Titane - métal.

éternelle, mystérieux, l'espace, matériau de l'avenir - tous ces et de nombreux autres épithètes attribuées aux diverses sources de titane.Histoire de la découverte de ce métal était pas anodin: en même temps sur l'élément sélectionné dans sa forme pure a travaillé plusieurs scientifiques.Le processus de l'étude des propriétés physiques et chimiques et l'identification des domaines de son application ne soit pas terminé aujourd'hui.Titanium - le métal de l'avenir, sa place dans la vie humaine pas encore totalement défini, donnant aux chercheurs modernes un énorme champ de créativité et de recherche.

Feature

élément chimique du titane (Titanium) est désigné dans le tableau périodique de Mendeleïev symbole Ti.Situé dans le sous-groupe de côté du groupe IV de la quatrième période et a un numéro de série 22. La substance simple de titane - métallique de couleur blanc-argent, léger et durable.La configuration électronique de l'atome a la structure suivante: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.En conséquence, le titane présente plusieurs états possibles d'oxydation 2, 3, 4, dans les composés les plus stables, il est tétravalent.

Titanium - alliage ou métal?

La question de l'intérêt pour beaucoup.En 1910, chimiste américain Hunter a été le premier titane pur.Métal contenait seulement 1% d'impuretés, mais le montant est négligeable, et il est avéré, il était impossible de continuer à étudier ses propriétés.La ductilité de ce matériau a été réalisé tolkopod des températures élevées, dans des conditions normales (température ambiante), l'échantillon était trop fragile.En fait, cet ouvrage est pas des scientifiques intéressés puisque les perspectives de son utilisation semblait trop vague.La complexité de l'obtention et l'enquête a encore réduit le potentiel de ses applications.Seulement en 1925, les chimistes des Pays-Bas de Boer J. et A. van Arkel reçu métallique de titane, dont les propriétés ont attiré l'attention des ingénieurs et des concepteurs dans le monde entier.L'histoire de l'étude de cet élément commence par 1790, à cette époque, en parallèle, indépendamment de l'autre, les deux scientifiques titane ouverte comme un élément.Chacun d'eux reçoit un composé (oxyde) l'agent, à défaut d'identifier le métal dans sa forme la plus pure.Le titane est considéré comme le découvreur du moine minéralogiste anglais William Gregor.Sur le territoire de sa paroisse, située dans la partie sud-ouest de l'Angleterre, un jeune scientifique a commencé à étudier la vallée de sable noir Menakena.Les résultats des expériences avec la sélection des grains aimant était brillant, qui est un composé de titane.Dans le même temps chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth identifié la nouvelle substance à partir du rutile minéral.En 1797, il a également prouvé que des éléments parallèles ouvertes sont similaires.Le dioxyde de titane plus d'un siècle, est un mystère pour beaucoup de chimistes pour obtenir métal pur n'a pas été possible, même Berzelius.Dernières technologies du XX siècle ont grandement accéléré le processus de l'étude de l'élément et identifié les zones initiales de son utilisation.Dans le même temps d'élargir la portée du temps.Limiter la portée de sa complexité du processus ne peut produire une substance telle que le titane pur.Le prix des alliages de métaux et assez haut, donc aujourd'hui il ne peut pas déplacer le fer et l'aluminium traditionnel.Origine

du nom

Menakin - le prénom de titane, qui a été utilisé jusqu'en 1795.Autrement dit, dans la compétence territoriale, appelé le nouvel élément W. Gregory.Martin Klaproth attribue élément en 1797 le nom "Titan".Au moment de ses collègues français, dirigé par le chimiste très influente AL Lavoisier offrir à appeler la substance nouvellement découvert, conformément à leurs propriétés de base.Scientifique allemand n'a pas d'accord avec cette approche, il croyait à juste titre que la phase de découverte est assez difficile de définir toutes les caractéristiques propres à la substance et être reflété dans le titre.Cependant, nous devons reconnaître que ce terme Klaproth sélectionné par l'utilisateur est parfaitement en ligne avec le métal - il a souligné à plusieurs reprises les scientifiques modernes.Il existe deux principales théories du nom de Titan.Métal pourrait être désigné en l'honneur de la reine Titania de elfique (Personnage de la mythologie germanique).Ce nom symbolise à la fois légèreté et durabilité question.La plupart des scientifiques sont enclins à utiliser la mythologie grecque, où les Titans étaient appelés les fils de Dieu de la déesse de la terre Gaia.Cette version dit que le nom de l'élément précédemment ouverte - l'uranium.

Être dans la nature

des métaux qui sont techniquement de la valeur pour les humains, le titane occupe la quatrième place dans la mesure de la croûte de la terre.Grande proportion dans la nature sont caractérisées seulement le fer, le magnésium et l'aluminium.Le plus grand observé dans la teneur en titane de coquille de basalte, un peu moins dans une couche de granit.En mer teneur en eau de la substance est faible - environ 0,001 mg / l.Élément chimique du titane est très active, si pur qu'il ne peut pas être trouvé.Dans la plupart des cas, il est présent dans les composés avec l'oxygène, ce qui a une valence de quatre.La quantité de minéraux de titane varie de 63 à 75 (à partir de diverses sources), tandis que, au stade actuel de la recherche, les scientifiques continuent de découvrir de nouvelles formes de ses composés.Pour une utilisation pratique, les plus importants sont les minéraux suivants:

ilménite (FeTiO3).
Rutile (TiO2).
Titanite (CaTiSiO5).
Perovskite (CaTiO3).
titanomagnétite (FeTiO3 + Fe3O4) et ainsi de suite. D.

Tout le minerai contenant du titane existant est divisé en alluvions et de base.Cet élément est un migrant faible, il peut voyager que dans la forme de pierres ou de déplacer le vêlage espèces fond vaseux.Dans la biosphère, la plus grande quantité de titane contenu dans les algues.Les représentants de l'élément de la faune terrestre accumule dans les tissus de la corne, poils.Pour le corps humain caractérisé par la présence de titane dans la rate, les glandes surrénales, le placenta, la thyroïde.

propriétés physiques

titane - métal de couleur argentée avec de couleur blanc, ressemble à l'acier.A 0 0 ° C a une masse volumique de 4,517 g / cm3.La substance a une faible densité, ce qui est typique des métaux alcalins (cadmium, le sodium, le lithium, le césium).Densité titane occupe une position intermédiaire entre le fer et l'aluminium, tandis que le rendement est supérieur à celui des deux éléments.Les principales propriétés des métaux, qui sont prises en compte lors de la détermination de la portée de leur application, sont la limite d'élasticité et de la dureté.Le titane est plus forte que 12 fois l'aluminium, le fer et le cuivre - 4 fois, alors qu'il est beaucoup plus facile.La ductilité de la substance pure et sa limite d'élasticité permet l'usinage à des valeurs hautes et basses températures, comme dans le cas des autres métaux, t. E. par rivetage, forgeage, le soudage, de laminage.La caractéristique distinctive de titane - sa faible conductibilité thermique et, par conséquent, ces propriétés sont conservées à des températures élevées jusqu'à 500 0C.Le champ magnétique est paramagnétique élément de titane, il n'a pas attiré que le fer, et ne soit pas éjectée du cuivre.Très haute performance anti-corrosion dans des environnements difficiles et les influences mécaniques sont uniques.Plus de 10 ans d'être dans l'eau de mer ne changent pas l'apparence et la composition des plaques de titane.Fer dans ce cas serait totalement détruit par la corrosion.

thermodynamique propriétés de titane

Densité (dans des conditions normales) est de 4,54 g / cm3.Numéro
atomique - 22.
de métaux du groupe - réfractaires, facile.
de masse atomique du titane - 47,0.
Point d'ébullition (0C) - 3260.
volume molaire cm3 / mol - 10,6.
Point de fusion du titane (0C) - 1668.
chaleur spécifique d'évaporation (kJ / mol) - 422,6.
résistivité électrique (à 20 0 C) Ohm * cm * 6.10 - 45.

propriétés chimiques

augmenté élément de résistance à la corrosion due à la formation sur la surface du film d'oxyde petit.Il empêche (dans des conditions normales) par réaction chimique des gaz (oxygène et hydrogène) situées à l'atmosphère environnante d'éléments tels que du titane métallique.Ses propriétés varient sous l'influence de la température.Grâce à son augmentation jusqu'à 600 0C survient réaction entre l'oxygène, en formant ainsi un oxyde de titane (TiO2).Dans le cas de l'absorption des gaz atmosphériques sont formés des composés fragiles qui sont sans utilité pratique pour cette raison, le soudage et la fusion du titane produit dans le vide.Réaction réversible est la dissolution de l'hydrogène dans le métal, il se produit plus actif à des températures élevées (400 0 C et au-dessus).Titanium, en particulier les particules fines (une plaque mince ou un fil), est brûlé dans une atmosphère d'azote.La réaction chimique entre uniquement possible à une température de 700 0 C, en formant ainsi une boîte de nitrure.Avec de nombreux métaux forment des alliages de haute dureté souvent élément d'alliage.La réaction avec des halogènes (chrome, brome, iode) entre seulement en présence d'un catalyseur (haute température) et soumis à des interactions avec une substance sèche.Cela produit un alliages réfractaires très solides.Avec les solutions de la plupart des bases et des acides sulfuriques, titane chimiquement actif, une exception est concentré (avec ébullition prolongée), fluorhydrique, (l'acide formique, l'acide oxalique) organique chaude.

dépôts

plus courantes dans la nature ilménite minerai - ses réserves sont estimées à 800 millions de tonnes.Les dépôts de dépôts de rutile sont beaucoup plus modestes, mais le volume total - tout en maintenant la croissance de la production - devrait apporter à l'humanité au cours des 120 prochaines années, un métal tel que le titane.Le prix du produit final dépendra de la demande et l'augmentation fabricabilité, mais varie en moyenne de 1200 à 1800 roubles. / Kg.Avec les améliorations techniques continues réduit de façon significative le coût de tous les processus de production dans leurs mises à jour en temps opportun.Les plus grandes réserves de minerai de titane, la Chine et la Russie ont également une base minérale sont le Japon, l'Afrique du Sud, l'Australie, le Kazakhstan, l'Inde, la Corée du Sud, de l'Ukraine, de Ceylan.Dépôts de différents volumes de production et les pourcentages de minerai de titane, les études géologiques se poursuivent en permanence, ce qui permet de supposer diminuer la valeur de marché du métal et son application plus large.La Russie est de loin le plus grand producteur de titane.

Obtenir

pour la production de titane est le plus souvent utilisé son dioxyde contenant une quantité minimale d'impuretés.Il est obtenu par l'enrichissement des minerais concentrés d'ilménite ou de rutile.Le traitement électrique de la chaleur du four se produit de minerai qui est accompagné par la formation de fer et la séparation du laitier contenant de l'oxyde de titane.Sulfate ou chlorure procédé est utilisé pour le traitement de fractions de fer libre.L'oxyde de titane est une poudre grise (voir. Photo).Le titane métallique obtenu par la phase de traitement.

La première phase est le processus de frittage et scories de coke à l'exposition aux vapeurs de chlore.Le TiCl4 réduit résultant avec du magnésium ou du sodium à une température de 850 0 ° C.L'éponge de titane (de la masse fondue poreuse) résultant d'une réaction chimique, purifié, ou fondus en lingots.Selon d'autres utilisations de l'alliage de métal formé ou pur (les impuretés sont éliminées par chauffage à 1000 0 C).Pour la production de substances avec une part de 0,01% d'impuretés utilisés méthode iodure.Il est basé sur le processus d'évaporation de l'éponge de titane prétraité avec un atome d'halogène, ses vapeurs.

Applications

le point de fusion du titane est suffisamment élevée pour que la légèreté du métal est un avantage inestimable de l'utiliser comme matériau de construction.Par conséquent, il trouve la plus grande application dans l'industrie de la construction navale, l'industrie de l'aviation, la fabrication de missiles, la production chimique.Le titane est souvent utilisé en tant que dopant dans divers alliages qui présentent des caractéristiques améliorées de résistance à la chaleur et la dureté.La résistance à la corrosion et la capacité de résister aux environnements les plus agressifs rendent ce métal est indispensable pour l'industrie chimique.Titane (alliages) produites tuyaux, réservoirs, vannes, filtres, utilisés pour la distillation et le transport des acides et d'autres substances chimiquement actives.Il a affirmé pour créer les dispositifs fonctionnant sur des performances à température élevée.Les composés de titane utilisés pour fabriquer des outils de coupe durables, les peintures, les plastiques et le papier, instruments chirurgicaux, des implants, des bijoux, des matériaux décoratifs, utilisés dans l'industrie alimentaire.Tous les domaines de difficile à décrire.La médecine moderne pour la sécurité biologique complète utilise souvent titane métallique.Prix - ce qui est le seul facteur qui influence est la largeur de l'application de cet élément.Justice est l'affirmation que le titane - un matériau de l'avenir, qui étudie l'humanité entre dans une nouvelle phase de développement.