вечен, загадъчна, пространство, материал на бъдещето - всички тези и много други епитети, възложени на различните източници на титан.История на откриването на този метал не е тривиален: в същото време над избрания елемент в чист вид работи няколко учени.Процесът на изучаване на физичните и химичните свойства и определянето на областите на прилагането му не е завършен днес.Titanium - металът на бъдещето, своето място в живота на човека все още не е напълно определено, като съвременни изследователи огромно поле за творчество и научните изследвания.
Feature
химичен елемент титан (Titanium) е определен в периодичната таблица на Менделеев на символ Ti.Намира се в страничната подгрупата Група IV на четвъртия период и има сериен номер 22. просто вещество от титан - метална бяло-сребрист цвят, светлина и издръжлив.Електронната конфигурация на атом има следната структура: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Следователно, титанов има няколко възможни окисление 2, 3, 4, в най-стабилни съединения това е четиривалентен.
Titanium - сплав или метал?
Въпросът е от интерес за много хора.През 1910 г., американски химик Hunter е първият чист титан.Metal съдържа само 1% от примеси, но количеството е незначително, и се оказа, прави невъзможно по-нататъшно изучаване свойствата му.Пластичността на този материал се постига tolkopod високи температури, при нормални условия (стайна температура), като пробата е твърде крехка.В действителност, този артикул не е заинтересованите учени, тъй като перспективите за неговото използване изглеждаха прекалено неясни.Сложността на получаването и разследването на по-нататъшно намаляване на потенциала на неговото прилагане.Само през 1925 г., химици от Холандия J. де Бур и А. ван Arkel получени метал титан, свойствата на които са привлекли вниманието на инженерите и дизайнерите по целия свят.Историята на изследването на този елемент започва с 1,790, по това време, паралелно, независимо един от друг, двамата учени отворен титан като елемент.Всеки от тях получава съединение (оксид) агент, не разкрива на метала в най-чистата му форма.Titanium се смята откривателят на английски монах минералог Уилям Грегор.На територията на енорията му, разположен в югозападната част на Англия, един млад учен започва да изучава черна долина пясък Menakena.Резултатите от експериментите с избора на магнит е брилянтни зърна, което е съединение на титан.В същото време немски химик Martin Heinrich Klaproth идентифицирани новото вещество от минерална рутил.През 1797, той също се оказа, че отворените паралелни елементи са сходни.Титаниевият диоксид повече от един век, е загадка за много химици за получаване на чист метал не е било възможно дори Берцелиус.Най-новите технологии на ХХ век значително ускоряват процеса на изучаване на посочения елемент и идентифицирани първоначални области на неговото използване.В същото време разширяване на обхвата на времето.Ограничават обхвата на неговата сложност на процеса може да произвежда само вещество като чист титан.Цената на метални сплави и достатъчно висока, така че днес той не може да измести традиционното желязо и алуминий.
произход на името
Menakin - първото име от титан, който е бил използван до 1795.Това означава, че в рамките на териториалната юрисдикция, наречена новият елемент W. Григорий.Martin Klaproth възлага елемент през 1797 името "Титан".По време на своите френски колеги, водени от доста влиятелна химик Лавоазие AL предложи да се обадя на новооткритите веществото в съответствие с техните основни свойства.Немски учен не са съгласни с този подход, той с основание смята, че фазата на откритието е доста трудно да се определят всички характеристики, специфични за веществото и да бъдат отразени в заглавието.Въпреки това, ние трябва да признаем, че избрана от потребителя Klaproth мандат е изцяло в съответствие с метала - той многократно е подчертавал, съвременните учени.Съществуват две основни теории за Titan име.Metal може да бъде определен в чест на кралица Титания елфически (Character германската митология).Това име е символ едновременно лекота и издръжливост.Повечето учени са склонни да използват гръцката митология, в която титаните са наречени синове на силните на богинята на земята Гея.Тази версия се казва в името на по-рано е отворен елемент - уран.
бъдеш в природата
на метали, които технически са на стойност за хората, титанов заема четвърто място в степента на земната кора.Голям дял в природата се характеризират само желязо, магнезий и алуминий.Най-големият наблюдаваното в съдържанието на титан, базалт черупки, малко по-малко, отколкото е в слой от гранит.В морето на водното съдържание на веществото е ниска - около 0.001 мг / л.Химически елемент титан е доста активна, толкова чист, че не може да се намери.В повечето случаи, той присъства в съединенията с кислорода, което е на четвърта валентност.Размерът на титанови минерали варира 63-75 (от различни източници), а на настоящия етап на изследванията, учените продължават да откриват нови форми на съединенията му.За практическо използване, най-важните са следните минерали:
- илменит (FeTiO3).
- Рутил (TiO2).
- титанит (CaTiSiO5).
- перовскитен (CaTiO3).
- Titanomagnetite (FeTiO3 + Fe3O4) и така нататък. D.
Всички съществуващи титан-съдържащи руди е разделена на алувиални и основно.Този елемент е слаб мигрант, той може да пътува само под формата на камъни или преместване отелване кални дънните видове.В биосферата, най-голямо количество титан, съдържащ се в водорасли.Представителите на сухоземната фауна елемент се натрупва в тъканите на тръбата, на косата.За човешкото тяло се характеризира с наличието на титан в далака, надбъбречните жлези, плацентата, щитовидната жлеза.
физични свойства
Титан - оцветен метал с сребристо-бял на цвят, изглежда като стомана.При 0 0 ° има плътност от 4,517 г / см3.Веществото има ниско специфично тегло, което е типично за алкалните метали (кадмий, натрий, литий, цезиев).Плътност титанов заема междинно положение между желязото и алуминия, а нейното изпълнение е по-висока от тази на двата елемента.Основните свойства на металите, които се вземат предвид при определяне на обхвата на прилагането им, са на провлачване и твърдост.Титанов е по-силна от алуминий 12 пъти, желязо и мед - 4 пъти, докато е много по-лесно.Пластичността на чисто вещество и неговата граница добив позволи обработка при високи и ниски температурни стойности, като в случай на други метали, т. Е. С нитове, коване, заваряване, при търкаляне.Отличителните характеристики на титан - ниската топлопроводимост и по този начин, тези свойства се запазват при повишени температури до 500 0 ° С.Магнитното поле се парамагнитен титанов елемент, не е привлечен като желязо и не се изхвърля като мед.Много висока производителност антикорозионно при тежки условия и механични въздействия са уникални.Повече от 10 години е в морската вода не се променя външния вид и състав на титанови плочи.Iron в този случай ще бъде напълно унищожена от корозия.
Термодинамични свойства на титанов
- Плътност (при нормални условия) е 4,54 гр / cm3.
- атомна брой - 22.
- Група Метали - огнеупорни, лесни.
- атомна маса от титан - 47.0.
- Точка на кипене (0 ° С) - 3260.
- моларен обем cm3 / мол - 10.6.
- точка на топене от титан (0 ° С) - 1668.
- Специфична топлина на изпарение (кДж / мол) - 422,6.
- електрическо съпротивление (при 20 0 C) Ohm * cm * 10-6 - 45.
химични свойства
повишена устойчивост на корозия елемент, поради образуването на повърхността на малкия оксид филм.Тя не позволява (при нормални условия) химична реакция с газове (кислород, водород), намиращи се в околната атмосфера на такива елементи, като титанов метал.Свойствата му варират под влияние на температурата.С увеличаване му до 600 0 ° появи реакция между кислород, при което се образува титанов оксид (TiO2).В случай на поглъщане на газове в атмосферата се образува нестабилни съединения, които нямат практическо използване за тази причина заваряване и топене на титана, произведени във вакуума.Обратима реакция е разтварянето на водород в метала, тя се появява по-активен при по-високи температури (0 ° С и 400 по-горе).Титан, особено на фини частици (тънка пластина или тел), се изгаря в атмосфера на азот.Химическата реакция между възможно само при температура 0 ° С 700, като по този начин се образува нитрид калай.С много метали образуват висока твърдост сплави често легиращ елемент.Реакцията с халогени (хром, бром, йод) влиза само в присъствието на катализатор (висока температура) и при взаимодействие със сухо вещество.Това произвежда много солидна огнеупорни сплави.С разтвори на повечето основи и киселини, титанов химически активни, изключение е концентрирана сярна (с продължително кипене), флуороводородна, горещ органичен (мравчена киселина, оксалова киселина).
депозити
най-често срещаните в природата илменита руда - своите резерви, се оценяват на 800 милиона тона.Депозитите на рутил депозити са много по-скромни, но общият обем - при запазване на растежа на производството - следва да предоставят на човечеството през следващите 120 години, метал като титан.Цената на крайния продукт зависи от търсенето и увеличаване технологичността, но средно варира от 1200 до 1800 рубли. / Кг.С непрекъснатите техническите подобрения, значително намалява разходите за всички производствени процеси в техните навременни ъпгрейди.Най-големите резерви на титан руда, Китай и Русия имат също минерална основа са Япония, Южна Африка, Австралия, Казахстан, Индия, Южна Корея, Украйна, Цейлон.Депозити на различни обеми на производство и проценти от титан руда, геоложки проучвания продължават постоянно, което прави възможно да се предположи, намаляване на пазарната стойност на метала и неговото по-широко приложение.Русия е най-големият производител на титан.
Първи
за производство на титанов се използва най-често си диоксид, съдържащ минимално количество примеси.Той се получава чрез обогатяване илменит концентрати или рутил руди.Електрическата пещ топлинна обработка на рудата се появява което е съпроводено с образуването на желязо и отделяне на шлаката, съдържаща титаниев оксид.Сулфат или хлорид метод се използва за лечение на желязо без фракции.Titanium оксид е сив прах (вж. Снимка).Titanium метал, получен чрез преработка си фаза.
Първата фаза е процесът на изпичане и кокс шлака, с експозиция на хлорни изпарения.Полученото намалява TiCl4 с магнезиев или натриев при температура 0 ° С 850.Titanium гъба (пореста слята маса), в резултат на химическа реакция, пречистена или претопени на кюлчета.В зависимост от допълнителни употреби на образуван от метални сплави или чист (замърсители се отстраняват чрез нагряване до 1000 0 C).За производството на вещества, с дял от 0,01% примеси, използвани йодид метод.Тя се основава на процеса на изпаряване на титан гъба предварително обработен с халоген, неговите пари.
Applications
точка на топене от титан е достатъчно висока, че лекотата на метала е безценен възползват от нея, използвайки като структурен материал.Ето защо, той намира голямо приложение в корабостроителния сектор, авиационната индустрия, производството на ракети, химическо производство.Титанов често се използва като добавка в различни сплави, които показват подобрени характеристики на устойчивост на топлина и твърдост.Висока корозионна устойчивост и способността да издържат на най-агресивните среди правят този метал е незаменим за химическата промишленост.Титан (сплави), произведени тръби, резервоари, клапани, филтри, използвани за дестилация и транспортиране на киселини и други химически активни вещества.Той претендира да създаде устройства, работещи при повишена производителност температура.Съединения на титан, използвани за производството на трайни режещи инструменти, бои, пластмаси и хартия, хирургически инструменти, импланти, бижута, декоративни материали, използвани в хранително-вкусовата промишленост.Всички области на трудно да се опише.Съвременната медицина за пълна биологична безопасност често използва метал титан.Цена - това е единственият фактор, който влияе е широчината на прилагане на този елемент.Справедливостта е твърдението, че титанът - материал на бъдещето, който се учи човечеството навлиза в нов етап на развитие.
