Otaczający nas świat wciąż jest pełen wielu tajemnic, ale nawet zjawiska i substancje znane naukowcom od dawna nie przestają zadziwiać i zachwycać. Podziwiamy jasne kolory, cieszymy się smakami i wykorzystujemy właściwości wszelkiego rodzaju substancji, dzięki którym nasze życie staje się wygodniejsze, bezpieczniejsze i przyjemniejsze. W poszukiwaniu najbardziej niezawodnych i wytrzymałych materiałów człowiek dokonał wielu fascynujących odkryć, a oto wybór zaledwie 25 takich unikalnych związków!
25. Diamenty
Jeśli nie wszyscy, to prawie wszyscy o tym wiedzą na pewno. Diamenty są nie tylko jednymi z najbardziej szanowanych kamienie szlachetne, ale także jeden z najtwardszych minerałów na Ziemi. W skali Mohsa (skala twardości oceniająca reakcję minerału na zarysowanie) diament znajduje się w wierszu 10. Na skali jest w sumie 10 pozycji, a 10. to ostatni i najtrudniejszy stopień. Diamenty są tak twarde, że można je zarysować jedynie innymi diamentami.
24. Sieci łapania pająków z gatunku Caerostris darwini
Zdjęcie: pixabay
Trudno w to uwierzyć, ale sieć pająka Caerostris darwini (lub pająka Darwina) jest mocniejsza niż stal i twardsza niż kevlar. Sieć ta została uznana za najtwardszy materiał biologiczny na świecie, choć teraz ma już potencjalnego konkurenta, ale dane nie zostały jeszcze potwierdzone. Włókno pajęcze zostało przetestowane pod kątem takich właściwości, jak odkształcenie zrywające, udarność, wytrzymałość na rozciąganie i moduł Younga (właściwość materiału odpornego na rozciąganie i ściskanie podczas odkształcania sprężystego) i dla wszystkich tych wskaźników pajęczyna wykazała się najbardziej zdumiewającym sposób. Ponadto sieć pająka Darwina jest niezwykle lekka. Przykładowo, jeśli owiniemy naszą planetę włóknem Caestris darwini, waga tak długiej nici wyniesie zaledwie 500 gramów. Tak długie sieci nie istnieją, ale obliczenia teoretyczne są po prostu niesamowite!
23. Aerografit
Zdjęcie: BrokenSphere
Ta syntetyczna pianka jest jednym z najlżejszych materiałów włóknistych na świecie i składa się z sieci rurek węglowych o średnicy zaledwie kilku mikronów. Aerografit jest 75 razy lżejszy od pianki, ale jednocześnie znacznie mocniejszy i bardziej elastyczny. Można go skompresować do 30-krotnego rozmiaru pierwotnego bez szkody dla jego niezwykle elastycznej struktury. Dzięki tej właściwości pianka aerografitowa wytrzymuje obciążenia do 40 000 razy większe niż jej masa własna.
22. Szkło metaliczne palladowe
Zdjęcie: pixabay
Opracował go zespół naukowców z California Institute of Technology (Berkeley Lab). nowy rodzaj szkło metalowe, łączące w sobie niemal idealne połączenie wytrzymałości i plastyczności. Przyczyna wyjątkowości nowego materiału polega na tym, że jego struktura chemiczna skutecznie maskuje kruchość istniejących materiałów szklistych, a jednocześnie utrzymuje wysoki próg wytrzymałości, co ostatecznie znacznie zwiększa wytrzymałość zmęczeniową tej syntetycznej struktury.
21. Węglik wolframu
Zdjęcie: pixabay
Węglik wolframu to niezwykle twardy materiał, który jest bardzo odporny na zużycie. W pewnych warunkach połączenie to uważane jest za bardzo kruche, jednak pod dużym obciążeniem wykazuje wyjątkowe właściwości plastyczne, objawiające się w postaci pasm ślizgowych. Dzięki tym wszystkim właściwościom węglik wolframu wykorzystywany jest do produkcji końcówek przeciwpancernych oraz różnego rodzaju sprzętu, w tym wszelkiego rodzaju frezów, tarcz ściernych, wierteł, frezów, wierteł i innych narzędzi skrawających.
20. Węglik krzemu
Zdjęcie: Tiia Monto
Węglik krzemu jest jednym z głównych materiałów używanych do produkcji czołgów bojowych. Związek ten znany jest ze swojego niskiego kosztu, wyjątkowej ogniotrwałości i wysokiej twardości i dlatego jest często używany do produkcji sprzętu lub sprzętu, który musi odbijać pociski, ciąć lub szlifować inne trwałe materiały. Węglik krzemu jest doskonałym materiałem ściernym, półprzewodnikami, a nawet wkładkami Biżuteria imitujące diamenty.
19. Regularny azotek boru
Foto: wikimedia Commons
Sześcienny azotek boru to super twardy materiał, podobny pod względem twardości do diamentu, ale ma także szereg charakterystycznych zalet - wysoką stabilność temperaturową i odporność chemiczną. Sześcienny azotek boru nie rozpuszcza się w żelazie i niklu nawet pod wpływem wysokich temperatur, natomiast diament w tych samych warunkach dość szybko wchodzi w reakcje chemiczne. Jest to faktycznie korzystne przy jego zastosowaniu w przemysłowych narzędziach szlifierskich.
18. Polietylen o ultrawysokiej masie cząsteczkowej (UHMWPE), marka włókna Dyneema
Zdjęcie: Justsail
Polietylen o wysokim module sprężystości ma wyjątkowo wysoką odporność na zużycie, niski współczynnik tarcia i wysoką odporność na pękanie (niezawodność w niskich temperaturach). Dziś uważana jest za najsilniejszą substancję włóknistą na świecie. Najbardziej niesamowitą rzeczą w tym polietylenie jest to, że jest lżejszy od wody i jednocześnie może zatrzymać kule! Kable i liny wykonane z włókien Dyneema nie toną w wodzie, nie wymagają smarowania i nie zmieniają swoich właściwości pod wpływem wilgoci, co jest bardzo ważne w przemyśle stoczniowym.
17. Stopy tytanu
Foto: Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)
Stopy tytanu są niezwykle plastyczne i wykazują niesamowitą wytrzymałość po rozciągnięciu. Ponadto mają wysoką odporność na ciepło i korozję, co czyni je niezwykle przydatnymi w takich obszarach, jak produkcja samolotów, rakieta, przemysł stoczniowy, inżynieria chemiczna, spożywcza i transportowa.
16. Stop ciekłego metalu
Zdjęcie: pixabay
Materiał ten, opracowany w 2003 roku w California Institute of Technology, słynie ze swojej wytrzymałości i trwałości. Nazwa związku kojarzy się z czymś kruchym i płynnym, ale w temperaturze pokojowej jest w rzeczywistości niezwykle twardy, odporny na zużycie, odporny na korozję i ulega przemianie pod wpływem ciepła, jak tworzywa termoplastyczne. Główne dotychczasowe obszary zastosowań to produkcja zegarków, kijów golfowych oraz pokrowców na telefony komórkowe (Vertu, iPhone).
15. Nanoceluloza
Zdjęcie: pixabay
Nanoceluloza jest izolowana z włókien drzewnych i jest nowym rodzajem materiału drzewnego, który jest jeszcze mocniejszy niż stal! Ponadto nanoceluloza jest również tańsza. Innowacja ma ogromny potencjał i w przyszłości mogłaby poważnie konkurować ze szkłem i włóknem węglowym. Twórcy uważają, że materiał ten będzie wkrótce bardzo poszukiwany przy produkcji zbroi wojskowej, superelastycznych ekranów, filtrów, elastycznych akumulatorów, chłonnych aerożeli i biopaliw.
14. Zęby ślimaków skałowatych
Zdjęcie: pixabay
Wcześniej mówiliśmy już o sieci pająka Darwina, która kiedyś była uznawana za najsilniejszy materiał biologiczny na planecie. Jednak ostatnie badania wykazały, że skałoczep jest najtrwalszą substancją biologiczną znaną nauce. Tak, te zęby są mocniejsze niż sieć Caerostris darwini. I nie jest to zaskakujące, ponieważ maleńkie stworzenia morskie żywią się glonami rosnącymi na powierzchni ostrych skał, a aby oddzielić pokarm od skały, zwierzęta te muszą ciężko pracować. Naukowcy wierzą, że w przyszłości będziemy mogli wykorzystać przykład włóknistej struktury zębów ślimaków morskich w przemyśle maszynowym i zacząć budować samochody, łodzie, a nawet samoloty o dużej wytrzymałości, inspirowane przykładem prostych ślimaków.
13. Stal maraging
Zdjęcie: pixabay
Stal maraging to wysokostopowy stop o wysokiej wytrzymałości, charakteryzujący się doskonałą ciągliwością i wytrzymałością. Materiał jest szeroko stosowany w nauce o rakietach i służy do produkcji wszelkiego rodzaju narzędzi.
12. Osm
Zdjęcie: Periodictableru / www.periodictable.ru
Osm jest niezwykle gęstym pierwiastkiem, a jego twardość i wysoka temperatura topnienia utrudniają jego obróbkę. Dlatego osm wykorzystuje się tam, gdzie najbardziej ceniona jest trwałość i wytrzymałość. Stopy osmu można znaleźć w stykach elektrycznych, rakietach, pociskach wojskowych, implantach chirurgicznych i wielu innych zastosowaniach.
11. Kevlar
Foto: wikimedia Commons
Kevlar to włókno o wysokiej wytrzymałości, które można znaleźć w oponach samochodowych, klockach hamulcowych, kablach, produktach protetycznych i ortopedycznych, kamizelkach kuloodpornych, tkaninach odzieży ochronnej, przemyśle stoczniowym i częściach bezzałogowych statków powietrznych. Materiał stał się niemal synonimem wytrzymałości i jest rodzajem tworzywa sztucznego o niewiarygodnie dużej wytrzymałości i elastyczności. Wytrzymałość na rozciąganie kevlaru jest 8 razy większa niż drutu stalowego i zaczyna się topić w temperaturze 450 ℃.
10. Polietylen o bardzo dużej masie cząsteczkowej i dużej gęstości, marka włókien Spectra
Zdjęcie: Tomas Castelazo, www.tomascastelazo.com/Wikimedia Commons
UHMWPE jest zasadniczo bardzo trwałym tworzywem sztucznym. Spectra, marka UHMWPE, to z kolei lekkie włókno o najwyższej odporności na zużycie, 10-krotnie przewyższające w tym wskaźniku stal. Podobnie jak Kevlar, Spectra jest wykorzystywana do produkcji kamizelek kuloodpornych i hełmów ochronnych. Wraz z UHMWPE marka Dynimo Spectrum cieszy się popularnością w branży stoczniowej i transportowej.
9. Grafen
Zdjęcie: pixabay
Grafen jest odmianą alotropową węgla, a jego sieć krystaliczna o grubości zaledwie jednego atomu jest tak mocna, że jest 200 razy twardsza od stali. Grafen wygląda folię spożywczą, ale złamanie go jest zadaniem prawie niemożliwym. Aby przebić arkusz grafenu, będziesz musiał wbić w niego ołówek, na którym będziesz musiał zrównoważyć ładunek ważący cały autobus szkolny. Powodzenia!
8. Papier z nanorurek węglowych
Zdjęcie: pixabay
Dzięki nanotechnologii naukowcom udało się wyprodukować papier 50 tysięcy razy cieńszy od ludzkiego włosa. Arkusze nanorurek węglowych są 10 razy lżejsze od stali, ale najbardziej zadziwiające jest to, że są aż 500 razy mocniejsze od stali! Makroskopowe płytki nanorurkowe są najbardziej obiecujące w produkcji elektrod superkondensatorów.
7. Mikrosieć metalowa
Zdjęcie: pixabay
To najlżejszy metal na świecie! Mikrosiatka metalowa to syntetyczny porowaty materiał, który jest 100 razy lżejszy od pianki. Ale nie daj się zwieść ich wyglądowi, te mikrosieci są również niezwykle trwałe, co daje im ogromny potencjał do wykorzystania we wszelkiego rodzaju zastosowaniach inżynieryjnych. Można z nich wykonać doskonałe amortyzatory i izolatory termiczne, a niesamowita zdolność metalu do kurczenia się i powrotu do pierwotnego stanu pozwala na wykorzystanie go do magazynowania energii. Mikrosiatki metalowe są również aktywnie wykorzystywane w produkcji różnych części do samolotów amerykańskiej firmy Boeing.
6. Nanorurki węglowe
Zdjęcie: Użytkownik Mstroeck / pl.wikipedia
Mówiliśmy już powyżej o ultrawytrzymałych płytach makroskopowych wykonanych z nanorurek węglowych. Ale co to za materiał? Zasadniczo są to płaszczyzny grafenu zwinięte w rurkę (punkt 9). Rezultatem jest niezwykle lekki, sprężysty i trwały materiał o szerokim spektrum zastosowań.
5. Aerograf
Foto: wikimedia Commons
Materiał ten, znany również jako aerożel grafenowy, jest niezwykle lekki i jednocześnie mocny. Nowy rodzaj żelu całkowicie zastępuje fazę ciekłą fazą gazową i charakteryzuje się rewelacyjną twardością, odpornością na ciepło, niską gęstością i niską przewodnością cieplną. Niewiarygodne, że aerożel grafenowy jest 7 razy lżejszy od powietrza! Unikalny związek jest w stanie przywrócić swój pierwotny kształt nawet po ściśnięciu w 90% i jest w stanie wchłonąć ilość oleju stanowiącą 900-krotność masy aerografenu użytego do absorpcji. Być może w przyszłości ta klasa materiałów pomoże w walce z katastrofami ekologicznymi, takimi jak wycieki ropy.
4. Materiał bez tytułu, opracowany przez Massachusetts Institute of Technology (MIT)
Zdjęcie: pixabay
Kiedy to czytasz, zespół naukowców z MIT pracuje nad poprawą właściwości grafenu. Naukowcy twierdzą, że udało im się już przekształcić dwuwymiarową strukturę tego materiału w trójwymiarową. Nowa substancja grafenowa nie ma jeszcze swojej nazwy, ale już wiadomo, że jej gęstość jest 20 razy mniejsza niż stali, a jej wytrzymałość jest 10 razy większa niż stali.
3. Karabin
Zdjęcie: Dymna Stopa
Chociaż są to tylko liniowe łańcuchy atomów węgla, karbyn ma 2 razy większą wytrzymałość na rozciąganie niż grafen i jest 3 razy twardszy niż diament!
2. Modyfikacja wurcytu azotkiem boru
Zdjęcie: pixabay
Ta nowo odkryta naturalna substancja powstaje podczas erupcji wulkanów i jest o 18% twardsza niż diamenty. Jednak przewyższa diamenty pod wieloma innymi parametrami. Azotek boru wurcytu jest jedną z zaledwie 2 naturalnych substancji występujących na Ziemi, twardszą od diamentu. Problem w tym, że takich azotków jest w przyrodzie bardzo niewiele i dlatego nie są łatwe do zbadania i zastosowania w praktyce.
1. Lonsdaleit
Zdjęcie: pixabay
Lonsdaleit, znany również jako diament sześciokątny, składa się z atomów węgla, ale w tej modyfikacji atomy są ułożone nieco inaczej. Podobnie jak azotek boru wurcytu, lonsdaleit jest naturalną substancją o wyższej twardości niż diament. Co więcej, ten niesamowity minerał jest aż o 58% twardszy od diamentu! Podobnie jak azotek boru wurcytu, związek ten jest niezwykle rzadki. Czasami lonsdaleit powstaje podczas zderzenia meteorytów zawierających grafit z Ziemią.
Ta podstawowa lista dziesięciu pierwiastków jest najcięższa pod względem gęstości na centymetr sześcienny. Należy jednak pamiętać, że gęstość nie jest masą, po prostu mierzy, jak ciasno upakowana jest masa obiektu.
Teraz, gdy już to rozumiemy, przyjrzyjmy się najcięższym w całym znanym wszechświecie.
10. Tantal
Gęstość na 1 cm3 - 16,67 g
Liczba atomowa tantalu wynosi 73. Ten niebieskoszary metal jest bardzo twardy i ma bardzo wysoką temperaturę topnienia.
9. Uran 
Gęstość na 1 cm3 - 19,05 g
Odkryty w 1789 roku przez niemieckiego chemika Martina H. Klaprota, metal stał się prawdziwym uranem dopiero prawie sto lat później, w 1841 roku, dzięki francuskiemu chemikowi Eugene'owi Melchiorowi Peligotowi.
8. Wolfram (wolfram) 
Gęstość na 1 cm3 - 19,26 g
Wolfram występuje w czterech różnych minerałach, jest także najcięższym ze wszystkich pierwiastków i odgrywa ważną rolę biologiczną.
7. Złoto (Aurum) 
Gęstość na 1 cm3 - 19,29 g
Mówią, że pieniądze nie rosną na drzewach, ale tego samego nie można powiedzieć o złocie! Na liściach drzew eukaliptusowych znaleziono niewielkie ślady złota.
6. Pluton 
Gęstość na 1 cm3 - 20,26 g
Pluton wykazuje kolorowy stopień utlenienia w roztworze wodnym, a także może samoistnie zmieniać stopień utlenienia i kolor! To prawdziwy kameleon wśród żywiołów.
5. Neptun 
Gęstość na 1 cm3 - 20,47 g
Nazwana na cześć planety Neptun, została odkryta przez profesora Edwina McMillana w 1940 roku. Stał się także pierwszym odkrytym syntetycznym pierwiastkiem transuranowym z rodziny aktynowców.
4. Ren 
Gęstość na 1 cm3 - 21,01 g
Nazwa tego pierwiastka chemicznego pochodzi od łacińskiego słowa „Rhenus”, co oznacza „Ren”. Został odkryty przez Waltera Noddacka w Niemczech w 1925 roku.
3. Platyna 
Gęstość na 1 cm3 - 21,45 g
Jeden z najcenniejszych metali na tej liście (obok złota), używany do produkcji prawie wszystkiego. Dziwnym faktem jest to, że cała wydobyta platyna (w całości) zmieściłaby się w średniej wielkości salonie! Właściwie niewiele. (Spróbuj włożyć do niego całe złoto.)
2. Iryd
Gęstość na 1 cm3 - 22,56 g
Iryd został odkryty w Londynie w 1803 roku przez angielskiego chemika Smithsona Tennanta wraz z osmem: pierwiastkami obecnymi w naturalnej platynie jako zanieczyszczenia. Tak, iryd został odkryty całkowicie przez przypadek.
1. Osm
Gęstość na 1 cm3 - 22,59 g
Nie ma nic cięższego (w przeliczeniu na centymetr sześcienny) od osmu. Nazwa tego pierwiastka pochodzi od starożytnego greckiego słowa „osme”, co oznacza „zapach”, gdyż reakcjom chemicznym jego rozpuszczania w kwasie lub wodzie towarzyszy nieprzyjemny, utrzymujący się zapach.
Metale szlachetne od wieków fascynują umysły ludzi, którzy za wyroby z nich wykonane są skłonni płacić ogromne sumy, jednak metal ten nie jest wykorzystywany do produkcji biżuterii. Osm jest najcięższą substancją na Ziemi, zaliczaną do metali szlachetnych ziem rzadkich. Ze względu na dużą gęstość substancja ta ma dużą wagę. Czy osm jest najcięższą substancją (spośród znanych) nie tylko na Ziemi, ale także w kosmosie?
Substancja ta jest błyszczącym metalem kolor szaro-niebieski. Pomimo tego, że jest przedstawicielem rodziny metali szlachetnych, nie da się z niego wykonać biżuterii, gdyż jest on bardzo twardy i jednocześnie kruchy. Ze względu na te cechy osm jest trudny w obróbce, do czego należy dodać jego znaczną wagę. Jeśli zważymy sześcian osmu (o boku 8 cm) i porównamy go z masą 10-litrowego wiadra wypełnionego wodą, to pierwsze będzie o 1,5 kg cięższe od drugiego.
Najcięższą substancję na Ziemi odkryto na początku XVIII wieku w wyniku eksperymentów chemicznych z rudą platyny poprzez rozpuszczenie jej w wodzie królewskiej (mieszaninie kwasu azotowego i solnego). Ponieważ osm nie rozpuszcza się w kwasach i zasadach, topi się w temperaturze nieco powyżej 3000°C, wrze w 5012°C i nie zmienia swojej struktury pod ciśnieniem 770 GPa, można go śmiało uznać za najpotężniejszą substancję na Ziemi .
Złoża osmu nie występują w przyrodzie w czystej postaci; zwykle występuje w związkach z innymi substancjami chemicznymi. Jego zawartość w skorupie ziemskiej jest znikoma, a wydobycie jest pracochłonne. Czynniki te mają ogromny wpływ na cenę osmu, jego cena jest niesamowita, ponieważ jest znacznie droższa od złota.
Ze względu na wysoki koszt substancja ta nie jest szeroko stosowana do celów przemysłowych, ale tylko w przypadkach, gdy jej zastosowanie zależy od maksymalnej korzyści. Dzięki połączeniu osmu z innymi metalami zwiększa się odporność na zużycie tych ostatnich, ich trwałość i odporność na naprężenia mechaniczne (tarcie i korozja metali). Stopy takie stosowane są w przemyśle rakietowym, wojskowym i lotniczym. Stop osmu i platyny jest stosowany w medycynie do produkcji narzędzi chirurgicznych i implantów. Jego zastosowanie jest uzasadnione w produkcji bardzo czułych instrumentów, mechanizmów zegarkowych i kompasów.
Ciekawostką jest to, że naukowcy znajdują osm wraz z innymi metalami szlachetnymi w składzie chemicznym meteorytów żelaznych, które spadły na ziemię. Czy to oznacza, że pierwiastek ten jest najcięższą substancją na Ziemi i w kosmosie?
Trudno to powiedzieć. Faktem jest, że warunki w przestrzeni kosmicznej bardzo różnią się od ziemskich, siła grawitacji pomiędzy obiektami jest bardzo duża, co z kolei prowadzi do znacznego wzrostu gęstości niektórych obiektów kosmicznych. Jednym z przykładów są gwiazdy zbudowane z neutronów. Według ziemskich standardów jest to ogromna waga w jednym milimetrze sześciennym. A to tylko ziarenka wiedzy, jaką posiada ludzkość.
Najdroższą i najcięższą substancją na Ziemi jest osm-187, na rynku światowym sprzedaje go jedynie Kazachstan, ale izotop ten nie znalazł jeszcze zastosowania w przemyśle.
Wydobywanie osmu jest procesem bardzo pracochłonnym, a uzyskanie go w postaci konsumenckiej zajmuje co najmniej dziewięć miesięcy. Pod tym względem roczna produkcja osmu na świecie wynosi zaledwie około 600 kg (jest to bardzo mało w porównaniu z produkcją złota liczoną w tysiącach ton rocznie).
Nazwę najsilniejszej substancji „osm” tłumaczy się jako „zapach”, ale sam metal niczym nie pachnie, ale zapach pojawia się podczas utleniania osmu i jest dość nieprzyjemny.
Tak więc pod względem ciężkości i gęstości na Ziemi nie ma sobie równych osmu, metal ten jest również opisywany jako najrzadszy, najdroższy, najtrwalszy, najbardziej genialny, a eksperci twierdzą również, że tlenek osmu ma bardzo silną toksyczność.
Przedstawiamy wybór rekordów chemicznych z Księgi Rekordów Guinnessa.
Ze względu na to, że stale odkrywane są nowe substancje, selekcja ta nie jest trwała.
Dokumentacja chemiczna substancji nieorganicznych
- Najbardziej powszechnym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej jest tlen O. Jego zawartość wagowa wynosi 49% masy skorupy ziemskiej.
- Najrzadszym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej jest astat At. Jego zawartość w całej skorupie ziemskiej wynosi zaledwie 0,16 g. Drugie miejsce w rzadkości zajmuje Francuz ks.
- Najbardziej powszechnym pierwiastkiem we wszechświecie jest wodór H. Około 90% wszystkich atomów we wszechświecie to wodór. Drugim najpowszechniej występującym pierwiastkiem we wszechświecie jest hel He.
- Najsilniejszym stabilnym utleniaczem jest kompleks difluorku kryptonu i pięciofluorku antymonu. Ze względu na silne działanie utleniające (utlenia prawie wszystkie pierwiastki do wyższych stopni utlenienia, w tym utlenia tlen z powietrza) bardzo trudno jest mu zmierzyć potencjał elektrody. Jedynym rozpuszczalnikiem, który reaguje z nim wystarczająco wolno, jest bezwodny fluorowodór.
- Najgęstszą substancją na planecie Ziemia jest osm. Gęstość osmu wynosi 22,587 g/cm3.
- Najlżejszym metalem jest lit Li. Gęstość litu wynosi 0,543 g/cm 3 .
- Najgęstszym związkiem jest węglik diwolframu W 2 C. Gęstość węglika diwolframu wynosi 17,3 g/cm 3 .
- Obecnie ciałami stałymi o najniższej gęstości są aerożele grafenowe. Stanowią układ grafenu i nanorurek wypełnionych warstwami powietrza. Najlżejszy z tych aerożeli ma gęstość 0,00016 g/cm 3 . Poprzednią substancją stałą o najniższej gęstości jest aerożel silikonowy (0,005 g/cm3). Aerożel krzemowy wykorzystuje się do zbierania mikrometeorytów obecnych w ogonach komet.
- Najlżejszym gazem i jednocześnie najlżejszym niemetalem jest wodór. Masa 1 litra wodoru wynosi tylko 0,08988 g. Ponadto wodór jest również najbardziej topliwym niemetalem pod normalnym ciśnieniem (temperatura topnienia wynosi -259,19 0 C).
- Najlżejszą cieczą jest ciekły wodór. Masa 1 litra ciekłego wodoru wynosi tylko 70 gramów.
- Najcięższym gazem nieorganicznym w temperaturze pokojowej jest sześciofluorek wolframu WF 6 (temperatura wrzenia +17 0 C). Gęstość sześciofluorku wolframu w postaci gazowej wynosi 12,9 g/l. Wśród gazów o temperaturze wrzenia poniżej 0°C rekordem jest sześciofluorek telluru TeF 6 o gęstości gazu w temperaturze 25°C wynoszącej 9,9 g/l.
- Najdroższym metalem na świecie jest kalifornijski Cf. Cena 1 grama izotopu 252 Cf sięga 500 tysięcy dolarów amerykańskich.
- Hel Jest substancją o najniższej temperaturze wrzenia. Jego temperatura wrzenia wynosi -269 0 C. Hel jest jedyną substancją, która nie ma temperatury topnienia przy normalnym ciśnieniu. Nawet w temperaturze zera absolutnego pozostaje płynny i można go uzyskać jedynie w postaci stałej pod ciśnieniem (3 MPa).
- Najbardziej ogniotrwałym metalem i substancją o najwyższej temperaturze wrzenia jest wolfram W. Temperatura topnienia wolframu wynosi +3420 0 C, a temperatura wrzenia +5680 0 C.
- Najbardziej ogniotrwałym materiałem jest stop węglików hafnu i tantalu (1:1) (temperatura topnienia +4215 0 C)
- Najbardziej topliwym metalem jest rtęć. Temperatura topnienia rtęci wynosi -38,87 0 C. Rtęć jest także najcięższą cieczą, jej gęstość w temperaturze 25°C wynosi 13,536 g/cm 3 .
- Najbardziej kwasoodpornym metalem jest iryd. Do chwili obecnej nie jest znany ani jeden kwas, ani jego mieszanina, w której rozpuściłby się iryd. Można go jednak rozpuścić w alkaliach za pomocą środków utleniających.
- Najsilniejszym stabilnym kwasem jest roztwór pięciofluorku antymonu we fluorowodorze.
- Najtwardszym metalem jest chrom Cr.
- Najmiększym metalem w temperaturze 25 0 C jest cez.
- Najtwardszym materiałem jest nadal diament, chociaż istnieje już kilkanaście substancji zbliżających się do niego pod względem twardości (węglik i azotek boru, azotek tytanu itp.).
- Najbardziej przewodzącym elektrycznie metalem w temperaturze pokojowej jest srebro Ag.
- Najniższa prędkość dźwięku w ciekłym helu występuje w temperaturze 2,18 K i wynosi zaledwie 3,4 m/s.
- Największa prędkość dźwięku w diamencie wynosi 18600 m/s.
- Izotopem o najkrótszym okresie półtrwania jest Li-5, który rozpada się w ciągu 4,4·10-22 sekund (wyrzut protonu). Ze względu na tak krótki czas życia nie wszyscy naukowcy uznają fakt jego istnienia.
- Izotopem o najdłuższym zmierzonym okresie półtrwania jest Te-128, którego okres półtrwania wynosi 2,2 × 1024 lat (podwójny rozpad β).
- Ksenon i cez mają największą liczbę stabilnych izotopów (po 36).
- Najkrótsze nazwy pierwiastków chemicznych to bor i jod (po 3 litery).
- Najdłuższe nazwy pierwiastków chemicznych (po jedenaście liter każda) to protaktyn Pa, rutherford Rf, darmstadtium Ds.
Dokumentacja chemiczna substancji organicznych
- Najcięższym gazem organicznym w temperaturze pokojowej i najcięższym gazem w temperaturze pokojowej jest N-(oktafluorobut-1-ylideno)-O-trifluorometylohydroksyloamina (temperatura wrzenia +16°C). Jego gęstość w postaci gazu wynosi 12,9 g/l. Wśród gazów o temperaturze wrzenia poniżej 0°C rekordem jest perfluorobutan o gęstości gazu w temperaturze 0°C wynoszącej 10,6 g/l.
- Najbardziej gorzką substancją jest sacharynian denatonium. Połączenie benzoesanu denatonium z solą sodową sacharyny dało substancję 5 razy bardziej gorzką niż poprzedni rekordzista (benzoesan denatonium).
- Najbardziej nietoksyczną substancją organiczną jest metan. Kiedy jego stężenie wzrasta, zatrucie następuje z powodu braku tlenu, a nie w wyniku zatrucia.
- Najsilniejszy adsorbent dla wody otrzymano w 1974 roku z pochodnej skrobi, akryloamidu i kwasu akrylowego. Substancja ta jest w stanie utrzymać wodę, której masa jest 1300 razy większa od jej własnej.
- Najsilniejszym adsorbentem produktów naftowych jest aerożel węglowy. 3,5 kg tej substancji może wchłonąć 1 tonę oleju.
- Najbardziej śmierdzące związki to selenol etylowy i merkaptan butylowy - ich zapach przypomina połączenie zapachów gnijącej kapusty, czosnku, cebuli i jednocześnie ścieków.
- Najsłodszą substancją jest kwas N-((2,3-metylenodioksyfenylometyloamino)-(4-cyjanofenyloimino)metylo)aminooctowy (lugduname). Substancja ta jest 205 000 razy słodsza niż 2% roztwór sacharozy. Istnieje kilka analogów o podobnej słodyczy. Z substancji przemysłowych najsłodsza jest talina (kompleks taumatyny i soli glinu), która jest 3500 - 6000 razy słodsza od sacharozy. W Ostatnio W przemyśle spożywczym neotam pojawił się ze słodkością 7000 razy wyższą niż sacharoza.
- Najwolniejszym enzymem jest azotaza, która katalizuje absorpcję azotu atmosferycznego przez bakterie guzkowe. Pełny cykl przemiany jednej cząsteczki azotu w 2 jony amonowe trwa półtorej sekundy.
- Substancją organiczną o najwyższej zawartości azotu jest albo bis(diazotetrazolilo)hydrazyna C2H2N12 zawierająca 86,6% azotu, albo tetraazydometan C(N3)4 zawierający 93,3% azotu (w zależności od tego, czy ten ostatni jest uważany za organiczny, czy nie). Są to materiały wybuchowe niezwykle wrażliwe na wstrząsy, tarcie i ciepło. Wśród substancji nieorganicznych rekord należy oczywiście do gazowego azotu, a wśród związków do kwasu podwodnego HN 3.
- Najdłuższa nazwa chemiczna ma 1578 znaków w pisowni angielskiej i jest zmodyfikowaną sekwencją nukleotydów. Substancja ta nazywa się: adenozyną. N-2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)adenylo-(3'→5′)-4-deamino-4-(2,4-dimetylofenoksy)-2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylylo-(3'→5 ′)-4-deamino-4-(2,4-dimetylofenoksy)-2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylylo-(3 '→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)guanylylo-(3'→5′)-N- -2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)guanylilo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)adenylo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranyl )cytydylilo-(3'→5′)-4-deamino-4-(2,4-dimetylofenoksy)-2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-4-deamino-4-( 2,4-dimetylofenoksy)-2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)guanylylo-(3'→5′)-4-deamino- 4-(2,4-dimetylofenoksy)-2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-N --2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)adenylylo-(3'→5′)-N--2′-O-( tetrahydrometoksypiranylo)cytydylilo-(3'→5′)-N--2′-O-(tetrahydrometoksypiranylo)cytydylylo-(3'→5′)-N--2′,3′-O-(metoksymetyleno)-oktadekakis( 2-chlorofenylo)ester. 5'-.
- Najdłuższa nazwa chemiczna ma DNA wyizolowany z ludzkich mitochondriów i składający się z 16 569 par nukleotydów. Pełna nazwa tego związku zawiera około 207 000 znaków.
- Układ największej liczby niemieszających się cieczy, które po zmieszaniu ponownie rozdzielają się na składniki, zawiera 5 cieczy: olej mineralny, olej silikonowy, wodę, alkohol benzylowy i N-perfluoroetyloperfluoropirydynę.
- Najgęstszą cieczą organiczną w temperaturze pokojowej jest dijodometan. Jego gęstość wynosi 3,3 g/cm3.
- Najbardziej ogniotrwałymi pojedynczymi substancjami organicznymi są niektóre związki aromatyczne. Spośród skondensowanych jest to tetrabenzheptacen (temperatura topnienia +570 C), z nieskondensowanych - p-septifenyl (temperatura topnienia +545 C). Istnieją związki organiczne, dla których temperatura topnienia nie jest dokładnie zmierzona, np. dla heksabenzokoronenu wskazuje się, że jego temperatura topnienia wynosi powyżej 700 C. Produkt termicznego sieciowania poliakrylonitrylu rozkłada się w temperaturze około 1000 C.
- Substancją organiczną o najwyższej temperaturze wrzenia jest heksatriakonylocykloheksan. Wrze w temperaturze +551°C.
- Najdłuższym alkanem jest nonakontatrytan C390H782. Został specjalnie zsyntetyzowany do badania krystalizacji polietylenu.
- Najdłuższym białkiem jest tytyna, białko mięśniowe. Jego długość zależy od rodzaju organizmu żywego i lokalizacji. Na przykład tytyna mysia ma 35 213 reszt aminokwasowych (masa cząsteczkowa 3 906 488 Da), tytyna ludzka ma długość do 33 423 reszt aminokwasowych (masa cząsteczkowa 3 713 712 Da).
- Najdłuższy genom to roślina Paris japonica. Zawiera 150 000 000 000 par nukleotydów - 50 razy więcej niż u człowieka (3 200 000 000 par nukleotydów).
- Największą cząsteczką jest DNA pierwszego ludzkiego chromosomu. Zawiera około 10 000 000 000 atomów.
- Indywidualnym materiałem wybuchowym o największej prędkości detonacji jest 4,4′-dinitroazofuroksan. Zmierzona prędkość detonacji wynosiła 9700 m/s. Według niezweryfikowanych danych nadchloran etylu ma jeszcze większą szybkość detonacji.
- Indywidualnym materiałem wybuchowym o najwyższym cieple wybuchu jest diazotan glikolu etylenowego. Jego ciepło wybuchu wynosi 6606 kJ/kg.
- Najsilniejszym kwasem organicznym jest pencyjanocyklopentadien.
- Najsilniejszą zasadą jest prawdopodobnie 2-metylocyklopropenylolit. Najsilniejszą zasadą niejonową jest fosfazen, który ma dość złożoną strukturę.
Co się stanie, jeśli ułożysz krawędzie nanorurek węglowych jedna na drugiej i ułożysz je naprzemiennie? W efekcie powstał materiał, który pochłania 99,9% padającego na niego światła. Mikroskopijna powierzchnia materiału jest nierówna i szorstka, co załamuje światło i jest również powierzchnią słabo odbijającą światło. Następnie spróbuj użyć nanorurek węglowych jako nadprzewodników w określonej kolejności, co czyni je doskonałymi pochłaniaczami światła, a otrzymasz prawdziwą czarną burzę. Naukowcy są poważnie zaskoczeni potencjalnymi zastosowaniami tej substancji, ponieważ tak naprawdę światło nie jest „tracone”, substancja może zostać wykorzystana do ulepszenia urządzeń optycznych, takich jak teleskopy, a nawet do ogniw słonecznych pracujących ze sprawnością niemal 100%.
2. Najbardziej łatwopalna substancja
Wiele rzeczy pali się w zdumiewającym tempie, np. styropian, napalm, a to dopiero początek. Ale co by było, gdyby istniała substancja, która mogłaby podpalić ziemię? Z jednej strony jest to pytanie prowokacyjne, ale zostało zadane jako punkt wyjścia. Trifluorek chloru ma wątpliwą reputację substancji okropnie łatwopalnej, mimo że naziści uważali, że substancja ta jest zbyt niebezpieczna, aby z nią pracować. Kiedy ludzie dyskutujący o ludobójstwie uważają, że ich celem w życiu nie jest użycie czegoś, ponieważ jest to zbyt śmiercionośne, wspiera to ostrożne obchodzenie się z tymi substancjami. Mówią, że pewnego dnia rozlała się tona substancji i wybuchł pożar, w wyniku którego spłonęło 30,5 cm betonu oraz metr piasku i żwiru, aż wszystko się uspokoiło. Niestety naziści mieli rację.
3. Najbardziej trująca substancja
Powiedz mi, co najmniej chciałbyś mieć na twarzy? Może to być najbardziej śmiercionośna trucizna, która słusznie zajęłaby trzecie miejsce wśród głównych substancji ekstremalnych. Taka trucizna różni się bowiem od tej, która przepala beton i od najsilniejszego kwasu na świecie (który wkrótce zostanie wynaleziony). Choć nie do końca to prawda, wszyscy niewątpliwie słyszeliście od środowiska medycznego o botoksie i dzięki niemu ta najbardziej śmiercionośna trucizna stała się sławna. Botoks wykorzystuje toksynę botulinową wytwarzaną przez bakterię Clostridium botulinum i jest bardzo zabójcza, ponieważ ilość ziarenka soli wystarcza do zabicia 90-kilogramowej osoby. Tak naprawdę naukowcy obliczyli, że opryskanie zaledwie 4 kg tej substancji wystarczy, aby zabić wszystkich ludzi na ziemi. Orzeł prawdopodobnie potraktowałby grzechotnika znacznie bardziej humanitarnie, niż ta trucizna potraktowałaby człowieka.
4. Najgorętsza substancja
Niewiele jest rzeczy znanych człowiekowi na świecie, które są gorętsze niż wnętrze świeżo podgrzanej w kuchence mikrofalowej Hot Pocket, ale wygląda na to, że te rzeczy również pobiją ten rekord. Substancja powstająca w wyniku zderzenia atomów złota z prędkością bliską prędkości światła nazywana jest „zupą” kwarkowo-gluonową i osiąga szalone 4 biliony stopni Celsjusza, czyli prawie 250 000 razy gorętszą niż substancja znajdująca się we wnętrzu Słońca. Ilość energii uwolnionej podczas zderzenia wystarczyłaby do stopienia protonów i neutronów, co samo w sobie ma cechy, których nawet byś nie podejrzewał. Naukowcy twierdzą, że ten materiał może dać nam wgląd w narodziny naszego wszechświata, dlatego warto zrozumieć, że maleńkie supernowe nie powstają dla zabawy. Jednak naprawdę dobrą wiadomością jest to, że „zupa” zajęła jedną bilionową centymetra i trwała jedną bilionową jednej bilionowej sekundy.
5. Najbardziej żrący kwas
Kwas to okropna substancja. Jeden z najstraszniejszych potworów w kinie dostał kwaśną krew, dzięki czemu stał się jeszcze bardziej okropny niż tylko maszyna do zabijania (Obcy), dlatego głęboko w nas tkwi przekonanie, że narażenie na działanie kwasu jest czymś bardzo złym. Gdyby „obcych” napełniono kwasem fluorowo-antymonowym, nie tylko wpadliby głęboko w podłogę, ale opary wydobywające się z ich ciał zabiłyby wszystko wokół nich. Kwas ten jest 21019 razy silniejszy niż kwas siarkowy i może przenikać przez szkło. I może eksplodować, jeśli dodasz wodę. Podczas jego reakcji uwalniają się toksyczne opary, które mogą zabić każdego w pomieszczeniu.
6. Najbardziej wybuchowy materiał wybuchowy
Tak naprawdę miejsce to zajmują obecnie dwa komponenty: HMX i heptanitrokuban. Heptanitrokuban występuje głównie w laboratoriach i jest podobny do HMX, ale ma gęstszą strukturę krystaliczną, która niesie ze sobą większy potencjał zniszczenia. Z drugiej strony HMX występuje w wystarczająco dużych ilościach, że może zagrozić istnieniu fizycznemu. Stosowany jest w paliwie stałym do rakiet, a nawet w detonatorach broni nuklearnej. I to ostatnie jest najgorsze, bo pomimo tego, jak łatwo dzieje się to na filmach, rozpoczęcie reakcji rozszczepienia/fuzji, w wyniku której powstają jasno świecące chmury nuklearne wyglądające jak grzyby, nie jest łatwym zadaniem, ale HMX radzi sobie z tym doskonale.
7. Najbardziej radioaktywna substancja
Skoro już mowa o promieniowaniu, warto wspomnieć, że świecące na zielono pręty „plutonowe” pokazane w „Simpsonach” to tylko fikcja. To, że coś jest radioaktywne, nie znaczy, że świeci. Warto o tym wspomnieć, ponieważ polon-210 jest tak radioaktywny, że świeci na niebiesko. Były radziecki szpieg Aleksander Litwinienko został wprowadzony w błąd i wkrótce potem zmarł na raka. Nie jest to coś, z czego chcesz żartować; poświata jest spowodowana promieniowaniem powietrza wokół materiału i w rzeczywistości otaczające go przedmioty mogą się nagrzewać. Kiedy mówimy „promieniowanie”, mamy na myśli na przykład reaktor jądrowy lub eksplozję, podczas której faktycznie zachodzi reakcja rozszczepienia. Jest to jedynie uwolnienie zjonizowanych cząstek, a nie niekontrolowany podział atomów.
8. Najcięższa substancja
Jeśli sądziłeś, że najcięższą substancją na Ziemi są diamenty, było to dobre, ale niedokładne przypuszczenie. Jest to technicznie zaprojektowany nanopręt diamentowy. W rzeczywistości jest to zbiór nanodiamentów, najmniej skompresowanej i najcięższej substancji znanej człowiekowi. Tak naprawdę nie istnieje, ale byłoby to całkiem przydatne, ponieważ oznacza, że pewnego dnia moglibyśmy pokryć nasze samochody tymi rzeczami i po prostu się ich pozbyć, gdy nastąpi kolizja pociągu (zdarzenie to nie jest realistyczne). Substancja ta została wynaleziona w Niemczech w 2005 roku i prawdopodobnie będzie stosowana w takim samym stopniu jak diamenty przemysłowe, z tą różnicą, że nowa substancja jest bardziej odporna na zużycie niż zwykłe diamenty.
9. Najbardziej magnetyczna substancja
Gdyby cewka indukcyjna była małym czarnym kawałkiem, byłaby to ta sama substancja. Substancja opracowana w 2010 roku z żelaza i azotu ma moc magnetyczną o 18% większą niż poprzedni rekordzista i jest tak silna, że zmusiła naukowców do ponownego rozważenia działania magnetyzmu. Osoba, która odkryła tę substancję, zdystansowała się od swoich badań, aby żaden inny naukowiec nie mógł odtworzyć jego pracy, ponieważ donoszono, że podobny związek został opracowany w Japonii w przeszłości w 1996 r., ale innym fizykom nie udało się go odtworzyć, więc ta substancja nie zostało oficjalnie przyjęte. Nie jest jasne, czy w takich okolicznościach japońscy fizycy powinni obiecywać wykonanie Sepuku. Jeśli uda się odtworzyć tę substancję, może to zwiastować nową erę wydajnej elektroniki i silników magnetycznych, być może o rząd wielkości zwiększonej mocy.
10. Najsilniejsza nadciekłość
Nadciekłość to stan materii (taki jak ciało stałe lub gaz), który występuje w ekstremalnych warunkach niskie temperatury, ma wysoką przewodność cieplną (każda uncja tej substancji powinna mieć dokładnie tę samą temperaturę) i nie ma lepkości. Hel-2 jest najbardziej typowym przedstawicielem. Kubek z helem-2 samoistnie uniesie się i wyleje z pojemnika. Hel-2 będzie również przeciekał przez inne materiały stałe, ponieważ całkowity brak tarcia pozwala mu przepływać przez inne niewidoczne otwory, przez które nie wyciekałby zwykły hel (lub woda). Hel-2 nie wchodzi w swój właściwy stan pod numerem 1, jakby miał zdolność samodzielnego działania, choć jest też najefektywniejszym przewodnikiem ciepła na Ziemi, kilkaset razy lepszym od miedzi. Ciepło przemieszcza się przez Hel-2 tak szybko, że rozchodzi się falami, podobnie jak dźwięk (znany właściwie jako „drugi dźwięk”), a nie jest rozpraszany, gdzie po prostu przemieszcza się z jednej cząsteczki do drugiej. Nawiasem mówiąc, siły kontrolujące zdolność helu-2 do pełzania wzdłuż ściany nazywane są „trzecim dźwiękiem”. Jest mało prawdopodobne, że dostaniesz coś bardziej ekstremalnego niż substancja wymagająca zdefiniowania 2 nowych rodzajów dźwięku.
