abadi, misterius, ruang, material masa depan - semua julukan ini dan banyak lainnya ditugaskan untuk berbagai sumber titanium.Sejarah penemuan logam ini tidak sepele: pada saat yang sama lebih dari elemen yang dipilih dalam bentuk murni bekerja beberapa ilmuwan.Proses mempelajari sifat fisik dan kimia dan identifikasi bidang penerapannya tidak selesai hari ini.Titanium - logam masa depan, tempatnya dalam kehidupan manusia belum sepenuhnya didefinisikan, memberikan peneliti yang modern lingkup besar untuk kreativitas dan penelitian.
Fitur
unsur titanium kimia (Titanium) ditetapkan dalam tabel periodik Mendeleev simbol Ti.Terletak di subkelompok sisi Grup IV periode keempat dan memiliki nomor seri 22. Substansi sederhana titanium - logam warna putih-perak, ringan dan tahan lama.Konfigurasi elektronik atom memiliki struktur sebagai berikut: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Akibatnya, titanium memiliki beberapa oksidasi mungkin 2, 3, 4, dalam senyawa yang paling stabil adalah tetravalen.
Titanium - paduan atau logam?
Isu menarik bagi banyak orang.Pada tahun 1910, kimiawan Amerika Hunter adalah titanium murni pertama.Logam yang terkandung hanya 1% dari kotoran, tapi jumlahnya diabaikan, dan ternyata membuat mustahil untuk lebih mempelajari sifat-sifatnya.Daktilitas bahan ini dicapai tolkopod suhu tinggi, dalam kondisi normal (suhu kamar), sampel itu terlalu rapuh.Bahkan, item ini tidak ilmuwan tertarik sejak prospek penggunaannya tampak terlalu samar.Kompleksitas mendapatkan dan menyelidiki lebih lanjut mengurangi potensi penerapannya.Hanya pada tahun 1925, ahli kimia dari Belanda J. de Boer dan A. van Arkel menerima logam titanium, sifat-sifat yang telah menarik perhatian insinyur dan desainer di seluruh dunia.Sejarah studi elemen ini dimulai dengan 1790, pada saat ini, secara paralel, secara independen satu sama lain, dua ilmuwan terbuka titanium sebagai elemen.Masing-masing dari mereka menerima senyawa (oksida) agen, gagal untuk mengidentifikasi logam dalam bentuk yang paling murni.Titanium dianggap sebagai penemu Inggris biksu mineralogi William Gregor.Di wilayah parokinya, yang terletak di bagian barat daya Inggris, seorang ilmuwan muda mulai belajar lembah pasir hitam Menakena.Hasil eksperimen dengan pemilihan magnet adalah biji-bijian brilian, yang merupakan senyawa titanium.Pada saat yang sama kimiawan Jerman Martin Heinrich Klaproth mengidentifikasi zat baru dari rutil mineral.Pada 1797, ia juga membuktikan bahwa elemen paralel terbuka serupa.Titanium dioksida lebih dari satu abad, adalah misteri bagi banyak ahli kimia untuk mendapatkan logam murni tidak mungkin bahkan Berzelius.Teknologi terbaru dari abad XX sangat mempercepat proses belajar unsur kata dan mengidentifikasi daerah awal penggunaannya.Pada saat yang sama memperluas lingkup waktu.Membatasi ruang lingkup kompleksitas dari proses hanya dapat menghasilkan zat seperti titanium murni.Harga paduan logam dan cukup tinggi, sehingga hari ini dia tidak bisa menggantikan besi tradisional dan aluminium.
asal nama
Menakin - nama pertama titanium, yang digunakan sampai 1795.Artinya, dalam yurisdiksi teritorial, disebut unsur baru W. Gregory.Martin Klaproth memberikan elemen pada 1797 dengan nama "Titan".Pada saat rekan Perancisnya, yang dipimpin oleh ahli kimia cukup berpengaruh AL Lavoisier menawarkan untuk memanggil substansi yang baru ditemukan sesuai dengan sifat dasar mereka.Ilmuwan Jerman tidak setuju dengan pendekatan ini, dia benar percaya bahwa fase penemuan ini cukup sulit untuk mendefinisikan semua karakteristik khas substansi dan tercermin dalam judul.Namun, kita harus mengakui bahwa Klaproth jangka dipilih pengguna sepenuhnya sejalan dengan logam - itu telah berulang kali menekankan ilmuwan modern.Ada dua teori utama dari nama Titan.Logam dapat ditunjuk untuk menghormati ratu Titania elf (mitologi Jermanik Character).Nama ini melambangkan baik ringan dan daya tahan materi.Sebagian ilmuwan cenderung untuk menggunakan mitologi Yunani, di mana Titans disebut anak-anak perkasa dari dewi bumi Gaia.Versi ini mengatakan nama elemen sebelumnya terbuka - uranium.
Berada di alam
logam yang secara teknis memiliki nilai bagi manusia, titanium menempati tempat keempat di tingkat kerak bumi.Sebagian besar di alam yang ditandai hanya besi, magnesium dan aluminium.Terbesar diamati dalam kandungan titanium basal shell, sedikit kurang dari itu dalam lapisan granit.Dalam kadar air laut substansi rendah - sekitar 0.001 mg / l.Titanium unsur kimia cukup aktif, begitu murni tidak dapat ditemukan.Dalam kebanyakan kasus, itu hadir dalam senyawa dengan oksigen, sehingga memiliki valensi empat.Jumlah mineral titanium bervariasi 63-75 (dari berbagai sumber), sementara pada tahap sekarang dari penelitian, para ilmuwan terus menemukan bentuk-bentuk baru dari senyawanya.Untuk penggunaan praktis, yang paling penting adalah mineral berikut:
- ilmenite (FeTiO3).
- Rutile (TiO2).
- Titanite (CaTiSiO5).
- Perovskit (CaTiO3).
- titanomagnetit (FeTiO3 + Fe3O4) dan sebagainya. D.
Semua yang ada bijih yang mengandung titanium dibagi menjadi aluvial dan dasar.Elemen ini adalah migran yang lemah, ia hanya dapat melakukan perjalanan dalam bentuk batu atau bergerak calving spesies bawah berlumpur.Dalam biosfer, jumlah terbesar dari titanium yang terkandung dalam alga.Para wakil dari unsur fauna terestrial terakumulasi dalam jaringan tanduk, rambut.Untuk tubuh manusia yang ditandai dengan kehadiran titanium di limpa, kelenjar adrenal, plasenta, tiroid.
sifat fisik
Titanium - logam berwarna dengan putih keperakan dalam warna, seperti baja.Pada 0 0C memiliki kerapatan 4,517 g / cm3.Substansi memiliki berat jenis rendah, yang khas dari logam alkali (kadmium, natrium, lithium, cesium).Kepadatan titanium menempati sebuah posisi perantara antara besi dan aluminium, sedangkan kinerjanya lebih tinggi dari kedua elemen.Sifat utama logam, yang diperhitungkan saat menentukan ruang lingkup aplikasi mereka, adalah kekuatan luluh dan kekerasan.Titanium lebih kuat dari aluminium 12 kali, besi dan tembaga - 4 kali, sementara itu jauh lebih mudah.Daktilitas bahan murni dan batas yield yang memungkinkan mesin pada nilai suhu tinggi dan rendah, seperti dalam kasus logam lainnya, t. E. Dengan memukau, penempaan, pengelasan, bergulir.Karakteristik yang membedakan dari titanium - konduktivitas panas rendah dan, dengan demikian, sifat ini dipertahankan pada suhu tinggi hingga 500 0C.Medan magnet elemen titanium paramagnetik, tidak tertarik besi, dan tidak dikeluarkan sebagai tembaga.Kinerja anti-korosi sangat tinggi dalam lingkungan yang keras dan pengaruh mekanik yang unik.Lebih dari 10 tahun berada di air laut tidak mengubah tampilan dan komposisi lempeng titanium.Besi dalam hal ini akan benar-benar dihancurkan oleh korosi.
Termodinamika sifat dari titanium
- Density (dalam kondisi normal) adalah 4,54 g / cm3.Jumlah
- Atom - 22.
- Grup Logam - tahan api, mudah.
- massa atom titanium - 47,0.
- Titik didih (0C) - 3260.
- volume molar cm3 / mol - 10,6.
- titik leleh titanium (0C) - 1668.
- panas spesifik penguapan (kJ / mol) - 422,6.
- resistivitas listrik (pada 20 0 C) Ohm * cm * 10-6 - 45. sifat kimia
meningkat unsur ketahanan korosi karena pembentukan pada permukaan film oksida kecil.Ini mencegah (dalam kondisi normal) reaksi kimia dengan gas (oksigen, hidrogen) yang terletak di atmosfer sekitarnya elemen seperti logam titanium.Sifat-sifatnya bervariasi di bawah pengaruh suhu.Dengan peningkatan sampai dengan 600 0C terjadi reaksi antara oksigen, sehingga membentuk oksida titanium (TiO2).Dalam kasus penyerapan gas atmosfer terbentuk senyawa rapuh yang tidak memiliki penggunaan praktis untuk alasan ini pengelasan dan melelehkan titanium diproduksi dalam vakum.Reaksi reversibel adalah pembubaran hidrogen dalam logam, terjadi lebih aktif pada suhu yang lebih tinggi (400 0 C dan di atas).Titanium, terutama partikel halus (pelat tipis atau kawat), dibakar dalam suasana nitrogen.Reaksi kimia antara hanya mungkin pada suhu 700 0C, sehingga membentuk TiN nitrida.Dengan banyak logam membentuk paduan tinggi-kekerasan sering unsur paduan.Reaksi dengan halogen (chrome, bromin, iodin) memasuki hanya dengan adanya katalis (suhu tinggi) dan tunduk pada interaksi dengan zat kering.Ini menghasilkan paduan tahan api sangat padat.Dengan solusi yang paling alkali dan asam, titanium kimia aktif, kecuali terkonsentrasi sulfat (dengan didih berkepanjangan), fluorida, organik (asam format, asam oksalat) panas.Deposito
paling umum dalam bijih ilmenit alam - cadangan diperkirakan 800 juta ton.Deposito deposito rutil jauh lebih sederhana, tapi total volume - sambil mempertahankan pertumbuhan produksi - harus menyediakan kemanusiaan dalam 120 tahun ke depan, logam seperti titanium.Harga produk akhir akan tergantung pada permintaan dan meningkatkan manufakturabilitas, namun rata-rata berkisar 1200-1800 rubel. / Kg.Dengan perbaikan teknis terus menerus secara signifikan mengurangi biaya semua proses produksi di upgrade mereka tepat waktu.Cadangan terbesar bijih titanium, China dan Rusia juga telah dasar mineral adalah Jepang, Afrika Selatan, Australia, Kazakhstan, India, Korea Selatan, Ukraina, Ceylon.Deposit volume produksi yang berbeda dan persentase dari bijih titanium, survei geologi terus menerus, yang memungkinkan untuk mengasumsikan menurunkan nilai pasar logam dan aplikasi yang lebih luas.Rusia adalah jauh produsen terbesar titanium.
Mendapatkan
untuk produksi titanium yang paling sering digunakan dioksida nya mengandung jumlah minimum kotoran.Hal ini diperoleh dengan pengayaan konsentrat ilmenit atau bijih rutil.Tungku perlakuan panas listrik bijih terjadi yang disertai dengan pembentukan besi dan pemisahan terak yang mengandung titanium oksida.Sulfat atau klorida metode yang digunakan untuk pengobatan fraksi besi bebas.Titanium oksida adalah bubuk abu-abu (lihat. Foto).Logam titanium diperoleh fase pengolahannya.
Tahap pertama adalah proses sintering dan coke terak dengan paparan uap klorin.Yang dihasilkan berkurang TiCl4 dengan magnesium atau natrium bawah suhu 850 0C.Titanium spons (massa menyatu berpori) yang dihasilkan dari reaksi kimia, dimurnikan, atau dilebur ke dalam ingot.Tergantung pada penggunaan lebih lanjut dari paduan logam yang dibentuk atau murni (kotoran dihilangkan dengan pemanasan 1000 0 C).Untuk produksi zat dengan pangsa 0,01% dari kotoran menggunakan metode iodida.Hal ini didasarkan pada proses penguapan titanium spons pra-perawatan dengan halogen, uap nya.
Aplikasi
titik leleh titanium cukup tinggi bahwa ringan dari logam adalah keuntungan yang tak ternilai dari menggunakannya sebagai bahan struktural.Oleh karena itu, ia menemukan aplikasi terbesar dalam industri perkapalan, industri penerbangan, pembuatan rudal, produksi kimia.Titanium sering digunakan sebagai dopan dalam berbagai paduan yang menunjukkan karakteristik peningkatan ketahanan panas dan kekerasan.Ketahanan korosi yang tinggi dan kemampuan untuk menahan lingkungan yang paling agresif membuat logam ini sangat diperlukan untuk industri kimia.Titanium (paduan) diproduksi pipa, tangki, katup, filter, digunakan untuk distilasi dan transportasi asam dan zat kimia aktif lainnya.Ia mengaku membuat perangkat beroperasi pada kinerja suhu tinggi.Senyawa-senyawa titanium yang digunakan untuk membuat alat pemotong tahan lama, cat, plastik dan kertas, instrumen bedah, implan, perhiasan, bahan dekoratif, digunakan dalam industri makanan.Semua bidang sulit untuk menggambarkan.Obat modern untuk keamanan hayati penuh sering menggunakan logam titanium.Harga - ini adalah satu-satunya faktor yang mempengaruhi adalah luasnya penerapan elemen ini.Keadilan adalah pernyataan bahwa titanium - bahan masa depan, yang mempelajari umat manusia memasuki tahap baru pembangunan.
