Titanio - il metallo.

eterna, misteriosa, spazio, materiale del futuro - tutti questi e molti altri epiteti assegnati alle varie fonti di titanio.Storia della scoperta di questo metallo non è banale: allo stesso tempo sopra l'elemento selezionato nella sua forma pura lavorato diversi scienziati.Il processo di studiare le proprietà fisiche e chimiche e l'identificazione delle aree della sua applicazione non è finito oggi.Titanium - il metallo del futuro, il suo posto nella vita umana non ancora completamente definito, dando ai ricercatori moderni un enorme spazio per la creatività e la ricerca.

Caratteristica

chimica elemento in titanio (Titanium) è designato nella tavola periodica di Mendeleev simboli Ti.Situato nel sottogruppo lato del gruppo IV del quarto periodo e ha un numero di serie 22. La semplice sostanza del titanio - metallo di colore bianco-argento, leggera e resistente.La configurazione elettronica dell'atomo ha la seguente struttura: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Di conseguenza, il titanio ha diversi possibili stati di ossidazione 2, 3, 4, nei composti più stabile, è tetravalente.

Titanium - lega o metallo?

La questione di interesse per molti.Nel 1910, chimico americano Hunter fu il primo titanio puro.Metallo conteneva solo l'1% di impurità, ma l'importo è trascurabile, e si è scoperto rendeva impossibile studiare ulteriormente le sue proprietà.La duttilità di questo materiale è stato raggiunto tolkopod temperature elevate, in condizioni normali (temperatura ambiente), il campione era troppo fragile.In realtà, questo articolo non è scienziati interessati in quanto le prospettive per il suo utilizzo sembravano troppo vago.La complessità di ottenere e investigare ulteriormente ridotto il potenziale della sua applicazione.Solo nel 1925, i chimici provenienti dai Paesi Bassi J. de Boer e A. van Arkel ricevuto metallo di titanio, le cui proprietà hanno attirato l'attenzione di ingegneri e progettisti di tutto il mondo.La storia dello studio di questo elemento inizia con 1790, in questo momento, in parallelo, indipendentemente l'uno dall'altro, i due scienziati titanio aperto come elemento.Ognuno di loro riceve un composto (ossido) agente, non riuscendo a identificare il metallo nella sua forma più pura.Il titanio è considerato lo scopritore del monaco mineralogist inglese William Gregor.Sul territorio della sua parrocchia, che si trova nella parte sud-occidentale dell'Inghilterra, un giovane scienziato ha iniziato a studiare nero valle sabbia Menakena.I risultati degli esperimenti con la selezione era magnete grani brillanti, che è un composto di titanio.Contemporaneamente chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth identificato la nuova sostanza dal rutilo minerale.Nel 1797, ha anche dimostrato che elementi paralleli aperti sono simili.Il biossido di titanio oltre un secolo, è un mistero per molti chimici per ottenere metallo puro non è stato possibile, anche Berzelius.Ultime tecnologie del XX secolo enormemente accelerato il processo di studio del detto elemento ed ha identificato superfici iniziali del suo uso.Allo stesso tempo, ampliando la portata del tempo.Limitare la portata della sua complessità del processo può produrre solo una sostanza come il titanio puro.Il prezzo di leghe metalliche e abbastanza alto, così oggi non può spostare il ferro tradizionale e alluminio.Origine

del nome

Menakin - il nome del titanio, che è stato utilizzato fino al 1795.Vale a dire, nella giurisdizione territoriale, chiamato il nuovo elemento W. Gregory.Martin Klaproth assegna elemento nel 1797 il nome di "Titan".Al tempo dei suoi colleghi francesi, guidati da molto influente chimico AL Lavoisier offrire a chiamare la sostanza scoperta di recente in conformità con le loro proprietà di base.Scienziato tedesco non era d'accordo con questo approccio, ha giustamente ritenuto che la fase di scoperta è abbastanza difficile da definire tutte le caratteristiche peculiari alla sostanza ed essere riflesse nel titolo.Tuttavia, dobbiamo riconoscere che termine Klaproth selezionata dall'utente è pienamente in linea con il metallo - ha più volte sottolineato gli scienziati moderni.Ci sono due teorie principali del nome di Titan.Metallo potrebbe essere designato in onore della regina Titania elfico (Personaggio mitologia germanica).Questo nome simboleggia sia la leggerezza e la materia durata.La maggior parte degli scienziati sono inclini ad utilizzare mitologia greca, in cui i Titani sono stati chiamati i figli dei potenti della dea Terra Gaia.Questa versione dice il nome dell'elemento precedentemente aperta - l'uranio.

Essere in natura

dei metalli che tecnicamente sono di valore per gli esseri umani, il titanio occupa il quarto posto nella portata della crosta terrestre.Gran parte in natura sono caratterizzati solo ferro, magnesio e alluminio.Il più grande osservata nel contenuto di titanio shell basalto, un po 'meno in uno strato di granito.In contenuto di acqua di mare della sostanza è bassa - circa 0,001 mg / l.Elemento chimico di titanio è molto attivo, così puro che non può essere trovato.Nella maggior parte dei casi, è presente nei composti con l'ossigeno, quindi ha una valenza di quattro.La quantità di minerali di titanio varia 63-75 (da varie fonti), mentre allo stato attuale della ricerca, gli scienziati continuano a scoprire nuove forme di suoi composti.Per l'uso pratico, i più importanti sono i seguenti minerali:

1. ilmenite (FeTiO3).
2. Rutilo (TiO2).
3. Titanite (CaTiSiO5).
4. perovskite (CaTiO3).
5. Titanomagnetite (FeTiO3 + Fe3O4) e così via. D.

All esistente minerale contenente titanio è diviso in alluvionali e di base.Questo elemento è un migrante debole, che può viaggiare solo in forma di pietre o in movimento parto fangosi specie inferiori.In biosfera, la maggior quantità di titanio contenuta nelle alghe.I rappresentanti della fauna terrestre elemento si accumula nei tessuti del corno, capelli.Per il corpo umano caratterizzato dalla presenza di titanio nella milza, ghiandole surrenali, placenta, tiroide.

proprietà fisiche

Titanio - metallo colorato con bianco-argenteo di colore, si presenta come l'acciaio.A 0 0C ha una densità di 4.517 g / cm3.La sostanza ha un peso specifico basso, che è tipica dei metalli alcalini (cadmio, sodio, litio, cesio).Densità titanio occupa una posizione intermedia tra il ferro e alluminio, mentre la sua prestazione è superiore a quella dei due elementi.Le principali proprietà dei metalli, che sono presi in considerazione per determinare l'ambito di applicazione, sono la resistenza allo snervamento e la durezza.Il titanio è più forte di alluminio 12 volte, ferro e rame - 4 volte, mentre è molto più facile.La duttilità della sostanza pura e il suo limite snervamento consentire lavorazioni a valori alta e bassa temperatura, come nel caso di altri metalli, t. E. mediante rivettatura, forgiatura, saldatura, laminazione.La caratteristica distintiva del titanio - sua bassa conduttività termica e, quindi, queste proprietà vengono mantenute a temperature elevate fino a 500 0C.Il campo magnetico è elemento titanio paramagnetico, non è attratto come il ferro, e non viene espulso come il rame.Molto alte prestazioni anti-corrosione in ambienti difficili e le influenze meccaniche sono unici.Più di 10 anni di essere in acqua di mare non hanno cambiato l'aspetto e la composizione delle piastre di titanio.Ferro in questo caso sarebbe stato totalmente distrutto dalla corrosione.

termodinamico proprietà del titanio

1. Densità (in condizioni normali) è 4.54 g / cm3.Numero
2. atomica - 22.
3. Gruppo Metalli - refrattari, facile.
4. massa atomica di titanio - 47.0.
5. ebollizione (0C) - 3260.
6. volume molare cm3 / mol - 10.6.
7. punto di fusione di titanio (0C) - 1668.
8. Calore specifico di evaporazione (kJ / mol) - 422,6.
9. resistività elettrica (a 20 0 C) Ohm * cm * 10-6 - 45.

proprietà chimiche

aumentato elemento resistenza alla corrosione dovuta alla formazione sulla superficie del piccolo film di ossido.Previene (in condizioni normali) reazione chimica con gas (ossigeno, idrogeno) situati nell'atmosfera circostante di elementi come titanio.Le sue proprietà variano sotto l'influenza della temperatura.Con il suo aumento fino a 600 0C verifica reazione tra l'ossigeno, formando un ossido di titanio (TiO2).In caso di assorbimento di gas atmosferici si formano composti fragili praticamente utilizzabili per questo motivo la saldatura e la fusione di titanio prodotto nel vuoto.Reazione reversibile è la dissoluzione dell'idrogeno nel metallo, si verifica più attivi a temperature elevate (400 0 C e oltre).Titanio, soprattutto le particelle fini (una piastra sottile o un filo), viene bruciato in atmosfera di azoto.La reazione chimica tra possibile solo ad una temperatura di 700 0C, formando così una TiN nitruro.Con molti metalli formano leghe ad alta durezza spesso elemento di lega.La reazione con alogeni (cromo, bromo, iodio) entra solo in presenza di un catalizzatore (alta temperatura) e soggetti ad interazioni con una sostanza secca.Questo produce una solida leghe refrattarie.Con le soluzioni di maggior alcali e acidi, titanio solforico chimicamente attivo, eccezione è concentrato (con ebollizione prolungata), fluoridrico, organico (acido formico, acido ossalico) caldo.Depositi

più comuni in natura minerale ilmenite - le sue riserve sono stimate a 800 milioni di tonnellate.I depositi di depositi di rutilo sono molto più modeste, ma il volume totale - pur mantenendo la crescita produzione - dovrebbe fornire umanità nei prossimi 120 anni, un metallo come il titanio.Il prezzo del prodotto finale dipenderà dalla domanda e l'aumento producibilità, ma su media varia da 1200 a 1800 rubli. / Kg.Con i continui miglioramenti tecnici ridotto significativamente il costo di tutti i processi produttivi nei loro aggiornamenti tempestivi.Le maggiori riserve di minerale di titanio, la Cina e la Russia hanno anche base minerale sono il Giappone, Sud Africa, Australia, Kazakistan, India, Corea del Sud, Ucraina, Ceylon.Depositi di diversi volumi di produzione e percentuali di minerale di titanio, indagini geologiche continuano costantemente, che consente di assumere diminuire il valore di mercato del metallo e la sua applicazione più ampio.La Russia è di gran lunga il maggior produttore di titanio.

Ottenere

per la produzione di titanio è più spesso utilizzato la sua anidride contenente una minima quantità di impurità.Si ottiene un arricchimento di concentrati di ilmenite o dei minerali metalliferi rutilo.Il trattamento termico forno elettrico di minerale si verifica che è accompagnata dalla formazione di ferro e separazione delle scorie, contenenti ossido di titanio.Solfato o cloruro metodo viene utilizzato per il trattamento di frazioni esenti da ferro.Ossido di titanio è una polvere grigia (vedi. Foto).Titanio ottenuto nella fase di elaborazione.

La prima fase è il processo di sinterizzazione e coca scorie con l'esposizione ai vapori di cloro.La conseguente ridotto TiCl4 con magnesio o sodio a temperatura 850 0C.Spugna di titanio (massa fusa porosa) risultanti da una reazione chimica, purificato, o fuso in lingotti.A seconda degli altri usi di lega metallica formata o puro (impurità sono rimosse mediante riscaldamento a 1000 0 C).Per la produzione di sostanze con una quota del 0,01% di impurità utilizzati metodo ioduro.Si basa sul processo di evaporazione di spugna di titanio pretrattata con alogeno, suo vapore.Applicazioni

punto di titanio di fusione è abbastanza alto che la leggerezza del metallo è un inestimabile vantaggio di utilizzare come materiale strutturale.Pertanto, egli trova il più grande applicazione nel settore della costruzione navale, l'industria aeronautica, la fabbricazione di missili, la produzione chimica.Il titanio viene spesso utilizzato come drogante in varie leghe che presentano migliorate caratteristiche di resistenza termica e durezza.L'elevata resistenza alla corrosione e la capacità di resistere agli ambienti più aggressivi rendono questo metallo è indispensabile per l'industria chimica.Titanio (leghe) prodotte tubazioni, serbatoi, valvole, filtri, utilizzati per la distillazione e il trasporto di acidi e altre sostanze chimicamente attive.Egli ha affermato di creare dispositivi che funzionano su prestazioni temperatura elevata.I composti di titanio usate per fare utensili da taglio durevoli, vernici, plastica e carta, strumenti chirurgici, protesi, gioielli, materiali decorativi, utilizzati nell'industria alimentare.Tutte le aree di difficile da descrivere.La medicina moderna per la piena sicurezza biologica utilizza spesso titanio.Prezzo - questo è l'unico fattore che influenza sia l'ampiezza di applicazione di questo elemento.La giustizia è l'affermazione che il titanio - un materiale del futuro, che sta studiando l'umanità entra in una nuova fase di sviluppo.