Titanium - metallet.

evige, mystiske, rum, fremtidens materiale - alle disse og mange andre skældsord tildelt de forskellige kilder til titan.Historie opdagelsen af ​​dette metal var ikke trivielt: samtidig over valgte element i sin rene form arbejdede flere forskere.Processen med at studere de fysiske og kemiske egenskaber og identifikation af områder af dens anvendelse er ikke færdig i dag.Titanium - metallet i fremtiden, dens plads i menneskets liv endnu ikke fuldt ud defineret, hvilket giver moderne forskere et stort spillerum for kreativitet og forskning.

Feature

grundstof titan (Titanium) er udpeget i det periodiske system af Mendeleev symbol Ti.Beliggende i den side undergruppe af gruppe IV i den fjerde periode og har et serienummer 22. Den enkle stof af titanium - metal hvid-sølv farve, let og holdbar.Den elektroniske udformning af atomet har følgende struktur: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Følgelig titanium har flere mulige oxidationstrin 2, 3, 4, i de mest stabile forbindelser er det tetravalente.

Titanium - legering eller metal?

Spørgsmålet af interesse for mange.I 1910, amerikansk kemiker Hunter var den første ren titanium.Metal indeholdt kun 1% af urenheder, men mængden er ubetydelig, og det viste sig gjorde det umuligt at undersøge yderligere dets egenskaber.Duktilitet af dette materiale blev opnået tolkopod høje temperaturer, under normale forhold (stuetemperatur), prøven var for skrøbeligt.I virkeligheden er dette punkt ikke interesserede forskere, da udsigterne for dets anvendelse virkede for vag.Kompleksiteten i at opnå og undersøge yderligere reduceret potentialet i dens anvendelse.Kun i 1925, kemikere fra Holland J. de Boer og A. van Arkel modtog titan metal, hvis egenskaber har tiltrukket sig opmærksomhed fra ingeniører og designere i hele verden.Historien om undersøgelsen af ​​dette element begynder med 1790 på dette tidspunkt, parallelt, uafhængigt af hinanden, de to forskere åbne titanium som et element.Hver af dem modtager en forbindelse (oxid) agent, ikke at identificere metal i sin reneste form.Titanium betragtes som opdageren af ​​den engelske munk mineralog William Gregor.På det område af sit sogn, som ligger i den sydvestlige del af England, en ung videnskabsmand begyndte at studere sort sand dalen Menakena.Resultaterne af forsøg med valg magneten var strålende korn, som er en forbindelse af titan.Samtidig tyske kemiker Martin Heinrich Klaproth identificeret det nye stof fra mineralet rutil.I 1797, han viste sig også, at åbne parallelle elementer er ens.Titandioxid over et århundrede, er et mysterium for mange kemikere for at opnå rent metal ikke var muligt selv Berzelius.Nyeste teknologier af det XX århundrede i høj grad fremskyndet processen med at studere elementet og identificeret de første områder inden for dens brug.Samtidig udvider anvendelsesområdet for tiden.Begrænse omfanget af dens kompleksitet af processen kan kun producere et stof, såsom ren titanium.Prisen på metallegeringer og høj nok, så i dag kan han ikke fortrænge den traditionelle jern og aluminium.

oprindelsen af ​​navnet

Menakin - det første navn af titanium, som blev brugt indtil 1795.Det vil sige, i den retskreds, kaldet det nye element W. Gregory.Martin Klaproth tildeler element i 1797 navnet "Titan".På tidspunktet for hans franske kolleger, ledet af ganske indflydelsesrige kemiker AL Lavoisier tilbyde at kalde den nyopdagede stof i overensstemmelse med deres grundlæggende egenskaber.Tysk videnskabsmand var ikke enig i denne fremgangsmåde, han med rette mente, at opdagelsen fase er ganske vanskeligt at definere alle de egenskaber, som er særlige for stoffet og blive afspejlet i titlen.Men vi bør erkende, at brugeren valgte Klaproth sigt er helt på linje med metallet - det har gentagne gange understreget de moderne videnskabsmænd.Der er to primære teorier om navnet Titan.Metal kunne udpeges til ære for den elven dronning Titania (Character germanske mytologi).Dette navn symboliserer både lethed og holdbarhed sagen.De fleste forskere er tilbøjelige til at bruge den græske mytologi, hvor Titans blev kaldt sønner af den mægtige jordens gudinde Gaia.Denne version siger navnet på den tidligere åbne element - uran.

At være i naturen

af metaller, der teknisk set er af værdi for mennesker, titan indtager fjerdepladsen i omfanget af jordskorpen.Stor andel i naturen er karakteriseret kun jern, magnesium og aluminium.Den største observeret i titanindhold på basalt shell, lidt mindre end det i et lag af granit.I havet indhold af stoffet vandet er lavt - ca. 0,001 mg / l.Grundstof titanium er meget aktive, så rent, at det ikke kan findes.I de fleste tilfælde er det til stede i forbindelserne med oxygen, har således en valens på fire.Mængden af ​​titanium mineraler varierer fra 63 til 75 (fra forskellige kilder), mens i den nuværende fase af forskningen, forskerne fortsat opdage nye former for forbindelser.Til praktisk brug, er den vigtigste følgende mineraler:

1. Ilmenit (FeTiO3).
2. Rutil (TiO2).
3. titanite (CaTiSiO5).
4. Perovskite (CaTiO3).
5. titanomagnetitgrundmassen (FeTiO3 + Fe3O4) og så videre. D.

Alle eksisterende titanholdig malm er opdelt i alluviale og grundlæggende.Dette element er en svag migrant, han kan kun rejse i form af sten eller flytte kælvende mudrede bund arter.I biosfæren, den største mængde af titan indeholdt i alger.Repræsentanterne for det terrestriske fauna element ophobes i væv af horn, hår.For det menneskelige legeme, kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​titan i milten, binyrerne, placenta, thyroid.

fysiske egenskaber

Titanium - farvet metal med sølvfarvede-hvid farve, ligner stål.0C har ved 0 en densitet på 4,517 g / cm3.Stoffet har en lav massefylde, som er typisk for alkalimetaller (cadmium, natrium, lithium, cæsium).Density titanium indtager en mellemposition mellem jern og aluminium, mens dens resultater er højere end for begge elementer.De vigtigste egenskaber af metaller, som tages i betragtning ved fastlæggelsen af ​​anvendelsesområdet for deres ansøgning, er udbyttet styrke og hårdhed.Titanium er stærkere end aluminium 12 gange, jern og kobber - 4 gange, mens det er meget lettere.Duktilitet det rene stof og dets flydespændingen tillader bearbejdning ved høje og lave temperaturer værdier, som i tilfældet med andre metaller, t. E. ved nitning, smedning, svejsning, valsning.Den tydeligt kendetegn ved titanium - den lave varmeledningsevne og således er disse egenskaber bevares ved forhøjede temperaturer op til 500 0C.Magnetfeltet er paramagnetiske titanium element, er det ikke tiltrukket jern, og ikke er skubbet ud som kobber.Meget høj anti-korrosion ydeevne i barske miljøer og mekaniske påvirkninger er unikke.Mere end 10 år for at være i havet vand ikke ændrer udseende og sammensætning af titanium plader.Jern i dette tilfælde ville være helt ødelagt af korrosion.

termodynamiske egenskaber af titanium

1. Density (under normale forhold) er 4,54 g / cm3.
2. Atomnummer - 22.
3. Group Metaller - ildfaste, let.
4. atommasse af titanium - 47,0.
5. Kogepunkt (0C) - 3260.
6. molære volumen cm3 / mol - 10.6.
7. smeltepunkt af titanium (0C) - 1668.
8. Specifik fordampningsvarme (kJ / mol) - 422,6.
9. elektriske resistivitet (ved 20 0 C) Ohm * cm * 10-6 - 45.

kemiske egenskaber

øget korrosionsbestandighed element på grund af dannelsen på overfladen af ​​den lille oxidfilm.Det forhindrer (under normale betingelser) kemisk reaktion med gasser (oxygen, hydrogen) placeret i den omgivende atmosfære i sådanne elementer som titanium metal.Dens egenskaber varierer under indflydelse af temperaturen.Med sin stigning op til 600 0C sker reaktion mellem oxygen, hvorved der dannes en titanoxid (TiO2).I tilfælde af absorptionen af ​​atmosfæriske gasser dannes skrøbelige forbindelser, der ikke har nogen praktisk anvendelse af denne grund svejsning og smeltning af titanium produceres i vakuum.Reversibel reaktion er opløsningen af ​​hydrogen i metallet, det forekommer mere aktiv ved højere temperaturer (400 0 C og derover).Titanium, især de fine partikler (en tynd plade eller en wire), brændes i en nitrogenatmosfære.Den kemiske reaktion mellem kun mulig ved en temperatur på 700 0C, hvorved der dannes et nitrid TiN.Med mange metaller danner høj hårdhed legeringer ofte legeringselement.Reaktionen med halogener (chrom, brom, iod) træder kun i nærvær af en katalysator (høj temperatur) og undergivet interaktioner med en tør substans.Dette frembringer en meget solid ildfaste legeringer.Med opløsninger af de fleste baser og syrer, titan kemisk aktiv, bortset koncentreret svovlsyre (med forlænget kogning), flussyre, varme organiske (myresyre, oxalsyre).

indskud

mest almindelige i naturen ilmenit malm - sine reserver anslås til 800 millioner tons.Aflejringerne af rutil indlån er langt mere beskedne, men det samlede volumen - mens væksten produktion opretholde - bør give menneskeheden i de næste 120 år, et metal såsom titanium.Prisen på det endelige produkt, vil afhænge af efterspørgsel og stigende producerbarhed, men i gennemsnit ligger i området fra 1200 til 1800 rubler. / Kg.Med den løbende tekniske forbedringer væsentligt reduceret udgifterne til alle produktionsprocesser i deres rettidige opgraderinger.De største reserver af titanium malm, Kina og Rusland har også mineralsk bund er Japan, Sydafrika, Australien, Kasakhstan, Indien, Sydkorea, Ukraine, Ceylon.Indskud af forskellige produktionsmængder og procenter af titanium malm, er geologiske undersøgelser fortsat konstant, hvilket gør det muligt at antage sænke markedsværdien af ​​metal og dens bredere anvendelse.Rusland er langt den største producent af titanium.

Kom

til produktion af titanium er oftest brugt sin dioxid indeholder et minimum af urenheder.Det opnås ved berigelse af ilmenit koncentrater eller rutil malm.Den elektriske ovn varmebehandling af malm indtræffer, som er ledsaget af dannelse af jern og adskillelse af slagge indeholdende titanoxid.Sulfat eller chlorid metode anvendes til behandling af jern-fri fraktioner.Titanium oxid er et gråt pulver (se. Foto).Titanium metal fremstillet ved forarbejdning fase.

Den første fase er den proces, sintring og koks slagger med udsættelse for klor dampe.Den resulterende reducerede TiCl4 med magnesium eller natrium under temperaturen 850 0C.Titansvamp (porøs kondenseret masse) som følge af en kemisk reaktion, renset eller smeltet ned i blokke.Afhængigt af yderligere anvendelsesformål for dannet metallegering eller ren (urenheder fjernes ved opvarmning til 1000 0 C).Til produktion af stoffer med en andel på 0,01% urenheder brugte iodid metode.Den er baseret på fordampningsprocessen af ​​titanium svamp forbehandlet med halogen, dens damp.

Applikationer

smeltepunkt af titanium er høj nok, at lethed af metallet er en uvurderlig fordel ved at bruge det som et strukturelt materiale.Derfor finder han det største program inden for skibsbygningsindustrien, luftfartsindustrien, fremstilling af missiler, kemisk produktion.Titanium anvendes ofte som et doteringsmiddel i forskellige legeringer, der udviser forbedrede egenskaber af varmebestandighed og hårdhed.Den høje korrosionsbestandighed og evne til at modstå de mest aggressive miljøer gør dette metal er uundværlig for den kemiske industri.Titanium (legeringer) producerede rør, tanke, ventiler, filtre, der anvendes til destillation og transport af syrer og andre kemisk aktive stoffer.Han hævdede at skabe udstyr, der opererer ved forhøjet temperatur ydeevne.De titanforbindelser anvendes til at fremstille holdbare skæreværktøjer, maling, plast og papir, kirurgiske instrumenter, implantater, smykker, dekorative materialer, der anvendes i fødevareindustrien.Alle områder af svært at beskrive.Moderne medicin for fuld biologisk sikkerhed ofte anvender metallet titan.Pris - det er den eneste faktor, der påvirker, er bredden af ​​anvendelsen af ​​dette element.Retfærdighed er påstanden om, at titan - et materiale af fremtiden, som studerer menneskeheden ind i en ny fase af udviklingen.