 70 ГПа.
6. Карбид бора B 4 C (B 12 C 3) - твердость до 72 ГПа
Еще один материал – карбид бора. Вещество достаточно активно стало использоваться в разных сферах промышленности практически сразу же после его изобретения в 18 веке.
Микротвердость материала достигает 49 ГПа, но доказано, что и этот показатель можно увеличить посредством добавления ионов аргона в строение кристаллической решетки – до 72 ГПа.
5. Нитрид углерода-бора - твердость до 76 ГПа
Исследователи и ученые со всего мира давно пытаются синтезировать многосложные сверхтвердые материалы, в чем уже были достигнуты ощутимые результаты. Компонентами соединения являются атомы бора, углерода и азота – близкие по размерам. Качественная твердость материала доходит до 76 ГПа.
4. Наноструктурированный кубонит - твердость до 108 ГПа
Материал еще называется кингсонгитом, боразоном или эльбором, а также обладает уникальными качествами, успешно используемыми в современной промышленности. При показателях твердости кубонита в 80-90 ГПа, близких к алмазному эталону, сила закона Холла-Петча способна обусловить их значительный рост.
Это означает, что при уменьшении размеров кристаллических зерен увеличивается твердость материала – существуют определенные возможности увеличения до 108 ГПа.
3. Вюртцитный нитрид бора - твердость до 114 ГПа
Вюрцитная кристаллическая структура обеспечивает высокие показатели твердости данному материалу. При локальных структурных модификациях, во время приложения нагрузки конкретного типа, связи между атомами в решетке вещества перераспределяются. В этот момент качественная твердость материала становится больше на 78 %.
Лонсдейлит является аллотропной модификацией углерода и отличается явной схожестью с алмазом. Обнаружен твердый природный материал был в метеоритном кратере, образовавшись из графита – одного из компонентов метеорита, однако рекордной степенью прочности он не обладал.
Учеными было доказано еще в 2009 году, что отсутствие примесей способно обеспечить твердость, превышающую твердость алмаза. Высокие показатели твердости способны обеспечиваться в этом случае, как и в случае с вюртцитным нитридом бора.
Полимеризованный фуллерит считается в наше время самым твердым материалом, известным науке. Это структурированный молекулярный кристалл, узлы которого состоят из целых молекул, а не из отдельных атомов.
Твердость фуллерита составляет до 310 ГПа, и он способен поцарапать алмазную поверхность, как обычный пластик. Как видите, алмаз это больше не самый твёрдый природный материал в мире, науке доступны более твердые соединения.
Пока это самые твердые материалы на Земле, известные науке. Вполне возможно, в скором времени нас ждут новые открытия и прорыв в области химии/физики, что позволит добиться более высокой твердости.
Человек всегда стремился отыскать материалы, которые не оставляют никаких шансов своим конкурентам. Издревле учёные искали самые твердые материалы в мире , самые лёгкие и самые тяжелые. Жажда открытий привела к открытию идеального газа и идеально чёрного тела. Представляем вам самые удивительные вещества в мире.
1. Самое черное вещество
Самое чёрное вещество в мире называется Vantablack и состоит из совокупности углеродных нанотрубок (см. углерод и его аллотропные модификации). Проще говоря, материал состоит из бесчисленного множества «волосков», попав в которые, свет отскакивает от одной трубки к другой. Таким образом поглощается около 99,965% светового потока и лишь ничтожная часть отражается обратно наружу.
Открытие Vantablack открывает широкие перспективы применения этого материала в астрономии, электронике и оптике.
2. Самое горючее вещество
Трифторид хлора является самым горючим веществом из когда-либо известных человечеству. Является сильнейшим окислителем и реагирует практически со всеми химическими элементами. Трифторид хлора способен прожечь бетон и легко воспламеняет стекло! Применение трифторида хлора практически невозможно из-за его феноменальной воспламеняемости и невозможности обеспечить безопасность использования.
3. Самое ядовитое вещество
Самый сильный яд — это ботулотоксин. Мы знаем его под названием ботокс, именно так он называется в косметологии, где нашел свое основное применение. Ботулотоксин — это химическое вещество, которое выделяют бактерии Clostridium botulinum. Помимо того, что ботулотоксин — самое ядовитое вещество, так он ещё и обладает самой большой молекулярной массой среди белков. О феноменальной ядовитости вещества говорит тот факт, что достаточно всего 0,00002 мг мин/л ботулотоксина, чтобы на полдня сделать зону поражения смертельно опасной для человека.
4. Самое горячее вещество
Это, так называемый, кварк-глюонная плазма. Вещество было создано с помощью столкновением атомов золота при почти световой скорости. Кварк-глюонная плазма имеет температуру 4 триллиона градусов Цельсия. Для сравнения, этот показатель выше температуры Солнца в 250 000 раз! К сожалению, время жизни вещества ограничено триллионной одной триллионной секунды.
5. Самая едкая кислота
В этой номинации чемпионом становится фторидно-сурьмяная кислота H. Фторидно-сурьмяная кислота в 2×10 16 (двести квинтиллионов) раз более едкая, чем серная кислота. Это очень активное вещество, которое может взорваться при добавлении небольшого количества воды. Испарения этой кислоты смертельно ядовиты.
6. Самое взрывоопасное вещество
Самое взрывоопасное вещество — гептанитрокубан. Он очень дорогой и применяется лишь для научных исследований. А вот чуть менее взрывоопасный октоген успешно применяется в военном деле и в геологии при бурении скважин.
7. Самое радиоактивное вещество
«Полоний-210» — изотоп полония, который не существует в природе, а изготавливается человеком. Используется для создания миниатюрных, но в тоже время, очень мощных источников энергии. Имеет очень короткий период полураспада и поэтому способен вызывать тяжелейшую лучевую болезнь.
8. Самое тяжёлое вещество
Это, конечно же, фуллерит. Его твердость почти в 2 раза выше, чем у натуральных алмазов. Подробнее о фуллерите можно прочитать в нашей статье Самые твердые материалы в мире .
9. Самый сильный магнит
Самый сильный магнит в мире состоит из железа и азота . В настоящее время, широкой общественности недоступны детали об этом веществе, однако уже сейчас известно, что новый супер-магнит на 18% мощнее самых сильных магнитов применяющихся сейчас — неодимовых. Неодимовые магниты изготавливаются из неодима, железа и бора.
10. Самое текучее вещество
Сверхтекучий Гелий II почти не имеет вязкости при температурах близких к абсолютному нулю. Этим свойством обусловлено его уникальное свойство просачиваться и выливаться из сосуда, изготовленного из любого твёрдого материала. Гелий II имеет перспективы использования в качестве идеального термопроводника, в котором не рассеивается тепло.
Среди веществ всегда стараются выделить самые те, которые обладают самой крайней степенью определенного свойства. Людей всегда привлекали самые твердые материалы, самые легкие или тяжелые, легко- и тугоплавкие. Мы изобрели понятие идеального газа и идеально черного тела, а потом пытались найти максимально приближенные к этим моделям природные аналоги. В результате человеку удалось найти или создать удивительные вещества.
1. Самое черное вещество
Это вещество способно поглощать до 99,9% света, практически идеальное черное тело. Его получили из особым образом соединенных слоев углеродных нанотрубок. Поверхность полученного материала шероховатая и практически не отражает свет. Области применения для такого вещества обширны - от суперпроводниковых систем до улучшения свойств оптических систем. Например, за счет применения подобного материала удалось бы поднять качество телескопов и намного повысить эффективность солнечных батарей.
2. Наиболее горючее вещество
Мало кто не слышал про напалм. Но это только один из представителей класса сильных горючих веществ. К ним относится и стирофом, и особенно трифторид хлора. Этот сильнейший окислитель может воспламенить даже стекло, бурно реагирует практически со всеми неорганическими и органическими соединениями. Известны случаи, когда пролитая тонна трифторида хлора в результате пожара прожгла вглубь на 30 сантиметров бетонное покрытие площадки и еще метровую гравийно-песчаную подушку. Были попытки использовать вещество в качестве боевого отравляющего или ракетного топлива, но их оставили из-за слишком большой опасности.
3. Ядовитейшее вещество
Сильнейший яд на земле является одновременно и одним из самых популярных косметических средств. Речь идет о ботулотоксинах, в косметологии применяемых под названием ботокс. Это вещество является продуктом жизнедеятельности бактерий Clostridium botulinum и обладает наибольшей молекулярной массой среди белков. Именно этим обусловлены его свойства как самого сильного ядовитого вещества. Достаточно 0,00002 мг.мин/л сухого вещества, что бы сделать на 12 часов зону поражения смертельной для человека. Кроме того это вещество прекрасно впитывается со слизистых и вызывает сильнейшие неврологические симптомы.
4. Самое горячее вещество
В глубинах звезд горят ядерные костры, достигая немыслимых температур. Но человеку удалось приблизиться к этим цифрам, получив кварк-глюонный «суп». Это вещество имеет температуру 4 триллиона градусов Цельсия, что в 250тысяч раз горячее Солнца. Оно получено при столкновении на почти световой скорости атомов золота, в результате чего были расплавлены нейтроны и протоны. Правда, просуществовало это вещество всего триллионную одной триллионной секунды и занимало одну триллионную сантиметра.
В данной номинации рекордсменом становится фторидно-сурьмяная кислота. Она в 21019 раз более едкая, чем серная кислота, способна проплавить стекло и взорваться при добавлении воды. К тому же она выделяет смертельно ядовитые испарения.
6. Самое взрывоопасное вещество
Октоген является самым сильным взрывчатым веществом, к тому же стойким к высоким температурам. Именно это делает его незаменимым в военном деле - для создания кумулятивных зарядов, пластитов, мощной взрывчатки, наполнителей для запалов ядерных зарядов. Также октоген применяют и в мирных целях, например при бурении высокотемпературных газовых и нефтяных скважин, а также как компонент твердого ракетного топлива. Есть у октогена и аналог гептанитрокубан, имеющий еще большую взрывную мощь, но и более дорогой, а потому применяемый больше в лабораторных условиях.
7. Самое радиоактивное вещество
Это вещество не имеет в природе стабильных изотопов, при этом генерирует огромное количество радиоактивного излучения. Одни из изотопов, «полоний-210», используется для создания очень легких, компактных и при этом мощнейших нейтронных источников. Кроме того в сплавах с некоторыми металлами полоний используют для создания источников тепла для атомных установок, в частности подобные устройства используют в космосе. При этом из-за короткого полураспада этого изотопа он является высокотоксичным веществом, способным вызвать тяжелую лучевую болезнь.
8. Самое тяжёлое вещество
В 2005 году немецкие ученые сконструировали вещество виде алмазного наностержня. Он представляет собой набор алмазов в наномасштабе. У такого вещества наименьшая степень сжатия и наибольшая удельная плотность из известных человечеству. Кроме того, покрытие из подобного материала будет обладать огромной износостойкостью.
9. Самое сильное магнитное вещество
Еще одно создание специалистов из лабораторий. Оно было получено на основе железа и азота в 2010. Пока детали держат в секрете, так как предыдущее вещество в 1996 году не удалось повторно воспроизвести. Но уже известно, что рекордсмен обладает на 18% более сильными магнитными свойствами, чем самый близкий аналог. Если этого вещество станет доступным в промышленных масштабах, то можно ожидать появления мощнейших электромагнитных двигателей.
10. Наиболее сильная сверхтекучесть
Гелий II имеет высокую термопроводимость и полное отсутствие вязкость при экстремально низких температурах, то есть проявляет свойство сверхтекучести. Он способен просачиваться через твердые материалы, самопроизвольно выливаться из любого контейнера. Это вещество может стать идеальным термопроводником, в котором тепло движется скорее как волна и не рассеивается.
Использовано:За городом
Самым сильным стабильным окислителем , является комплекс дифторида криптона и пентафторида сурьмы. Из-за сильного окисляющего действия (окисляет все элементы в высшие степени окисления, в том числе кислород и азот воздуха) для него очень трудно измерить электродный потенциал. Единственный растворитель, который реагирует с ним достаточно медленно - безводный фтористый водород.
Самым плотным веществом , является осмий. Его плотность составляет 22,5 г/см 3 .
Самый легкий металл - это литий. Его плотность составляет 0,543 г/см 3 .
Самый дорогой металл - это калифорний. Его стоимость в настоящее время составляет 6 500 000 долларов за 1 грамм.
Самый распространенный элемент в земной коре - это кислород. Его содержание составляет 49% от массы земной коры.
Самый редкий элемент в земной коре - это астат. Его содержание во всей земной коре, по оценкам специалистов составляет всего 0,16 грамм.
Самым горючим веществом , является, по-видимому, мелкий порошок циркония. Для того чтоб он не мог гореть, необходимо поместить его в атмосферу инертного газа на пластину из материала, не содержащего неметаллов.
Веществом с наименьшей температурой кипения , является гелий. Его температура кипения равна -269 градусов по Цельсию. Гелий - единственное вещество, не имеющее температуры плавления при обычном давлении. Даже при абсолютном нуле он остается жидким. Жидкий гелий широко используется в криогенной технике.
Самый тугоплавкий металл - это вольфрам. Его температура плавления составляет +3420 градусов по Цельсию. Из него изготовляют нити накаливания для электрических лампочек.
Самый тугоплавкий материал - это сплав карбидов гафния и тантала (1:1). Он имеет температуру плавления +4215 С.
Самым легкоплавким металлом , является ртуть. Ее температура плавления равна -38,87 градусов по Цельсию. Она же является самой тяжелой жидкостью , ее плотность составляет 13,54 г/см 3 .
Самую высокую растворимость в воде среди твердых веществ имеет трихлорид сурьмы. Его растворимость при +25 С составляет 9880 грамм на литр.
Самым легким газом , является водород. Масса 1 литра составляет всего 0,08988 грамм.
Самым тяжелым газом при комнатной температуре , является гексафторид вольфрама (т. кип. +17 С). Его масса составляет 12,9 г/л, т.е. в нем могут плавать некоторые виды пенопласта.
Самым стойким к кислотам металлом , является иридий. До сих пор не известно ни одной кислоты или их смеси, в которых он бы растворялся.
Самый широкий диапазон концентрационных пределов взрываемости имеет сероуглерод. Взрываться могут все смеси паров сероуглерода с воздухом содержащие от 1 до 50 объемных процентов сероуглерода.
Самой сильной стабильной кислотой является раствор пентафторида сурьмы во фтористом водороде. В зависимости от концентрации пентафторида сурьмы эта кислота может иметь показатель Гаммета до -40.
Самым необычным анионом в соли является электрон. Он входит в состав электрида 18-краун-6 комплекса натрия.
Рекорды для органических веществ
Самым горьким веществом , является денатония сахаринат. Его получили случайно, во время исследования денатония бензоата. Сочетание последнего с натриевой солью сахарина дало вещество в 5 раз более горькое, чем предыдущий рекордсмен (денатония бензоат). В настоящее время оба этих вещества используются для денатурации спирта и других непищевых продуктов.
Самым сильным ядом , является ботулинический токсин типа А. Его летальная доза для мышей (ЛД50, внутрибрюшинно) составляет 0,000026 мкг/кг веса. Это белок с молекулярной массой 150 000, продуцируемый бактерией Clostridium botulinum.
Самым нетоксичным органическим веществом , является метан. При увеличении его концентрации интоксикация возникает из-за недостатка кислорода, а не в результате отравления.
Самый сильный адсорбент , был получен в 1974 году из производного крахмала, акриламида и акриловой кислоты. Это вещество способно удерживать воду, масса которой в 1300 раз превосходит его собственную.
Самыми зловонными соединениями , являются этилселенол и бутилмеркаптан. Концентрация которую человек может обнаружить по запаху так мала, что до сих пор нет методов позволяющих ее точно определить. По оценкам величина ее составляет 2 нанограмма на кубометр воздуха.
Самым сильным галлюциногенным веществом , является диэтиламид l-лизергиновой кислоты. Доза всего в 100 микрограмм вызывает галлюцинации продолжающиеся около суток.
Самым сладким веществом , является N-(N-циклонониламино(4-цианофенилимино)метил)-2-аминоуксусная кислота. Это вещество в 200 000 раз превосходит по сладости 2% раствор сахарозы, но из-за своей токсичности, применения в качестве подсластителя, по видимому не найдет. Из промышленных веществ самым сладким является талин, который в 3 500 - 6 000 раз слаще сахарозы.
Самым медленным ферментом , является нитрогеназа, катализирующая усвоение клубеньковыми бактериями атмосферного азота. Полный цикл превращения одной молекулы азота в 2 иона аммония занимает полторы секунды.
Самым сильным наркотическим анальгетиком является, по-видимому, вещество, синтезированное в Канаде в 80-х годах. Его эффективная анальгетическая доза для мышей (подкожное введение) составляет всего 3,7 нанограмма на килограмм веса, то есть он в 500 раз сильнее эторфина.
Органическим веществом с самым большим содержанием азота является бис(диазотетразолил)гидразин. Он содержит 87,5% азота. Это взрывчатое вещество черезвычайно чувствительно к удару, трению и теплу.
Веществом с самой большой молекулярной массой является гемоцианин улитки (переносит кислород). Его молекулярная масса составляет 918 000 000 дальтон, что больше молекулярной массы даже ДНК.