ikuinen, salaperäinen, tila, materiaali tulevaisuuden - kaikki nämä ja monet muut määreillä määritetty eri lähteistä titaania.Historia löytö tämä metalli ei ollut vähäpätöinen: samanaikaisesti yli valittu elementti sen puhtaassa muodossa työskennellyt useita tutkijoita.Prosessi opiskelun fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja osoittaa ne alueet sen ei ole valmis tänään.Titaani - tulevaisuuden metalli, sen paikkansa ihmiselämän ole vielä täysin määritelty, jolloin moderni tutkijat valtava luovuudelle ja tutkimukseen.
Ominaisuus
kemiallinen alkuaine titaani (Titaani) on nimetty jaksollisen Mendeleev symboli Ti.Sijaitsee puolella alaryhmässä ryhmän IV neljännen kauden ja on sarjanumero 22. yksinkertainen aine titaania - metalli valkoinen-hopea väri, kevyt ja kestävä.Sähköinen konfiguraatio atomin rakenne on seuraava: 22) 2), 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Näin ollen, titaani on useita mahdollisia hapetustila 2, 3, 4, kaikkein stabiileja yhdisteitä on neliarvoinen.
titaani - seoksen tai metallia?
kysymys kiinnostaa monia.Vuonna 1910 amerikkalainen kemisti Hunter oli ensimmäinen puhdasta titaania.Metal sisälsi vain 1% epäpuhtauksia, mutta määrä on vähäinen, ja se osoittautui teki mahdottomaksi lisätutkimuksia sen ominaisuuksia.Sitkeys Tämän materiaalin saavutettiin tolkopod korkeissa lämpötiloissa, tavanomaisissa (huoneenlämmössä), otos oli liian hauras.Itse asiassa, tämä toiminto ei ole kiinnostunut tutkijat koska näkymät sen käyttö tuntui liian epämääräinen.Monimutkaisuus hankkia ja tutkia edelleen vähentää mahdollisuuksia sen soveltamista.Vain vuonna 1925, kemistit Alankomaista J. de Boer ja A. van Arkel saanut titaani metalli, jonka ominaisuuksia ovat herättänyt huomiota insinöörit ja suunnittelijat kaikkialla maailmassa.Historia Tutkimuksen tämän osan alkaa 1790, tällä hetkellä, rinnakkain, toisistaan riippumatta, kaksi tutkijaa avointa titaani osana.Jokainen heistä saa yhdiste (oksidi) agentti, se ei ole määritellyt metalli sen puhtaimmassa muodossaan.Titaani pidetään löytäjä Englanti munkki mineralogi William Gregor.Alueella hänen seurakunta, joka sijaitsee Lounais-Englannissa, nuori tutkija alkoi opiskella musta Sand Valley Menakena.Kokeiden tulokset, joissa magneetin valinta oli loistava jyviä, joka on yhdiste, jolla on titaania.Samalla saksalainen kemisti Martin Klaproth tunnistettu uusi ainetta mineraali rutiili.Vuonna 1797, hän osoitti myös, että avoin rinnakkain elementit ovat samankaltaisia.Titaanidioksidi yli vuosisadan, on mysteeri monille kemistit saada puhdasta metallia ei ollut mahdollista edes Berzelius.Uusimpia teknologioita XX vuosisadan suuresti nopeuttanut opiskelun mainitun elementin ja tunnistettu alkuperäiset alueet sen käytön.Samaan aikaan laajentamalla ajasta.Rajata sen prosessin monimutkaisuus voi tuottaa vain ainetta kuten puhdasta titaania.Hinta metalliseoksia ja riittävän korkea, joten tänään hän ei voi syrjäyttää perinteisiä raudan ja alumiinin.
nimen alkuperästä
Menakin - etunimi titaania, jota käytettiin, kunnes 1795.Eli vuonna alueellisen toimivallan, kutsutaan uusi elementti W. Gregory.Martin Klaproth määrittää elementti vuonna 1797 nimellä "Titan".Tuolloin hänen ranskalainen kollegansa, johti varsin vaikutusvaltainen kemisti AL Lavoisier tarjoavat soittaa äskettäin löydetty aine mukaisesti perusominaisuudet.Saksan tiedemies ei hyväksy tätä lähestymistapaa, hän oikeutetusti uskoi, että löytö vaihe on melko vaikea määritellä kaikki ominaispiirteisiin aineen ja näkyä otsikossa.Meidän olisi kuitenkin tunnustettava, että käyttäjän valitsema Klaproth termi on täysin metalli - se on toistuvasti korostanut moderni tutkijat.On olemassa kaksi teoriat nimi Titan.Metal voitaisiin nimetä kunniaksi haltia kuningatar Titania (Character germaaninen mytologia).Tämä nimi symboloi sekä keveys ja kestävyys asia.Useimmat tutkijat ovat taipuvaisia käyttämään Kreikan mytologiassa, jossa Titans kutsuttiin pojat mahtava maan jumalatar Gaia.Tämä versio kertoo nimi aiemmin avoimen elementti - uraania.
Koska luonnossa
metalleista, jotka teknisesti ovat arvokkaita ihmisille, titaani sijaitsee neljännellä sijalla laajuus maankuoren.Suuri osa luonnossa on ominaista vain rautaa, magnesiumia ja alumiinia.Suurin havaittu titaanipitoisuus basaltti kuori, hieman vähemmän kuin se kerros graniitti.Merivedessä pitoisuus aine on alhainen - noin 0,001 mg / l.Alkuainetta titaani on varsin aktiivinen, niin puhdas se ei löydy.Useimmissa tapauksissa, se on läsnä yhdisteissä, joilla hapen, mikä on valenssi on neljä.Määrä titaania mineraaleja vaihtelee 63-75 (eri lähteistä), kun taas tässä vaiheessa tutkimusta, tutkijat edelleen löytää uusia muotoja sen yhdisteet.Käytännön käyttöön, tärkeimpiä ovat seuraavat kivennäisaineet:
- Ilmeniitti (FeTiO3).
- Rutiili (TiO2).
- titaniittia (CaTiSiO5).
- perovskite (CaTiO3).
- Titanomagnetite (FeTiO3 + Fe3O4) ja niin edelleen. D.
Kaikki olemassa olevat titaania sisältävä malmi on jaettu tulva ja perus.Tämä elementti on heikko siirtotyöläisten, hän voi matkustaa vain muodossa kiviä tai liikkuvien poikimisen mutainen pohja lajeja.Biosfäärissä, eniten titaania sisältämän leviä.Edustajat maanpäällisen eläimistön elementti kertyy kudoksissa sarvet, karvat.Ihmiskehon ominaista läsnäolo titaanin perna, lisämunuaiset, istukka, kilpirauhasen.
fysikaaliset ominaisuudet
Titanium - värillinen metalli hopeanhohtoinen-valkoinen väri, näyttää teräs.0 0 ° C tiheys on 4,517 g / cm3.Aineella on alhainen ominaispaino, joka on tyypillinen alkalimetallien (kadmium, natrium, litium, cesium).Tiheys titaani sijaitsee väliasentoon välillä rauta- ja alumiini, vaikka sen suorituskyky on suurempi kuin molemmat elementit.Tärkeimmät ominaisuudet metalleja, jotka otetaan huomioon määritettäessä näiden sovellettavuutta, ovat myötölujuus ja kovuus.Titaani on vahvempi kuin alumiini 12 kertaa, rauta ja kupari - 4 kertaa, kun se on paljon helpompaa.Sitkeys puhdasta ainetta ja sen myötöraja sallia työstö korkean lämpötilan arvot, kuten tapauksessa muiden metallien, t. E. niittaamalla, taonta, hitsaus, liikkuva.Erottaa ominaisuus titaania - sen alhainen lämmönjohtavuus ja näin ollen, nämä ominaisuudet säilyvät korkeissa lämpötiloissa jopa 500 0C.Magneettikenttä on paramagneettinen titaani elementti, se ei houkutellut kuin rauta, ja ei poistu kuin kupari.Erittäin voimakas anti-korroosio suorituskykyä vaativissa olosuhteissa ja mekaaniset vaikutukset ovat ainutlaatuisia.Yli 10 vuotta on merivedessä ei muuttunut ulkonäkö ja koostumus titaanilevyt.Iron tässä tapauksessa olisi tuhoutui täysin korroosiota.
termodynaamiset ominaisuudet titaania
- tiheys (normaaleissa olosuhteissa) on 4,54 g / cm3.
- Atomic numero - 22.
- Ryhmä Metallit - tulenkestävät, helppo.
- atomimassa titaania - 47.0.
- Kiehumispiste (0C) - 3260.
- moolitilavuus cm3 / mol - 10.6.
- sulamispiste titaania (0C) - 1668.
- erityiset höyrystymislämpö (kJ / mol) - 422,6.
- sähköinen resistiivisyys (20 0 C: ssa) ohmia * cm * 10-6 - 45.
kemialliset ominaisuudet
lisääntynyt korroosionkestävyys elementti muodostumisen johdosta pinnalla pienten oksidikalvon.Se estää (normaaliolosuhteissa) kemiallinen reaktio kaasujen (happi, vety) sijaitsee ympäröivään ilmakehään alkuaineita, kuten titaani metallia.Sen ominaisuudet vaihtelevat vaikutuksen alaisena lämpötilan.Sen kasvu jopa 600 0C tapahtuu välinen reaktio hapen, muodostaen siten titaanioksidi (TiO 2).Kun kyseessä imeytymistä ilmakehän kaasujen muodostuu hauras yhdisteitä, joilla ei ole mitään käytännön hyötyä tästä syystä hitsaus ja sulattamalla titaanin tuotetaan tyhjiössä.Palautuva reaktio on liukenemista vedyn metalli, se tapahtuu aktiivisempi korkeammissa lämpötiloissa (400 0 C ja yli).Titaani, erityisesti hienot hiukkaset (ohut levy tai lanka), poltetaan typpi-ilmakehässä.Kemiallinen reaktio vain mahdollista lämpötilassa 700 0 ° C, jolloin muodostuu TiN.Kanssa monia metalleja muodostaen korkean kovuus seokset usein seosaineena.Reaktio halogeenien (kromi, bromi, jodi) tulee vain katalyytin läsnä ollessa (korkea lämpötila) ja jollei vuorovaikutuksia kuiva-ainetta.Tämä tuottaa erittäin vankka tulenkestävä seokset.Ratkaisuja useimpien emäksiä ja happoja, titaanin kemiallisesti aktiivinen, poikkeus on keskittynyt rikki- (pitkitetty kiehuminen), fluorivetyhapon, kuuma orgaaninen (muurahaishappo, oksaalihappo).
talletukset
yleisin luonnossa ilmeniitti malmin - sen varantojen on arvioitu 800 miljoonaa tonnia.Talletukset rutiili- talletukset ovat paljon vaatimattomampia, mutta kokonaismäärä - säilyttäen tuotannon kasvu - tulisi tarjota ihmiskunnan seuraavan 120 vuotta, metallia kuten titaania.Hinta lopputuotteen riippuu kysynnästä ja kasvava valmistettavuus, mutta keskimäärin vaihtelee 1200-1800 ruplaa. / Kg.Kun jatkuva tekniset parannukset merkittävästi alentanut kaikkien tuotantoprosessien niiden päivitykset ajoissa.Suurimmat rahastot titaania malmin, Kiinalla ja Venäjällä on myös mineraali pohja ovat Japani, Etelä-Afrikka, Australia, Kazakstan, Intia, Etelä-Korea, Ukraina, Ceylon.Talletukset eri tuotantomäärien ja prosenttiosuudet titaania malmi, geologiset tutkimukset jatkuvat jatkuvasti, mikä mahdollistaa olettaa pienentää markkina Metallin arvo ja sen laajempaa käyttöä.Venäjä on ylivoimaisesti suurin tuottaja titaania.
Getting
tuotantoa varten titaania käytetään useimmiten hänen hiilidioksidia, joka sisältää vähintään määrän epäpuhtauksia.Sitä saadaan rikastuminen ilmeniitti tiivisteisiin tai rutiilin malmeja.Valokaariuunissa lämpökäsittely malmi esiintyy johon liittyy muodostumista raudan ja erottaminen kuona titaanidioksidia sisältävät.Sulfaatti tai kloridi menetelmää käytetään hoitoon rauta-jakeet.Titaanioksidi on harmaa jauhe (ks. Kuva).Titaani metalli saadaan sen käsittelyvaiheessa.
Ensimmäinen vaihe on prosessi, sintraus ja koksin kuona altistuminen kloorin höyryjä.Saatu alennettu TiCl4 magnesiumilla tai natrium alla lämpötilassa 850 0C.Titaanisientä (huokoinen sulatettu massa) johtuvat kemiallisen reaktion, puhdistettu tai sulatetaan harkoiksi.Riippuen muita käyttötapoja on muodostettu metalliseoksesta tai puhdasta (epäpuhtaudet poistetaan kuumentamalla 1000 0 ° C).Tuotantoon aineiden osuus 0,01% epäpuhtauksia käytettyjen jodidi menetelmä.Se perustuu haihtuminen Titaanisieni esikäsitelty halogeenilla, sen höyryä.
Sovellukset
sulamispiste titaani on tarpeeksi korkea, että keveys metalli on korvaamaton etu käyttää sitä rakennusaineiden.Siksi hän katsoo suurin sovellus laivanrakennusteollisuuden, ilmailualan, valmistus ohjuksia, kemikaalien tuotantoon.Titaani on usein käytetään lisäaineena eri seokset, joilla on parannettu ominaisuuksien lämmönkestävyys ja kovuus.Hyvä korroosionkestävyys ja pystyy kestämään kaikkein aggressiivinen ympäristöissä tehdä tämä metalli on välttämätöntä kemianteollisuudessa.Titaani (seokset) tuotettu putket, säiliöt, venttiilit, suodatin, tislaus kuljetukseen hapot ja muut kemiallisesti tehoaineita.Hän väitti luoda laitteilla, jotka toimivat korkeissa lämpötiloissa.Titaaniyhdisteitä käytetään tekemään kestäviä leikkurit, maalit, muovit ja paperi, kirurgiset instrumentit, implantit, korut, koriste-aineiden, joita käytetään elintarviketeollisuudessa.Kaikilla vaikea kuvailla.Nykylääketieteen koko biologista turvallisuutta käytetään usein metallia titaani.Hinta - tämä on ainoa tekijä, joka vaikuttaa on leveys soveltamisesta elementin.Oikeus on väite, että titaani - materiaali tulevaisuuden, jossa tutkitaan ihmiskunta siirtyy uuteen kehitysvaiheeseen.
