Titan - das Metall.

ewig, geheimnisvolle, Raum, Material der Zukunft - all diese und viele andere Epitheta zu den verschiedenen Quellen von Titan zugeordnet.Geschichte der Entdeckung dieses Metalls nicht trivial: zur gleichen Zeit über das ausgewählte Element in seiner reinen Form arbeitete mehrere Wissenschaftler.Der Prozess der Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften und zur Identifizierung von Bereichen seine Anwendung heute nicht abgeschlossen ist.Titan - das Metall der Zukunft, seinen Platz im Leben der Menschen noch nicht vollständig definiert ist, was moderne Forscher einen riesigen Spielraum für Kreativität und Forschung.

Eigenschaft

chemischen Elements Titan (Titanium) ist im Periodensystem von Mendelejew Symbol Ti bezeichnet.Das Hotel liegt in der Seitengruppe der Gruppe IV der vierten Periode und hat eine Seriennummer 22. Die einfache Substanz von Titanmetall - weiß-silber Farbe, leicht und langlebig.Die Elektronenkonfiguration des Atoms hat folgenden Aufbau: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Folglich hat Titan mehreren möglichen Oxidationsstufen 2, 3, 4, in der stabilsten Verbindungen ist vierwertig.

Titanium - Legierung oder Metall?

Das Thema von Interesse für viele.Im Jahr 1910 war amerikanische Chemiker Hunter die erste Reintitan.Metall enthielten nur 1% der Verunreinigungen, aber die Menge ist vernachlässigbar, und es stellte sich heraus, war es unmöglich, weiter ihre Eigenschaften zu untersuchen.Die Duktilität dieses Materials wurde tolkopod hohe Temperaturen erreicht, unter Normalbedingungen (Raumtemperatur) wurde die Probe zu zerbrechlich.In der Tat ist dieses Element nicht interessierte Wissenschaftler, da die Aussichten für die Nutzung schien zu vage.Die Komplexität der Gewinnung und Untersuchung weiter reduziert das Potential ihrer Anwendung.Nur im Jahr 1925, Chemiker aus den Niederlanden J. de Boer und A. van Arkel erhalten Titanmetall, dessen Eigenschaften haben die Aufmerksamkeit der Ingenieure und Designer auf der ganzen Welt angezogen.Die Geschichte der Studie dieses Elementes beginnt mit 1790 zu dieser Zeit parallel, unabhängig voneinander, die beiden Wissenschaftler offenen Titan als Element.Jeder von ihnen erhält eine Verbindung (Oxid) Mittel, in Ermangelung, um das Metall in seiner reinsten Form zu identifizieren.Titan wird als Entdecker des englischen Mönch Mineraloge William Gregor.Auf dem Gebiet seiner Pfarrei, im Südwesten von England, begann ein junger Wissenschaftler studieren schwarzem Sand Tal Menakena.Die Ergebnisse der Experimente mit dem Magneten Auswahl war brilliant Körner, die eine Verbindung des Titans ist.Gleichzeitig deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth identifiziert die neue Substanz aus dem Mineral Rutil.Im Jahr 1797 hat er auch gezeigt, dass offene parallelen Elementen ähnlich sind.Titandioxid mehr als einem Jahrhundert, ist ein Rätsel für viele Chemiker zu erhalten reines Metall war nicht möglich, auch Berzelius.Neuesten Technologien des zwanzigsten Jahrhunderts stark beschleunigt den Prozess der Untersuchung des genannten Elements und identifiziert Anfangsbereichen seiner Verwendung.Gleichzeitig erweitert den Umfang der Zeit.Begrenzen Sie den Umfang ihrer Komplexität des Prozesses kann nur eine Substanz produzieren, wie reines Titan.Der Preis für Metalllegierungen und hoch genug ist, so dass er heute nicht verdrängen die traditionellen Eisen und Aluminium.

Ursprung des Namens

Menakin - Vornamen aus Titan, die bis 1795 verwendet wurde.Das heißt, in der örtlichen Zuständigkeit, die so genannte neue Element W. Gregory.Martin Klaproth ordnet Element im Jahre 1797 den Namen "Titan".Zum Zeitpunkt seines Französisch Kollegen, durch recht einflussreich Chemikers AL Lavoisier führte bieten, um die neu entdeckte Substanz im Einklang mit ihren Grundeigenschaften aufrufen.Deutsch Wissenschaftler nicht mit diesem Ansatz einverstanden, er zu Recht angenommen, dass die Entdeckungsphase ist ziemlich schwierig, alle dem Besonderheiten der Substanz und in der Titel reflektiert werden soll.Allerdings sollten wir erkennen, dass vom Benutzer ausgewählten Klaproth Begriff steht in vollem Einklang mit dem Metall - es hat wiederholt betont, die modernen Wissenschaftler.Es gibt zwei Haupttheorien des Namens Titan.Metall könnte zu Ehren der Elfenkönigin Titania (Rolle germanischen Mythologie) bezeichnet werden.Dieser Name symbolisiert sowohl Leichtigkeit und Haltbarkeit Angelegenheit.Die meisten Wissenschaftler sind geneigt, der griechischen Mythologie, in der die Titanen waren die Söhne des mächtigen der Erdgöttin Gaia genannt zu verwenden.Diese Version sagt, den Namen der zuvor geöffneten Element - Uran.

in der Natur

von Metallen, die technisch von Wert für den Menschen, nimmt Titan den vierten Platz in der Ausdehnung der Erdkruste.Großen Anteil in der Natur nur Eisen, Magnesium und Aluminium besteht.Der größte beobachtete im Titangehalt von Basalt Schale, etwas weniger als in einer Schicht aus Granit.In Meerwassergehalt des Stoffes ist gering - ca. 0,001 mg / l.Chemisches Element Titan ist sehr aktiv, so rein, es kann nicht gefunden werden.In den meisten Fällen in den Verbindungen mit der Sauerstoff vorhanden ist, wodurch eine Valenz von vier.Die Menge an Titanmineralien variiert von 63 bis 75 (von verschiedenen Quellen), während in der gegenwärtigen Phase der Forschung, Wissenschaftler weiterhin neue Formen von seinen Verbindungen zu entdecken.Für den praktischen Einsatz, die wichtigsten sind die folgenden Mineralien:

Ilmenit (FeTiO3).
Rutil (TiO2).
Titanite (CaTiSiO5).
Perowskit (CaTiO 3).
Titanomagnetit (FeTiO3 + Fe3O4) und so weiter. D.

Alle bestehenden titanhaltige Erz wird in alluvialen und grundlegende unterteilt.Dieses Element ist eine schwache Migranten, er nur in Form von Steinen zu reisen oder sich bewegenden Kalben schlammigen Boden Arten können.In der Biosphäre, die größte Menge an Titan in Algen enthalten.Die Vertreter der terrestrischen Fauna Element sammelt sich in den Geweben des Horn, Haare.Für den menschlichen Körper durch die Anwesenheit von Titan in der Milz, der Nebenniere, Plazenta, Schilddrüse.

physikalischen Eigenschaften

Titanium - Metall mit silbrig-weißer Farbe, sieht aus wie Stahl.Bei 0 0 C hat eine Dichte von 4,517 g / cm3.Der Stoff hat eine niedrige spezifische Dichte, die typisch für die Alkalimetalle (Cadmium, Natrium, Lithium, Cäsium) ist.Dichte Titan nimmt eine Zwischenstellung zwischen dem Eisen und Aluminium, und seine Leistung ist höher als die von beiden Elementen.Die wichtigsten Eigenschaften von Metallen, die bei der Bestimmung des Umfangs ihrer Anwendung getroffen werden, sind die Streckgrenze und Härte.Titan ist stärker als Aluminium 12mal, Eisen und Kupfer - 4-fache, während es viel einfacher ist.Die Duktilität der reinen Substanz und seine Fließgrenze ermöglichen Bearbeitung bei hohen und niedrigen Temperaturwerte, wie im Fall von anderen Metallen, t. E. durch Nieten, Schmieden, Schweißen, Walzen.Das unterscheidende Merkmal von Titan - ihre geringe Wärmeleitfähigkeit und somit werden diese Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen bis zu 500 0 C gehalten.Das Magnetfeld paraTitanElement, ist es nicht als Eisen zogen, und wird nicht als Kupfer ausgeworfen.Sehr hohe Korrosionsschutzleistung in rauen Umgebungen und mechanische Einflüsse sind einzigartig.Mehr als 10 Jahre des Seins in das Meerwasser hat das Aussehen und die Zusammensetzung der Titanplatten nicht ändern.Eisen würde in diesem Fall vollständig durch Korrosion zerstört werden.

Thermodynamische Eigenschaften von Titan

Dichte (unter normalen Bedingungen) beträgt 4,54 g / cm3.
Ordnungszahl - 22
Group Metals - feuerfeste, leicht.
Atommasse von Titan - 47.0.
Siedepunkt (0C) - 3260.
Molvolumen cm3 / mol - 10.6.
Schmelzpunkt von Titan (0C) - 1668
Spezifische Verdampfungswärme (kJ / mol) - 422,6.
elektrischen Widerstand (bei 20 0 C) Ohm * cm * 10-6 - 45

chemischen Eigenschaften

erhöhte Korrosionswiderstandselement aufgrund der Bildung auf der Oberfläche des Dünn Oxidfilm.Sie verhindert, dass (unter normalen Bedingungen), chemische Reaktion mit Gasen (Sauerstoff, Wasserstoff) in der umgebenden Atmosphäre von Elementen wie Titan-Metall liegt.Seine Eigenschaften variieren unter dem Einfluss der Temperatur.Mit ihrem Anstieg von bis zu 600 0 C tritt Reaktion zwischen Sauerstoff, wodurch ein Titanoxid (TiO2) gebildet werden.Im Fall der Absorption von atmosphärischer Gase zerbrechlichen Verbindungen, die keinen praktischen Nutzen aus diesem Grund Schweißen und Schmelzen des im Vakuum hergestellten Titan aufzuweisen.Reversible Reaktion ist die Auflösung des Wasserstoffs im Metall, das bei höheren Temperaturen (400 0 C und darüber) aktiver auftritt.Titan, insbesondere die feinen Teilchen (eine dünne Platte oder ein Draht) wird in einer Stickstoffatmosphäre gebrannt.Die chemische Reaktion zwischen nur möglich bei einer Temperatur von 700 0 C, wodurch eine Nitrid-TiN gebildet wird.Mit vielen Metallen bilden hochharten Legierungen oft Legierungselement.Die Umsetzung mit Halogenen (Chrom, Brom, Iod) tritt nur in Gegenwart eines Katalysators (Hochtemperatur) und unter den Interaktionen mit einer Trockensubstanz.Dies erzeugt eine sehr solide feuerfesten Legierungen.Mit den Lösungen der meisten Laugen und Säuren, Titan chemisch aktive, Ausnahme wird konzentrierte Schwefelsäure (bei längerem Kochen), Fluorwasserstoff, heißen organischen (Ameisensäure, Oxalsäure).

Ablagerungen

häufigsten in der Natur Ilmeniterz - ihre Reserven werden auf 800 Millionen Tonnen geschätzt.Die Einlagen von Rutil Ablagerungen sind viel bescheidener, aber das Gesamtvolumen - unter Beibehaltung Produktionswachstum - sollte die Menschheit in den nächsten 120 Jahre, wie Titan liefern, ein Metall.Der Preis des Endprodukts wird auf die Nachfrage und die Erhöhung der Herstellbarkeit, sondern auf mittlere Bereiche 1200-1800 Rubel. / Kg.Mit der kontinuierlichen technischen Verbesserungen wesentlich reduziert die Kosten für alle Produktionsprozesse in ihren rechtzeitigen Upgrades.Die größten Reserven an Titanerz, China und Russland haben auch mineralischer Basis sind Japan, Südafrika, Australien, Kasachstan, Indien, Südkorea, der Ukraine, Ceylon.Einlagen der verschiedenen Produktionsmengen und Prozentsätzen von Titan Erz, sind geologische Untersuchungen ständig weiter, was es möglich, anzunehmen, verringern Sie den Marktwert des Metalls und seine breitere Anwendung macht.Russland ist mit Abstand der größte Produzent von Titan.

Erhalten

zur Herstellung von Titan wird häufig verwendet sein Dioxyd enthält, eine minimale Menge an Verunreinigungen.Es wird durch die Anreicherung von Ilmenit Konzentrate oder Rutil Erzen gewonnen.Der Elektroofen eine Wärmebehandlung von Erz auftritt, die durch die Bildung von Eisen und Abtrennung von Schlacke, die Titanoxid begleitet wird.Sulfat- oder Chloridverfahren ist für die Behandlung von Eisen-freien Fraktionen verwendet.Titanoxid ist ein graues Pulver (vgl. Foto).Titanmetall durch seine Verarbeitungsphase erhalten.

Die erste Phase ist der Prozess des Sinterns und Koksschlacke unter Einwirkung von Chlor Dämpfen.Der sich ergebende Temperatur unter 850 0 C reduziert TiCl4 mit Magnesium oder Natrium.Titanschwamm (poröse Schmelze) aus einer chemischen Reaktion resultiert, gereinigt oder unten zu Barren geschmolzen.Je nach Weiterverwendung des gebildeten Metalllegierung oder Rein (Verunreinigungen werden durch Erwärmen auf 1000 0 C entfernt).Für die Herstellung von Substanzen mit einem Anteil von 0,01% an Verunreinigungen verwendet Iodid-Methode.Es ist auf den Verdampfungsprozess aus Titanschwamm mit Halogen vorbehandelt sein Dampf beruht.

Anwendungen

Schmelzpunkt von Titan ist hoch genug, dass die Helligkeit des Metalls ist ein unschätzbarer Vorteil bei der Verwendung als Strukturmaterial.Deshalb findet er die größte Anwendung in der Schiffbauindustrie, die Luftfahrtindustrie, die Herstellung von Raketen, chemischen Produktion.Titan wird häufig als ein Dotierungsmittel in verschiedenen Legierungen, die verbesserte Eigenschaften der Wärmebeständigkeit und Härte aufweisen, eingesetzt.Die hohe Korrosionsbeständigkeit und eine Widerstandsfähigkeit gegen die meisten aggressiven Umgebungen machen dieses Metall für die chemische Industrie unverzichtbar.Titan (Legierungen) hergestellte Rohre, Behälter, Ventile, Filter, für die Destillation und den Transport von Säuren und anderen chemisch aktiven Stoffen verwendet werden.Er behauptete, Geräte, die bei erhöhter Temperatur Leistung.Die Titanverbindungen verwendet werden, um dauerhafte Schneidwerkzeuge, Farben, Kunststoffe und Papier, chirurgische Instrumente, Implantate, Schmuck, Dekorationsmaterialien, in der Lebensmittelindustrie zu machen.Alle Bereiche der schwer zu beschreiben.Die moderne Medizin für die volle biologische Sicherheit verwendet häufig Metall Titan.Preis - dies ist der einzige Faktor ist, ist die Anwendungsbreite dieses Elements beeinflusst.Gerechtigkeit ist die Behauptung, dass das Titan - ein Werkstoff der Zukunft, die das Studium der Menschheit ist in eine neue Phase der Entwicklung.