evig, mystisk, plass, materialet i fremtiden - alle disse og mange andre skjellsord tildelt de ulike kilder til titan.Historien om oppdagelsen av dette metallet var ikke trivielt: på samme tid over det valgte elementet i sin rene form jobbet flere forskere.Prosessen med å studere de fysiske og kjemiske egenskaper og identifikasjon av områder i sin søknad er ikke ferdig i dag.Titanium - metall for fremtiden, sin plass i menneskelivet ennå ikke helt definert, noe som gir moderne forskere et stort spillerom for kreativitet og forskning.
Feature
grunnstoff titan (Titanium) er utpekt i den periodiske tabell over Mendelejev symbol Ti.Ligger i siden undergruppe av gruppe IV i den fjerde periode, og har en serienummer 22. enkel substans av titan - metall hvitsølvfarget, lett og slitesterk.Den elektroniske konfigurasjon av atom har den følgende struktur: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Følgelig har titan flere mulige oksidasjonstilstander 2, 3, 4, i de mest stabile forbindelser er det fireverdig.
Titanium - legering eller metall?
Spørsmålet av interesse for mange.I 1910, amerikansk kjemiker Hunter var den første ren titan.Metall inneholdt bare 1% av urenheter, men mengden er ubetydelig, og det viste seg gjorde det umulig å ytterligere studere dens egenskaper.Duktilitet av dette materiale ble oppnådd tolkopod høye temperaturer, under normale betingelser (romtemperatur), prøven var for skjør.Faktisk er dette elementet ikke interesserte forskere siden utsiktene for bruken virket altfor vag.Kompleksiteten av å oppnå og å undersøke ytterligere redusert potensial for dens anvendelse.Bare i 1925, kjemikere fra Nederland J. de Boer og A. van Arkel fått titanmetall, egenskaper som har tiltrukket seg oppmerksomheten til ingeniører og designere over hele verden.Historien til studiet av dette elementet begynner med 1790, på dette tidspunkt, i parallell, uavhengig av hverandre, de to forskerne åpne titan som et element.Hver av dem får en forbindelse (oksid) agent, unnlater å identifisere metall i sin reneste form.Titanium regnes som oppdageren av den engelske munken mineralogist William Gregor.På territoriet sitt prestegjeld, som ligger i den sørvestlige delen av England, begynte en ung forsker studerer svart sand dalen Menakena.Resultatene av forsøkene med magneten valget var strålende korn, som er en forbindelse av titan.Samtidig tysk kjemiker Martin Heinrich Klaproth identifisert den nye substans fra mineralet rutil.I 1797, har han også bevist at åpne parallelle elementer er like.Titandioksid over et århundre, er et mysterium for mange apotek for å få rent metall var ikke mulig selv Berzelius.Nyeste teknologiene i XX århundre sterkt akselerert prosessen med å studere nevnte element og identifisert innledende områder av bruken.Samtidig utvider omfanget av tiden.Begrense omfanget av dens kompleksitet av prosessen kan bare produsere en substans slik som rent titan.Prisen på metallegeringer og høy nok, så i dag kan han ikke fortrenge den tradisjonelle jern og aluminium.
opprinnelsen til navnet
Menakin - det første navnet på titan, som ble brukt før 1795.Det er, i den territoriale jurisdiksjon, heter den nye element W. Gregory.Martin Klaproth tildeler element i 1797 navnet "Titan".På tidspunktet for hans franske kolleger, ledet av ganske innflytelsesrik kjemiker AL Lavoisier tilby å ringe det nyoppdagede stoffet i samsvar med deres grunnleggende egenskaper.Tyske vitenskapsmannen var ikke enig med denne tilnærmingen, han med rette mente at discovery fasen er ganske vanskelig å definere alle kjennetegn særegne for stoffet og gjenspeiles i tittelen.Men vi må erkjenne at brukervalgt Klaproth begrepet er helt i tråd med metall - det har gjentatte ganger understreket at moderne forskere.Det er to hovedteorier i navnet Titan.Metal kan bli utpekt til ære for alvenes dronning Titania (Character germansk mytologi).Dette navnet symboliserer både letthet og holdbarhet saken.De fleste forskere er tilbøyelig til å bruke gresk mytologi, der Titans ble kalt sønner av den mektige jordgudinnen Gaia.Denne versjonen sier navnet på den tidligere åpne element - uran.
Å være i naturen
av metaller som teknisk sett er av verdi for mennesker, opptar titan fjerde plass i omfanget av jordskorpen.Stor del i naturen er karakterisert kun jern, magnesium og aluminium.Den største observert i titaninnhold på basalt skall, litt mindre enn det i et lag av granitt.I sjøvann innholdet av stoffet er lav - ca 0,001 mg / l.Grunnstoff titan er ganske aktiv, så ren det kan ikke bli funnet.I de fleste tilfeller er det til stede i forbindelsene med oksygen, og dermed har en valens på fire.Mengden av titan mineraler varierer 63-75 (fra ulike kilder), mens på det nåværende stadium av forskning, forskere fortsetter å oppdage nye former for sine forbindelser.For praktisk bruk, de viktigste er følgende mineraler:
- ilmenitt (FeTiO3).
- Rutil (TiO2).
- Titanitt (CaTiSiO5).
- Perovskite (CaTiO3).
- Titanomagnetite (FeTiO3 + Fe3O4) og så videre. D.
All eksisterende titanholdig malm er delt inn i alluviale og grunnleggende.Dette elementet er en svak migrant, han kan reise bare i form av steiner eller flytte kalving gjørmete bunn arter.I biosfæren, den største mengden av titan som inneholdes i algene.Representantene for terrestrisk fauna element akkumuleres i vev av horn, hår.For det menneskelige legeme, karakterisert ved nærværet av titan i milten, binyrene, placenta, skjoldbruskkjertel.
fysiske egenskaper
Titanium - farget metall med sølv-hvit i fargen, ser ut som stål.Ved 0 0C har en densitet på 4,517 g / cm3.Substansen har en lav egenvekt, noe som er typisk for alkalimetallene (kadmium, natrium, litium, cesium).Tetthet titan inntar en mellomstilling mellom jern og aluminium, mens dets ytelse er høyere enn den for begge elementer.De viktigste egenskapene til metaller, som er tatt i betraktning ved fastsettelse av omfanget av sin søknad, er flyte og hardhet.Titan er sterkere enn aluminium 12 ganger, jern og kobber - 4 ganger, samtidig som det er mye lettere.Duktilitet den rene substansen og dens flytegrense tillater bearbeiding ved høye og lave temperaturverdier, som i tilfellet av andre metaller, t. E. Ved nagling, smiing, sveising, valsing.Det som særpreger titan - sin lave varmeledningsevne, og dermed er disse egenskapene beholdes ved forhøyede temperaturer opp til 500 0C.Det magnetiske feltet blir paramagnetisk titan element, det er ikke tiltrukket som jern, og er ikke kommet som kobber.Svært høy anti-korrosjon ytelse i tøffe miljøer og mekaniske påvirkninger er unike.Mer enn 10 år for å være i sjøvann ikke endre utseende og sammensetning av titanplatene.Jern i dette tilfelle ville bli helt ødelagt ved korrosjon.
termodynamiske egenskaper titan
- Density (under normale forhold) er 4,54 g / cm3.
- Atomnummer - 22.
- Gruppe Metaller - ildfaste, lett.
- atommasse av titan - 47,0.
- Kokepunkt (0C) - 3260.
- molvolum cm3 / mol - 10.6.
- smeltepunktet av titan (0C) - 1668.
- Spesifikk fordampningsvarme (kJ / mol) - 422,6.
- elektrisk motstand (ved 20 0 C) ohm * cm * 10-6 - 45.
kjemiske egenskaper
økt korrosjonsmotstandselement på grunn av dannelsen på overflaten av den lille oksydfilm.Det forhindrer (under normale forhold) kjemisk reaksjon med gasser (oksygen, hydrogen) som befinner seg i den omgivende atmosfæren av slike elementer som titanmetall.Dens egenskaper varierer under påvirkning av temperatur.Med sin øke opp til 600 0C inntreffer reaksjon mellom oksygen, hvorved det dannes et titanoksyd (TiO2).I tilfellet av absorpsjonen av atmosfæriske gasser dannes skjøre forbindelser som ikke har noen praktisk anvendelse på grunn av sveising og smelting av titan som produseres i vakuum.Reversibel reaksjon er oppløsningen av hydrogen i metall, det forekommer mer aktiv ved høyere temperaturer (400 0 C og over).Titan, spesielt de fine partikler (en tynn plate eller et tråd), blir brent i en nitrogenatmosfære.Den kjemiske reaksjon mellom bare mulig ved en temperatur på 700 0C, hvorved det dannes et nitrid TiN.Med mange metaller danner høy hardhet legeringer ofte legeringselement.Reaksjonen med halogener (krom, brom, jod) trer bare i nærvær av en katalysator (høy temperatur), og utsatt for interaksjon med en tørr substans.Dette gir en meget solid ildfaste legeringer.Med de fleste oppløsninger av alkalier og syrer, titan kjemisk aktive, blir unntaks konsentrert svovelsyre (ved langvarig koking), flussyre, varmt organisk (maursyre, oksalsyre).
innskudd
mest vanlige i naturen ilmenittmalm - sine reserver er anslått til 800 millioner tonn.Forekomster av rutil innskudd er mye mer beskjeden, men det totale volum - samtidig produksjon vekst - bør gi menneskeheten i de neste 120 år, et metall slik som titan.Prisen på sluttproduktet vil avhenge av etterspørsel og økende produserbarhet, men i gjennomsnitt er i området fra 1200 til 1800 rubler. / Kg.Med kontinuerlig tekniske forbedringer betydelig redusert kostnadene for alle produksjonsprosesser i sine rettidig oppgraderinger.De største reserver av titan malm, Kina og Russland har også mineralbase er Japan, Sør-Afrika, Australia, Kasakhstan, India, Sør-Korea, Ukraina, Ceylon.Forekomster av ulike produksjonsvolumer og prosenter av titan malm, er geologiske undersøkelser fortsetter hele tiden, noe som gjør det mulig å anta redusere markedsverdien av metall og dens bredere program.Russland er den desidert største produsent av titan.
Får
for produksjon av titan er oftest brukt hans dioxide inneholder et minimum av urenheter.Det blir oppnådd ved anrikning av ilmenitt eller rutil konsentrater malm.Den elektriske ovn varmebehandling av malmen finner sted som er ledsaget av dannelsen av jern og adskillelse av slagg som inneholder titanoksyd.Sulfat eller klorid metode brukes for behandling av jern-frie fraksjoner.Titanoksid er et grått pulver (se. Foto).Titan metall fås ved sin behandling fase.
Den første fasen er prosessen med sintring og koks slagg med eksponering for klordamp.Det resulterende redusert TiCI4 med magnesium eller natrium undertemperatur 850 0C.Titansvamp (porøs smeltet masse) som følge av en kjemisk reaksjon, renset, eller smeltet ned til barrer.Avhengig av videre bruk av dannet metallegering eller rent (urenheter blir fjernet ved oppvarming til 1000 0 C).For produksjon av stoffer med en andel på 0,01% av urenheter som brukes jodid metode.Den er basert på fordampning prosessen med titansvamp forbehandlet med halogen, dens damp.
Applications
smeltepunktet av titan er høy nok til at lysstyrken i metallet er en uvurderlig nytte av å bruke det som et konstruksjonsmateriale.Derfor finner han det største programmet i verftsindustrien, luftfartsindustrien, produksjon av raketter, kjemisk produksjon.Titan er ofte brukt som et dopemiddel i forskjellige legeringer som viser forbedrede egenskaper ved varmemotstand og hardhet.Den høye korrosjonsbestandighet og evne til å motstå de mest aggressive omgivelser gjør dette metallet er uunnværlig for den kjemiske industri.Titanlegeringer) (fremstilt rør, tanker, ventiler, filtere, som brukes for destillasjon og transport av syrer og andre kjemisk aktive stoffer.Han hevdet å lage anordninger som opererer ved forhøyet temperatur ytelse.Titanforbindelsene brukes til å lage holdbare skjærende verktøy, maling, plast og papir, kirurgiske instrumenter, implantater, smykker, dekorative materialer, som brukes i næringsmiddelindustrien.Alle områder av vanskelig å beskrive.Moderne medisin for full biologisk sikkerhet ofte bruker metallisk titan.Pris - dette er den eneste faktoren som påvirker er bredden i anvendelsen av dette elementet.Justice er påstanden om at titan - et materiale for fremtiden, som studerer menneskeheten går inn i en ny fase.
