stanford-oval/wikipedia huggingface dataset:
Kim loại nặng

Tinh thể osmi, một kim loại nặng có khối lượng riêng lớn gấp hai lần chì
Kim loại nặng (tiếng Anh: heavy metal) thường được định nghĩa là kim loại có khối lượng riêng, khối lượng nguyên tử hoặc số hiệu nguyên tử lớn. Tiêu chí phân loại cụ thể, cũng như việc liệu có thể xếp á kim vào nhóm kim loại nặng hay không, khác nhau tùy thuộc vào tác giả và phạm vi áp dụng. Ví dụ, trong luyện kim, một kim loại nặng có thể được xác định dựa vào khối lượng riêng, trong khi tiêu chí phân loại trong vật lý có thể là số hiệu nguyên tử, còn ở hóa học, người ta thường chú ý đến tính chất hóa học của kim loại đó. Một số cách định nghĩa khác cũng đã được công bố, nhưng hiện chưa có cách nào trong số đó được chấp nhận rộng rãi. Các cách định nghĩa trong bài viết dưới đây bao hàm tối đa 96 trong 118 nguyên tố hóa học đã biết; chỉ có thủy ngân, chì và bismuth thỏa mãn tất cả các tiêu chí trong đó. Mặc dù chưa có sự thống nhất về mặt khái niệm, nhưng thuật ngữ "kim loại nặng" vẫn được dùng phổ biến trong khoa học. Khối lượng riêng từ 5 g/cm3 trở lên đôi lúc được xem là một tiêu chí thường dùng, và đây cũng là tiêu chí sẽ được áp dụng trong phần dưới của bài viết này.
Những kim loại mà người ta đã biết sớm nhất—kim loại thường gặp như sắt, đồng, thiếc và kim loại quý như bạc, vàng và platin—đều là kim loại nặng. Từ năm 1809 trở đi, các kim loại nhẹ như magnesi, nhôm và titani lần lượt được phát hiện, cùng với một số kim loại nặng ít gặp hơn như gali, thali và hafni.
Một số kim loại nặng đóng vai trò là chất dinh dưỡng thiết yếu (điển hình như sắt, cobalt và kẽm), hoặc tương đối vô hại (như rutheni, bạc và indi), nhưng có thể gây độc ở lượng lớn hơn hoặc ở một số dạng nhất định. Các kim loại nặng khác như cadmi, thủy ngân và chì có độc tính cao. Một số nguồn tiềm ẩn nguy cơ gây ngộ độc kim loại nặng bao gồm chất thải từ mỏ khai thác, đuôi quặng, chất thải công nghiệp, dòng chảy mặt, phơi nhiễm nghề nghiệp, sơn và gỗ chế biến.
Cần chú ý kỹ khi khảo sát tính chất vật lý và hóa học của kim loại nặng, do tính chất của các kim loại liên quan không phải lúc nào cũng được xác định một cách thống nhất. Ngoài việc có khối lượng riêng tương đối lớn, kim loại nặng thường có khả năng phản ứng thấp hơn kim loại nhẹ và có số lượng hợp chất sulfide và hydroxide tan ít hơn nhiều. Mặc dù có thể dễ dàng phân biệt một kim loại nặng như wolfram với một kim loại nhẹ như natri, nhưng một vài kim loại nặng như kẽm, thủy ngân và chì có một số tính chất đặc trưng của kim loại nhẹ, trong khi một vài kim loại nhẹ như beryli, scandi và titani có một số tính chất đặc trưng của kim loại nặng.
Kim loại nặng tương đối hiếm trên vỏ Trái Đất nhưng vẫn xuất hiện trong nhiều khía cạnh của đời sống. Một số ứng dụng của chúng bao gồm trong gậy đánh golf, ô tô, chất sát trùng, lò nướng tự làm sạch, chất dẻo, tấm quang năng, điện thoại di động và máy gia tốc hạt.
Định nghĩa > Danh sách kim loại nặng theo khối lượng riêng

Khối lượng riêng từ 5 g/cm3 trở lên đôi lúc được xem là yếu tố xác định kim loại nặng thường dùng, và do hiện vẫn chưa có cách định nghĩa thống nhất, nên tiêu chí này được sử dụng để thiết lập danh sách và (nếu không nói gì thêm) sẽ là tiêu chí định hướng cho phần còn lại của bài viết. Á kim đáp ứng các tiêu chí áp dụng—chẳng hạn như arsenic và antimon—đôi khi được xếp vào nhóm kim loại nặng, đặc biệt trong hóa học môi trường như trường hợp ở đây. Seleni (khối lượng riêng 4,8 g/cm3) cũng được liệt kê trong danh sách. Nó có khối lượng riêng thấp một chút so với tiêu chí đặt ra và thỉnh thoảng được phân loại là á kim, nhưng có tính chất hóa học trong nước tương đồng ở một số phương diện với arsenic và antimon. Một số kim loại khác vốn đôi khi được xếp vào nhóm kim loại "nặng", như beryli (khối lượng riêng 1,8 g/cm3), nhôm (2,7 g/cm3), calci (1,55 g/cm3), và bari (3,6 g/cm3) trong trường hợp này sẽ được xem là kim loại nhẹ và nói chung sẽ không được khảo sát thêm nữa.
Nguồn gốc và sử dụng thuật ngữ

Độ nặng của các kim loại thiên nhiên như vàng, đồng và sắt có thể đã được nhận thấy từ thời tiền sử và từ đó dẫn đến những nỗ lực đầu tiên để chế tạo đồ trang trí, công cụ và vũ khí bằng kim loại nhờ tính dễ uốn của chúng. Tất cả các kim loại được tìm thấy từ thời điểm đó cho đến năm 1809 đều có khối lượng riêng tương đối lớn; độ nặng của chúng được xem là một tiêu chí phân loại độc nhất.
Từ năm 1809 trở đi, những kim loại nhẹ như natri, kali và stronti bắt đầu lần lượt được phân lập thành công. Khối lượng riêng thấp của chúng đã thách thức những hiểu biết thông thường trước đây và người ta đã đề xuất gọi tên chúng là á kim (metalloid, có nghĩa là "giống với kim loại về hình thức hoặc vẻ ngoài"). Đề xuất này bị bỏ qua; các nguyên tố mới này đều được công nhận là kim loại và thuật ngữ á kim từ đó được dùng để chỉ các nguyên tố phi kim và sau này là những nguyên tố khó xác định là kim loại hay phi kim.
Thuật ngữ "kim loại nặng" được sử dụng sớm nhất là vào năm 1817, khi nhà hóa học người Đức Leopold Gmelin chia các nguyên tố thành phi kim, kim loại nhẹ và kim loại nặng. Kim loại nhẹ có khối lượng riêng 0,860–5 g/cm3; kim loại nặng 5,308–22,000. Thuật ngữ đó về sau gắn liền với nguyên tố có khối lượng nguyên tử lớn hoặc số hiệu nguyên tử lớn. Đôi khi nó được sử dụng thay cho thuật ngữ nguyên tố nặng. Ví dụ, khi bàn về lịch sử hóa học hạt nhân, Magee viết rằng họ Actini từng được cho là chỉ một nhóm chuyển tiếp nguyên tố nặng trong khi Seaborg và cộng sự "ưu tiên ... một dãy kim loại nặng giống đất hiếm ...". Tuy vậy, trong thiên văn học, nguyên tố nặng là bất kỳ nguyên tố nào nặng hơn hydro và heli.
Nguồn gốc và sử dụng thuật ngữ > Chỉ trích

Năm 2002, nhà độc chất học John Duffus nhìn lại những khái niệm được sử dụng trong 60 năm qua và kết luận rằng chúng đa dạng đến mức làm thuật ngữ trở nên vô nghĩa. Cùng với phát hiện trên, việc xếp một số kim loại vào nhóm kim loại nặng cũng gây tranh cãi với lý do rằng chúng quá nhẹ, có tham gia vào quá trình sinh học, hoặc hiếm khi tạo nên chất độc đối với môi trường. Một số ví dụ bao gồm scandi (quá nhẹ); vanadi đến kẽm (quá trình sinh học); rhodi, iridi và osmi (quá hiếm).
Nguồn gốc và sử dụng thuật ngữ > Tính phổ biến

Bất chấp việc mang nghĩa đáng nghi ngờ, thuật ngữ kim loại nặng vẫn xuất hiện nhiều trong các tài liệu khoa học. Một nghiên cứu năm 2010 cho thấy nó ngày càng được sử dụng nhiều hơn và dường như đã trở thành một phần của ngôn ngữ khoa học. Nó được cho là một thuật ngữ chấp nhận được nhờ tính tiện lợi và dễ dùng, miễn rằng nó phải đi kèm với một định nghĩa chặt chẽ. Trái ngược với kim loại nặng là kim loại nhẹ, mà theo ám chỉ của Hiệp hội Khoáng sản, Kim loại và Vật liệu thì bao gồm "nhôm, magnesi, beryli, titani, lithi và các kim loại hoạt động khác." Các kim loại nói trên có khối lượng riêng từ 0,534 đến 4,54 g/cm3.
Vai trò sinh học

| Nguyên tố | Miligam | Miligam |
| --- | --- | --- |
| Sắt | 4000 | 4000  |
| Kẽm | 2500 | 2500  |
| Chì | 120 | 120  |
| Đồng | 70 | 70  |
| Thiếc | 30 | 30  |
| Vanadi | 20 | 20  |
| Cadmi | 20 | 20  |
| Nickel | 15 | 15  |
| Seleni | 14 | 14  |
| Mangan | 12 | 12  |
| Khác | 200 | 200  |
| Tổng | 7000 |  |
Xem thêm: Chất khoáng (dinh dưỡng)
Một lượng nhỏ một số kim loại nặng, phần lớn ở chu kỳ 4, rất cần thiết cho một số quá trình sinh học nhất định. Chúng gồm có sắt và đồng (vận chuyển oxy và electron); cobalt (tổng hợp phức chất và trao đổi chất tế bào); kẽm (hydroxyl hóa); vanadi và mangan (điều hòa hoặc vận hành enzym); chromi (sử dụng glucose); nickel (tăng sinh tế bào); arsenic (tăng sinh trao đổi chất ở một số động vật và có thể ở người) và seleni (hoạt động chống oxy hóa và tổng hợp nội tiết tố). Chu kỳ 5 và 6 chứa ít kim loại nặng thiết yếu hơn, phù hợp với xu hướng chung rằng nguyên tố nặng hơn thường có độ phong phú thấp hơn và nguyên tố hiếm hơn thì càng ít có khả năng là chất khoáng thiết yếu. Ở chu kỳ 5, molybden là nguyên tố cần thiết để làm xúc tác cho các phản ứng oxy hóa khử; cadmi được một số loại tảo silic biển dùng với cùng mục đích trên; thiếc cần có cho sự sinh trưởng của một số loài. Ở chu kỳ 6, wolfram là nguyên tố thiết yếu cho các quá trình trao đổi chất đối với một số cổ khuẩn và vi khuẩn. Trung bình trong một cơ thể người trọng lượng 70 kg có khoảng 0,01% kim loại nặng (~7 g, tương đương với khối lượng hai hạt đậu khô, trong đó ba thành phần chính là sắt với 4 g, kẽm 2,5 g và chì 0,12 g), 2% kim loại nhẹ (~1,4 kg, khối lượng một chai rượu) và gần 98% là phi kim (phần lớn là nước).
Thiếu đi bất kỳ kim loại nặng thiết yếu nào thuộc chu kỳ 4–6 nói trên có thể làm tăng tính mẫn cảm với ngộ độc kim loại nặng (ngược lại, dùng quá nhiều có thể gây tác dụng sinh học bất lợi). Một số ít kim loại nặng vi lượng được ghi nhận có tác dụng sinh học. Gali, germani (một á kim), indi và phần lớn nguyên tố họ Lanthan có thể kích thích trao đổi chất và titani giúp đẩy mạnh sinh trưởng ở thực vật (dù không phải lúc nào cũng được xem là kim loại nặng).
Độc tính

Kim loại nặng thường được cho là có độc tính cao hoặc gây hại với môi trường. Một số thì như vậy, trong khi số khác chỉ gây độc nếu dùng quá mức hoặc dùng ở một số dạng nhất định.
Độc tính > Kim loại nặng môi trường

Chromi, arsenic, cadmi, thủy ngân và chì có khả năng gây hại cao nhất do việc được sử dụng rộng rãi, độc tính của một số kim loại trong đó dưới dạng hợp chất hoặc nguyên tố, cùng với sự phân bố rộng rãi trong môi trường. Chẳng hạn, chromi hóa trị VI có độc tính cao như hơi thủy ngân và nhiều hợp chất của thủy ngân. Năm nguyên tố trên tạo ái lực mạnh với lưu huỳnh; trong cơ thể người chúng thường liên kết, thông qua nhóm thiol (–SH), đến các enzym đóng vai trò kiểm soát tốc độ phản ứng trao đổi chất. Liên kết lưu huỳnh-kim loại tạo thành sẽ làm ức chế hoạt động bình thường của enzym liên quan, làm sức khỏe con người suy giảm, đôi khi gây tử vong. Chromi (ở dạng hóa trị VI) và arsenic là tác nhân gây ung thư; cadmi gây một căn bệnh thoái hóa xương; thủy ngân và chì làm tổn hại hệ thần kinh trung ương.
Tinh thể chromi và khối 1 cm3
Arsenic, được cất trữ kín để chống xỉn màu
Thanh cadmi và khối 1 cm3
Thủy ngân đang được đổ xuống một đĩa Petri
Chì đã oxy hóa và khối 1 cm3
Chì là tạp chất kim loại nặng phổ biến nhất. Hàm lượng chì trong môi trường nước của các quốc gia công nghiệp hóa được ước tính bằng khoảng hai đến ba lần so với thời tiền công nghiệp. Là một thành phần của tetraethyl chì, (CH3CH2)4Pb, nó được dùng rộng rãi trong xăng vào những năm 1930–1970. Mặc dù việc sử dụng xăng pha chì đã gần như bị loại bỏ tại Bắc Mỹ đến năm 1996, nhưng đất bên cạnh đường sá xây dựng trước thời điểm này vẫn còn có nồng độ chì cao. Các nghiên cứu sau này đã chứng tỏ sự tồn tại mối tương quan mang ý nghĩa thống kê giữa tỉ lệ dùng xăng pha chì với tội phạm bạo lực tại Mỹ; khi xét đến độ trễ thời gian 22 năm (đối với tuổi trung bình của tội phạm bạo lực), đường cong tỉ lệ tội phạm bạo lực hầu như đi đúng theo đường cong tỉ lệ phơi nhiễm chì.
Một số kim loại nặng khác với tính nguy hại tiềm ẩn, thường dưới dạng tạp chất môi trường gây độc, bao gồm mangan (tổn thương hệ thần kinh trung ương); cobalt và nickel (chất gây ung thư); đồng, kẽm, seleni và bạc (rối loạn nội tiết, bất thường bẩm sinh, hoặc ảnh hưởng nói chung đối với cá, thực vật, chim và các sinh vật sống dưới nước khác); thiếc, ở dạng hợp chất hữu cơ (tổn thương hệ thần kinh trung ương); antimon (được cho là chất gây ung thư); và thali (tổn thương hệ thần kinh trung ương).
Độc tính > Kim loại nặng đa lượng

Kim loại nặng thiết yếu cho sự sống có thể gây độc nếu dùng lượng quá nhiều; một số kim loại có dạng gây độc đáng chú ý. Vanadi pentoxide (V2O5) là chất gây ung thư ở động vật và gây hư hại DNA khi hít phải. Ion permanganat tím MnO–
4 là chất gây độc cho gan và thận. Ăn uống nhiều hơn 0,5 gam sắt có thể gây trụy tim; hiện tượng quá liều như vậy xảy ra phổ biến nhất ở trẻ em và có thể gây tử vong trong vòng 24 giờ. Nickel carbonyl (Ni(CO)4), ở mật độ 30 phần triệu, có khả năng gây suy hô hấp, chấn thương não và tử vong. Uống một gam đồng(II) sulfat (CuSO4) trở lên có thể gây chết, hoặc ít nhất là tổn thương nghiêm trọng đến các cơ quan nội tạng. Hấp thụ khoảng 5 miligam seleni trở lên, lớn hơn khoảng 10 lần mức nhu cầu khuyến nghị tối đa hằng ngày 0,45 miligam, gây ra độc tính mạnh; ngộ độc về lâu dài có thể gây liệt.
Độc tính > Kim loại nặng khác

Một số ít kim loại nặng không thiết yếu khác có một hoặc nhiều dạng gây độc. Các ca suy thận và tử vong đã được ghi nhận do ăn thực phẩm chức năng chứa germani (~15 đến 300 g tổng lượng tiêu thụ trong vòng hai tháng đến ba năm). Phơi nhiễm osmi tetroxide (OsO4) có thể gây tổn thương mắt vĩnh viễn, dẫn đến suy hô hấp và tử vong. Muối indi gây độc khi ăn phải với liều lượng vài miligam trở lên, ảnh hưởng đến thận, gan và tim. Cisplatin (PtCl2(NH3)2), một thuốc quan trọng dùng để tiêu diệt tế bào ung thư, cũng là chất độc đối với thận và hệ thần kinh. Hợp chất của bismuth có khả năng gây tổn thương gan nếu dùng quá liều; hợp chất urani không tan cùng với bức xạ nguy hiểm phát ra có thể gây tổn thương thận vĩnh viễn.
Độc tính > Nguồn phơi nhiễm

Kim loại nặng có thể làm suy giảm chất lượng không khí, nước và đất, kéo theo đó gây ra các vấn đề về sức khỏe ở thực vật, động vật và người, khi chúng tích tụ dần do hoạt động công nghiệp. Các nguồn kim loại nặng chủ yếu trong trường hợp này bao gồm khai thác mỏ và chất thải công nghiệp; khí thải xe cộ; pin chì-acid; phân bón; sơn; gỗ đã qua xử lý; cơ sở hạ tầng cấp nước xuống cấp; và vi nhựa trôi nổi trên các đại dương. Một số ví dụ gần đây về ô nhiễm kim loại nặng bao gồm sự xuất hiện bệnh Minamata ở Nhật Bản (1932–1968; các vụ kiện đang diễn ra tại thời điểm năm 2016); thảm họa đập Mariana ở Brazil tháng 11 năm 2015; hay nồng độ chì cao trong nước uống cấp cho người dân tại Flint, Michigan, ở vùng đông bắc nước Mỹ.
So sánh tính chất với kim loại nhẹ

Một số tính chất vật lý và hóa học chung của kim loại nhẹ và nặng được tóm tắt trong bảng dưới đây. Việc so sánh phải được thực hiện một cách cẩn trọng do các thuật ngữ kim loại nhẹ và kim loại nặng không phải lúc nào cũng được định nghĩa một cách thống nhất. Đồng thời, tính chất vật lý về độ cứng và độ bền kéo có thể khác nhau rất nhiều tùy vào độ tinh khiết, kích thước vi tinh thể và quá trình tiền xử lý.
| Tính chất vật lý | Kim loại nhẹ | Kim loại nặng |
| --- | --- | --- |
| Khối lượng riêng | Thường thấp hơn | Thường cao hơn |
| Độ cứng | Thường mềm, dễ cắt hoặc uốn cong | Hầu hết khá cứng |
| Độ giãn nở nhiệt | Đa phần lớn hơn | Đa phần nhỏ hơn |
| Nhiệt độ nóng chảy | Đa phần thấp | Thấp đến rất cao |
| Độ bền kéo | Đa số thấp hơn | Đa số cao hơn |
| Tính chất hóa học | Kim loại nhẹ | Kim loại nặng |
| Vị trí trong bảng tuần hoàn | Đa số ở nhóm 1 và 2 | Hầu hết ở nhóm 3 đến 16 |
| Độ phong phú trên vỏ Trái Đất | Cao hơn | Thấp hơn |
| Phân loại địa hóa | Ưa đá | Ưa đá hoặc ưa lưu huỳnh (Au ưa sắt) |

| Mức độ phản ứng | Cao hơn | Thấp hơn |
| Sulfide | Tan đến không tan | Cực kỳ không tan |
| Hydroxide | Tan đến không tan | Thường không tan |
| Muối | Phần lớn tạo dung dịch không màu trong nước | Phần lớn tạo dung dịch có màu trong nước |
| Phức chất | Đa số không màu | Đa số có màu |
| Vai trò sinh học | Gồm nguyên tố đa lượng (Na, Mg, K, Ca) | Gồm nguyên tố vi lượng (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo) |
Những đặc tính trên giúp chúng ta dễ dàng phân biệt một kim loại nhẹ như natri với một kim loại nặng như wolfram, nhưng sự khác biệt này không còn rõ ràng đối với những kim loại ở vùng ranh giới. Kim loại cấu trúc nhẹ như beryli, scandi và titani có một số đặc tính của kim loại nặng như nhiệt độ nóng chảy cao; kim loại nặng hậu chuyển tiếp như kẽm, cadmi và chì có một số đặc tính của kim loại nhẹ như: tương đối mềm, nhiệt độ nóng chảy thấp hơn; và chủ yếu tạo thành các phức chất không màu.
Ứng dụng

Kim loại nặng có mặt ở hầu hết khía cạnh của cuộc sống hiện đại. Sắt có thể là kim loại nặng phổ biến nhất do chiếm 90% lượng kim loại tinh chế. Platin có thể là kim loại nặng có mặt rộng rãi nhất vì nó được cho là được tìm thấy trong, hoặc sử dụng để sản xuất, 20% lượng mặt hàng tiêu dùng.
Một số ứng dụng thường gặp của kim loại nặng được dựa trên các tính chất chung của kim loại như tính dẫn điện và tính phản xạ, hoặc những đặc tính chung của kim loại nặng như khối lượng riêng và độ bền. Một số ứng dụng khác phụ thuộc vào tính chất của nguyên tố cụ thể, chẳng hạn như vai trò sinh học (là chất dinh dưỡng hoặc chất độc) hoặc một số tính chất nguyên tử cụ thể khác, bao gồm: orbital d hoặc f lấp đầy một phần (trong nhiều kim loại nặng chuyển tiếp, thuộc họ Lanthan và Actini) để tạo hợp chất có màu; khả năng để phần lớn ion kim loại nặng (như platin, ceri và bismuth) tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa khác nhau dẫn đến đóng vai trò xúc tác; orbital 3d hoặc 4f xen phủ kém (trong sắt, cobalt và nickel, hoặc kim loại nặng họ Lanthan từ europi đến thulium) gây hiệu ứng từ; số hiệu nguyên tử và mật độ electron cao làm cơ sở cho các ứng dụng khoa học hạt nhân. Những ứng dụng điển hình của kim loại nặng có thể được chia thành sáu nhóm chính dưới đây.
Ứng dụng > Ứng dụng dựa trên trọng lượng hoặc khối lượng riêng

Một số ứng dụng của kim loại nặng, bao gồm trong thể thao, kỹ thuật cơ khí, vũ khí quân sự và khoa học hạt nhân được dựa trên khối lượng riêng tương đối lớn của chúng. Trong lặn dưới nước, chì được dùng làm vật dằn; trong đua ngựa có chấp, mỗi con ngựa phải mang theo vật nặng bằng chì với khối lượng xác định dựa vào nhiều yếu tố bao gồm thành tích trước đây để đảm bảo tính công bằng. Trong golf, chi tiết chèn làm bằng wolfram, đồng hoặc đồng thau trong gậy đường bóng làm hạ trọng tâm của gậy xuống, giúp người chơi dễ dàng đưa bóng lên trời; bóng golf với lõi bằng wolfram được cho là có đặc tính bay tốt hơn. Trong câu cá bằng ruồi, dây câu chìm có một lớp phủ PVC bao bằng bột wolfram để nó chìm với tốc độ cần thiết. Đối với thể thao điền kinh trong sân vận động, quả cầu thép dùng trong môn ném búa và đẩy tạ được làm đầy bằng chì nhằm đạt trọng lượng tối thiểu quy định theo luật quốc tế. Wolfram trước đây từng được sử dụng trong búa ném ít nhất đến năm 1980; kích thước tối thiểu của quả cầu được nâng lên vào năm 1981 nhằm loại bỏ sự cần thiết phải dùng một kim loại đắt đỏ (chi phí gấp ba lần các loại búa ném khác) vốn không có sẵn ở tất cả các nước. Búa ném bằng wolfram nặng đến mức đâm quá sâu vào mặt cỏ.
Trong kỹ thuật cơ khí, kim loại nặng được dùng làm vật dằn trong tàu thuyền, máy bay và xe cơ giới; hoặc trong vật nặng cân bằng ở bánh xe và trục khuỷu, con quay hồi chuyển và thiết bị đẩy (chân vịt tàu, cánh quạt máy bay), và khớp ly hợp ly tâm, trong điều kiện cần trọng lượng tối đa ở không gian tối thiểu (chẳng hạn như trong bộ máy đồng hồ).
Khối lượng riêng của đạn càng lớn, độ hữu hiệu của nó khi xuyên qua tấm bọc thép càng cao... Os, Ir, Pt và Re... có giá đắt... U là sự kết hợp hấp dẫn giữa khối lượng riêng lớn, chi phí hợp lý và độ bền chống gãy cao.
AM Russell và KL Lee
Structure–property relations
in nonferrous metals (2005, tr. 16)
Về mặt vũ khí quân sự, wolfram hoặc urani được sử dụng trong bảo vệ phương tiện quân sự và đạn mũi tên xuyên, cũng như trong vũ khí hạt nhân để tăng hiệu suất (qua phản xạ neutron và làm chậm quá trình giãn nở của vật liệu phản ứng trong giây lát). Vào những năm 1970, tantal được phát hiện có hiệu suất cao hơn đồng trong lượng nổ lõm và lõi xuyên giáp nổ tạo hình (EFP) do khối lượng riêng cao hơn giúp tập trung lực lớn hơn, cùng khả năng biến dạng tốt hơn. Kim loại nặng ít độc như đồng, thiếc, wolfram và bismuth và có thể có mangan (cùng với bor, một á kim), đã thay thế chì và antimon trong đạn xanh do một số quân đội sử dụng và trong một số loại đạn dược bắn tiêu khiển. Đã có những nghi ngờ được đặt ra về độ an toàn (hoặc độ thân thiện với môi trường) của wolfram.

Do vật liệu có khối lượng riêng lớn hấp thụ nhiều phóng xạ hơn, nên kim loại nặng có vai trò quan trọng trong bảo vệ phóng xạ và chuẩn trực tia phóng xạ trong máy gia tốc hạt tuyến tính và trong trị liệu bức xạ.
Ứng dụng > Ứng dụng dựa trên độ bền

Độ bền của các kim loại nặng như chromi, sắt, nickel, đồng, kẽm, molybden, thiếc, wolfram và chì cùng các hợp kim của chúng đã mang lại tính hữu dụng cho việc sản xuất nhiều sản phẩm như công cụ, máy móc, đồ gia dụng, dụng cụ nhà bếp, đường ống, đường ray, công trình xây dựng và cầu đường, ô tô, khóa, đồ nội thất, tàu thuyền, máy bay, tiền đúc và đồ trang sức. Chúng còn là phụ gia hợp kim để tăng cường cho tính chất của các kim loại khác. Trong 24 nguyên tố có trong tiền đúc được lưu hành trên thế giới, chỉ có carbon và nhôm không phải là kim loại nặng. Vàng, bạc và platin được dùng trong trang sức; tương tự đối với (chẳng hạn) nickel, đồng, indi và cobalt trong vàng màu. Trang sức giá rẻ và đồ chơi trẻ em có thể được làm (đến một mức nhất định) bằng kim loại nặng như chromi, nickel, cadmi hoặc chì.
Đồng, kẽm, thiếc và chì là những kim loại yếu hơn về mặt cơ học nhưng có đặc tính chống ăn mòn hữu ích. Dù mỗi kim loại trong số này sẽ phản ứng với không khí, nhưng lớp màng thu được gồm nhiều muối đồng, kẽm carbonat, thiếc oxide, hoặc hỗn hợp chì oxide, carbonat và sulfat, sẽ tạo ra những đặc tính bảo vệ có ích. Đồng và chì do đó được dùng làm vật liệu mái nhà chẳng hạn; kẽm đóng vai trò là chất chống ăn mòn trong thép mạ kẽm; và thiếc có vai trò tương tự trong lon thiếc.
Khả năng gia công và chống ăn mòn của sắt và chromi tăng lên bằng cách thêm gadolini; tính chống rão của nickel được cải thiện khi cho thêm thori. Teluri được thêm vào hợp kim đồng và thép để cải thiện khả năng gia công; vào chì để giúp nó cứng hơn và bền hơn với acid.
Ứng dụng > Sinh học và hóa học

Người ta đã biết tác dụng diệt khuẩn của một số kim loại nặng từ thời cổ đại. Platin, osmi, đồng, rutheni và các kim loại nặng khác (bao gồm arsenic) đã được ứng dụng hoặc cho thấy tiềm năng trong các liệu pháp điều trị ung thư. Antimon (chống sinh vật nguyên sinh), bismuth (chống loét), vàng (chống viêm khớp) và sắt (chống sốt rét) cũng rất quan trọng trong y học. Đồng, kẽm, bạc, vàng hoặc thủy ngân đều có trong các dạng chất sát trùng; một lượng nhỏ một số kim loại nặng được dùng để kiểm soát sự sinh trưởng của tảo trong tháp giải nhiệt chẳng hạn. Tùy vào mục đích sử dụng làm phân bón hoặc chất diệt khuẩn, sản phẩm nông hóa học có thể chứa các kim loại nặng như chromi, cobalt, nickel, đồng, kẽm, arsenic, cadmi, thủy ngân hoặc chì.
Một vài kim loại nặng được dùng làm xúc tác trong xử lý nhiên liệu (ví dụ như rheni), sản xuất cao su và sợi tổng hợp (bismuth), thiết bị kiểm soát khí thải (paladi) và trong lò nướng tự làm sạch (ceri(IV) oxide ở thành lò giúp oxy hóa bã thực phẩm gốc carbon). Kim loại nặng còn tạo thành xà phòng không tan dùng trong mỡ bôi trơn, chất làm khô sơn và thuốc diệt nấm (ngoại trừ lithi, kim loại kiềm và ion amoni tạo thành xà phòng tan).
Ứng dụng > Tạo màu và quang học

Màu của thủy tinh, men gốm, sơn, chất màu và chất dẻo thường được tạo ra khi thêm kim loại nặng (hoặc hợp chất của chúng) như chromi, mangan, cobalt, đồng, kẽm, seleni, zirconi, molybden, bạc, thiếc, praseodymi, neodymi, erbi, wolfram, iridi, vàng, chì hoặc urani. Mực xăm có thể chứa các kim loại nặng như chromi, cobalt, nickel và đồng. Độ phản xạ cao của một số kim loại nặng đóng vai trò quan trọng trong chế tạo gương, bao gồm dụng cụ thiên văn chính xác cao. Chóa đèn pha được dựa trên độ phản xạ cực tốt của một màng mỏng rhodi.