Tytan - metal.

wieczne, tajemniczy, przestrzeń, materiał przyszłości - wszystkie te i wiele innych epitetów przypisane do różnych źródeł tytanu.Historia odkrycia tego metalu nie była banalna: w tym samym czasie nad wybranym elementem w czystej postaci pracował kilku naukowców.Proces badania własności fizyczne i chemiczne oraz identyfikację obszarów jej zastosowania nie jest gotowy dziś.Tytan - metal o przyszłości, jego miejsce w życiu człowieka nie jest jeszcze w pełni określone, co nowoczesne naukowcom ogromne pole do kreatywności i badań.Funkcja

pierwiastek chemiczny tytanu (tytan) jest wyznaczony okresowego Mendelejewa symbolu Ti.Położony w podgrupie bocznej grupie IV w czwartym okresie i posiada numer seryjny 22. substancja prosta z tytanu - metalu koloru biało-srebrny, lekki i wytrzymały.Konfiguracji elektronowej atomu ma następującą strukturę: 22), 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.W związku z tym, tytan ma kilka możliwych stanach utlenienia 2, 3, 4, w najbardziej stabilne związki to jest czterowartościowy.

Tytan - stop lub metalu?

Kwestia zainteresowania wielu.W 1910 roku, amerykański chemik Hunter był pierwszym czystego tytanu.Metal zawierały tylko 1% zanieczyszczeń, ale ilość jest znikoma, i okazało się, uniemożliwiła mu dalsze zbadanie jego właściwości.Plastyczność tego materiału osiągnięto tolkopod wysokich temperaturach, w normalnych warunkach (temperatura pokojowa), próbka jest zbyt kruchy.W rzeczywistości, ten element nie jest zainteresowane naukowcy od perspektywy jego wykorzystania wydawało się zbyt ogólnikowe.Złożoność otrzymywania i badania dodatkowo zmniejszyć potencjał jej zastosowania.Tylko w 1925 roku chemicy z Holandia J. de Boer i A. van Arkel otrzymał tytan, którego właściwości przyciągnęły uwagę inżynierów i projektantów na całym świecie.Historię pracy tego elementu zaczyna 1790, w tym momencie, jednocześnie, niezależnie od siebie, dwóch naukowców otwarty tytanu jako pierwiastka.Każdy z nich otrzymuje się związek (tlenku) czynnika, nie wskazując metalu w najczystszej postaci.Tytan jest uważany za odkrywcę angielskiego mnicha mineraloga William Gregor.Na terenie swojej parafii, znajduje się w południowo-zachodniej części Anglii, młody naukowiec rozpoczął studia Black Valley piasek Menakena.Wyniki eksperymentów z wyboru magnes brylantowy ziarna, który jest związkiem tytanu.Jednocześnie German chemik Martin Heinrich Klaproth zidentyfikowano nową substancję z rutylu mineralnej.W 1797 roku, okazało się, że on również otwarte elementy równoległe są podobne.Dwutlenek tytanu ponad wieku, jest tajemnicą dla wielu chemików do uzyskania czystego metalu nie było możliwe nawet Berzelius.Najnowsze technologie XX wieku znacznie przyspieszyło proces badania wymienionego elementu i określone początkowe obszary jego wykorzystania.Jednocześnie rozszerzając zakres czasu.Ograniczają zakresu jego złożoność procesu można wytwarzać tylko substancje, takie jak czysty tytan.Cena stopów metali i wystarczająco wysoki, więc dziś nie może on zastępować tradycyjne żelaza i aluminium.

pochodzenie nazwy

Menakin - imienia tytanu, który był używany do roku 1795.Oznacza to, że w jurysdykcji terytorialnej, zwany nowy element W. Gregory.Martin Klaproth przypisuje elementu w 1797 roku nazwę "Titan".W czasie swoich francuskich kolegów, prowadzony przez bardzo wpływową chemik AL Lavoisier oferują zadzwonić do nowo odkrytej substancji zgodnie z ich podstawowych właściwości.Niemiecki naukowiec nie zgadzam się z tym podejściem, słusznie uważa, że ​​faza odkrycie jest dość trudne do zdefiniowania wszystkie cechy charakterystyczne dla substancji i odzwierciedlenie w tytule.Trzeba jednak przyznać, że wybrana przez użytkownika jest w pełni Klaproth termin zgodny z metalu - to wielokrotnie podkreślał, nowoczesne naukowców.Istnieją dwie główne teorie nazwą Titan.Metal może być wyznaczony na cześć królowej elfów Tytanii mitologii germańskiej (Character).Ta nazwa symbolizuje zarówno lekkość i trwałość materii.Większość naukowców skłania do korzystania mitologii greckiej, w której Tytani zostali nazwani synami potężna bogini ziemi Gaia.Ta wersja mówi nazwę wcześniej otwartego elementu - uranu.

Będąc w przyrodzie

metali, które technicznie są wartościowe dla ludzi, tytanu zajmuje czwarte miejsce w zakresie skorupie ziemskiej.Duża część natury charakteryzuje jedynie żelazo, magnez i glin.Największa obserwowana zawartości tytanu bazaltu powłoki, nieco mniejsze niż w warstwie granitu.Zawartości wody morza substancji jest niski - około 0,001 mg / l.Chemiczne elementem tytanu jest dość aktywny, tak czysta, że ​​nie można znaleźć.W większości przypadków występuje w związkach z tlenem, a więc ma wartościowości cztery.Ilość minerałów tytanu waha się od 63 do 75 (z różnych źródeł), zaś na obecnym etapie badań, naukowcy wciąż odkrywają nowe formy jego związków.Do praktycznego wykorzystania, najważniejsze są następujące minerały:

1. ilmenitu (FeTiO3).
2. Rutyl (TiO2).
3. tytanit (CaTiSiO5).
4. Perowskit (CaTiO3).Istniejących rudy zawierające tytan
5. tytanomagnetytu (FeTiO3 + Fe3O4) i tak dalej. D.

All dzieli się alluvial i podstawowe.Ten element jest słabym migrujący, może podróżować tylko w postaci kamieni lub przenoszenie wycieleniu błotniste gatunków dennych.W biosferze, największą ilość tytanu zawarte w algach.Przedstawiciele fauny naziemnej elementu gromadzi się w tkankach rogów, włosów.Dla organizmu ludzkiego charakteryzuje się obecnością tytanu w śledzionie, nadnerczy, łożysko, tarczycy.

właściwości fizyczne

Titanium - z metalu w kolorze srebrzysto-biały kolor, wygląda jak stal.W temperaturze 0 0C ma gęstość od 4,517 g / cm3.Substancja ma mały ciężar, co jest typowe dla metali alkalicznych (kadm, sód, lit, cez).Gęstość tytanu zajmuje położenie pośrednie pomiędzy żelaza i glinu, a jego wydajność jest wyższa niż w przypadku obu elementów.Główne właściwości metali, które są brane pod uwagę przy określaniu zakresu ich stosowania, to granica plastyczności i twardość.Tytan jest silniejszy niż 12 razy, aluminium i miedzi - żelaza 4 razy, a to jest o wiele łatwiejsze.Plastyczność czystej substancji oraz jej granicy plastyczności umożliwiają obróbkę na wartości niskich i wysokich temperaturach, jak w przypadku innych metali, t. E. nitami, kucia, spawanie, walcowanie.Cechą charakterystyczną właściwości tytanu - niska przewodność cieplna, a tym samym, właściwości te są przechowywane w podwyższonych temperaturach do 500 0C.Pole magnetyczne jest paramagnetyczny elementem tytanu, nie jest przyciągane jak żelazo, i nie jest wyrzucana w miedzi.Bardzo wysoka wydajność antykorozyjne w trudnych warunkach i uszkodzeniami mechanicznymi są wyjątkowe.Więcej niż 10 lat jest w wodzie morskiej nie zmienić wygląd i skład płyt tytanowych.Żelazo w tym przypadku byłyby całkowicie zniszczone przez korozję.

termodynamiczne właściwości tytanu

1. Gęstość (w normalnych warunkach) wynosi 4,54 g / cm3.Numer
2. Atomowej - 22.
3. Grupa Metale - ogniotrwałe, łatwe.
4. masa atomowa tytanu - 47,0.
5. Temperatura wrzenia (0 C) - 3260.
6. objętości molowej cm3 / mol - 10,6.
7. temperatura topnienia tytanu (0C) - 1668.
8. Ciepło parowania (kJ / mol) - 422,6.
9. oporność elektryczna (20 0 ° C) Ohm * cm * 10-6 - 45.

chemiczne

elementu zwiększona odporność na korozję ze względu na tworzenia się na powierzchni warstwy tlenku małe.Zapobiega (w normalnych warunkach) reakcję chemiczną z gazów (tlen, wodór), znajdujących się w otaczającej atmosferze w takie elementy jak metal tytan.Jego właściwości różnią się pod wpływem temperatury.Z jego wzrostem do 600 0C zachodzi reakcja pomiędzy tlenem, tworząc w ten sposób tlenek tytanu (TiO2).W przypadku absorpcji gazów atmosferycznych powstają związki kruche, które nie mają praktyczne zastosowanie tego powodu spawania i topienia tytanu w próżni.Reakcją odwracalną jest rozpuszczanie wodoru w metalu, występuje bardziej aktywny w wyższych temperaturach (400 0 C i wyżej).Tytan, szczególnie drobne cząsteczki (cienkiej blachy albo drutu), spala się w atmosferze azotu.Reakcja chemiczna pomiędzy można dopiero w temperaturze 700 0C, tworząc w ten sposób azotku TiN.Z wielu stopów metali tworzą wysokiej twardości często pierwiastek stopowy.Reakcja z chlorowców (chromu, bromu, jodu), wprowadza się tylko w obecności katalizatora (w wysokiej temperaturze) oraz na interakcji z suchą substancję.To daje bardzo solidne stopy ogniotrwałe.Z roztworów większości zasad i kwasów, tytan, aktywny chemicznie wyjątkiem zatężono siarkowy (o przedłużonym wrzenia), fluorowodorowy, gorący organiczny (kwas mrówkowy, kwas szczawiowy).Depozyty

najczęściej w rudy ilmenitu przyrody - jego zasoby szacowane są na 800 mln ton.Złoża depozytów rutylu są znacznie skromniejsze, ale całkowita objętość - przy jednoczesnym utrzymaniu wzrostu produkcji - powinna zapewnić ludzkości w ciągu najbliższych 120 lat, metal, takich jak tytan.Ceny końcowego produktu będzie zależeć od zapotrzebowania oraz zwiększenie możliwości produkcyjne, ale średnio wynosi od 1200 do 1800 rubles. / Kg.Z ciągłych udoskonaleń technicznych znacznie zmniejszyć koszty wszystkich procesów produkcyjnych w swoich aktualnych uaktualnień.Największe rezerwy rudy tytanu, Chiny i Rosja mają także mineralna baza są Japonia, Południowa Afryka, Australia, Kazachstan, Indie, Korea Południowa, Ukraina, Cejlon.Depozyty różnych wielkości produkcji i procentach rudy tytanu, badania geologiczne trwają nieustannie, co pozwala zakładać zmniejszenie wartości rynkowej metalu i jego szersze zastosowanie.Rosja jest zdecydowanie największym producentem tytanu.

Pierwsze

do produkcji tytanu stosuje się najczęściej jego dwutlenek zawierające minimalną ilość zanieczyszczeń.Uzyskuje się ją poprzez wzbogacania rud ilmenitu koncentratów lub rutylu.Elektryczny piec do obróbki cieplnej rudy występuje czemu towarzyszy tworzenie się żelaza i separacji żużla zawierające tlenek tytanu.Sposób siarczanu lub chlorku jest stosowany do obróbki frakcji wolnego od żelaza.Tlenek tytanu jest szary proszek (zob. Zdjęcie).Tytan otrzymuje się przez fazie obróbki.

Pierwszym etapem jest proces spiekania i koksu żużlu ekspozycji na opary chloru.Otrzymaną zmniejszona TiCl4 magnezu lub sodu w temperaturze 850 0C.Gąbkę tytanu (porowata masa fuzji), w wyniku reakcji chemicznej, oczyszczony lub stopić w wlewków.W zależności od innych zastosowań utworzonej ze stopu metalu lub czystego (zanieczyszczenia usuwa się przez ogrzewanie do 1000 0 ° C).Do wytwarzania substancji, z udziałem 0,01% zanieczyszczeń stosowaną metodą jodu.Jest on oparty na procesie odparowywania z gąbki tytanowej wstępnej obróbce przez atom chlorowca, jego oparów.

Aplikacje

temperatura topnienia tytanu jest na tyle wysoka, że ​​lekkość metalu jest nieocenionym atutem używając go jako materiału konstrukcyjnego.W związku z tym, że znajdzie największe zastosowanie w przemyśle stoczniowym, przemysł lotniczy, produkcja rakiet, produkcji chemicznej.Tytan często stosuje się jako domieszkę w różnych stopów, które wykazują polepszone właściwości pod względem wytrzymałości cieplnej i twardości.Dzięki wysokiej odporności na korozję i odporność na agresywne środowisko najbardziej uczynić ten metal jest niezbędna dla przemysłu chemicznego.Tytan (stopy) produkowane rur, zbiorników, zaworów, filtrów, stosowanych do destylacji i transportu kwasów i innych substancji aktywnych chemicznie.Twierdził, tworzenie urządzeń pracujących w podwyższonej wydajności temperatury.Związki tytanu używany do trwałe narzędzia skrawające, farb, tworzyw sztucznych i papieru, narzędzia chirurgiczne, implanty, biżuteria, materiały dekoracyjne, stosowane w przemyśle spożywczym.Wszystkie obszary trudne do opisania.Współczesna medycyna dla pełnego bezpieczeństwa biologicznego często wykorzystuje Tytan.Cena - jest to jedyny czynnik, który wpływa na to szerokość stosowania tego elementu.Sprawiedliwość jest twierdzenie, że tytan - materiał przyszłości, która studiuje ludzkość wkracza w nowy etap rozwoju.