večný, tajomný, priestor, materiál budúcnosti - všetky tieto a mnohé ďalšie epithets priradené k rôznym zdrojom titánu.História objavu tohto kovu nebol triviálne: pri rovnakej dobe cez vybraného prvku vo svojej čistej podobe pracoval niekoľko vedcov.Proces študovať fyzikálne a chemické vlastnosti a identifikácia oblastí jeho použitie nie je dnes dokončený.Titán - kov budúcnosti, jeho miesto v živote človeka nie je ešte úplne definovaný, čo moderné výskumníkom obrovský priestor pre kreativitu a výskum.
Feature
chemický prvok titaničitý (Titanium) je určený v periodickej tabuľke symbolov Mendelejev Ti.Nachádza sa v bočnom podskupiny skupiny IV štvrté obdobie a má poradové číslo 22. Jednoduchou látku titánu - kovová farba biela-strieborná, ľahký a odolný.Elektronický konfigurácia atómu má nasledujúcu štruktúru: 22), 2), 8), 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.V dôsledku toho, titán má niekoľko možných oxidačné stavy 2, 3, 4, v tých stabilným zlúčeninám to je tetravalentní.
titánu - zliatiny alebo kovové?
aj predmetom záujmu mnohých.V roku 1910, americká lekáreň Hunter bol prvý čistý titán.Metal obsahovala iba 1% nečistôt, ale suma je zanedbateľná, a ukázalo sa, znemožnil k ďalšiemu štúdiu jeho vlastnosti.Ťažnosť tohto materiálu bolo dosiahnuté tolkopod vysokých teplotách, za normálnych podmienok (teplota miestnosti), vzorka bol príliš krehký.V skutočnosti, táto položka nie je záujem o vedci, pretože vyhliadky na jeho použitie sa javí ako príliš vágne.Zložitosť získavania a ďalej vyšetrovania znížil potenciál jeho použitie.Až v roku 1925, chemici z Holandska J. de Boer a A. van Arkel dostal titánový kov, ktorého vlastnosti prilákali pozornosť inžinierov a projektantov po celom svete.História štúdium tohto prvku začína 1790, v tejto dobe, paralelne, nezávisle na sebe, že dvaja vedci otvorené titánu ako prvok.Každý z nich dostane zlúčenina (oxid) činidlo, ak nie je na identifikáciu kov v najčistejšej forme.Titan je považovaný za objaviteľa anglického mnícha mineralóg William Gregor.Na území svojej farnosti, ktorý sa nachádza v juhozápadnej časti Anglicka, mladý vedec začal študovať čiernym pieskom údolia Menakena.Výsledky experimentov s výberom magnetu bola brilantná zrna, čo je zlúčenina titánu.V rovnakej dobe nemecký chemik Martin Heinrich Klaproth identifikovali nové látky z minerálnej rutil.V roku 1797, on tiež ukázal, že otvorené paralelné prvky sú podobné.Oxid titaničitý viac ako jedno storočie, je záhadou pre mnoho chemikov získať čistý kov nebolo možné ani Berzelius.Najnovšie technológie XX storočia značne urýchlený proces študovať uvedeného prvku a určila počiatočné oblasti jeho použitia.Zároveň sa rozšírenie pôsobnosti času.Obmedziť rozsah jeho zložitosti procesu môže produkovať len látku, ako čistého titánu.Cena kovových zliatin a dostatočne vysoká, takže dnes nemôže vytláčať tradičné železo a hliník.
Pôvod mena
Menakin - prvé meno titánu, ktorý bol používaný až do roku 1795.To znamená, že v územnej pôsobnosti, volal nový prvok W. Gregory.Martin Klaproth priraďuje prvok v roku 1797 názov "Titan".V čase svojich francúzskych kolegov v čele s pomerne vplyvný chemik Lavoisier AL ponúkajú zavolať na novo objavenú látku v súlade s ich základnými vlastnosťami.Nemecký vedec nesúhlasil s týmto prístupom, on správne veril, že fáza objav je veľmi ťažké definovať všetky na vlastnosti látky, a ak sa odrazí v názve.Avšak, mali by sme si uvedomiť, že užívateľom vybraná Klaproth obdobie je plne v súlade s kovom - to opakovane zdôraznil moderné vedci.Existujú dve hlavné teórie názvom Titan.Kov by mohol byť označený na počesť elfské kráľovnej Titania (Character germánskom mytológii).Tento názov symbolizuje i ľahkosť a trvanlivosť záležitosť.Väčšina vedcov sa tendenciu používať gréckom mytológii, v ktorom titani boli nazývaní synmi silných uzemňovací bohyne Gaia.Táto verzia hovorí, že názov skôr otvoreného prvku - uránu.
Byť v prírode
kovov, ktoré sú technicky hodnoty na človeka, titán zaujíma štvrté miesto v rozsahu zemskej kôry.Veľká časť sa v prírode sú charakterizované iba železo, horčík a hliník.Najväčšie pozorované v obsahu titánu čadiča škrupiny, o niečo menej, než vo vrstve žuly.V morskej obsahu vody látky je nízka - približne 0,001 mg / l.Chemický prvok titánu je dosť aktívny, tak čistá, to nemôže byť nájdený.Vo väčšine prípadov, je prítomná v zlúčeninách s kyslíkom, tak má mocenstve štyri.Množstvo titánu minerálov líši šesťdesiat tri - sedemdesiatpäť (z rôznych zdrojov), zatiaľ čo v súčasnej fáze výskumu, vedci aj naďalej objavovať nové formy jeho zlúčenín.Pre praktické použitie, z ktorých najdôležitejšie sú tieto minerály:
- ilmenitu (FeTiO3).
- Rutil (TiO2).
- titanitý (CaTiSiO5).
- perovskit (CaTiO3).
- Titanomagnetite (FeTiO3 + Fe3O4), a tak ďalej. D.
Všetky existujúce ruda obsahujúca titán je rozdelená na lužné a základné.Tento prvok je slabý migrant, môže cestovať iba vo forme kameňov alebo pohybujúce sa otelení bahnitým dnom druhov.V biosfére, najväčšie množstvo titánu obsiahnuté v rias.Zástupcovia pozemské fauny prvok hromadia v tkanivách Horn, vlasy.K ľudskému telu, vyznačujúci sa prítomnosťou titánu v slezine, nadobličiek, placenty, štítnej žľazy.
fyzikálne vlastnosti
Titánové - farebný kov s striebristo-bielej farby, vyzerá ako oceľ.Pri teplote 0 ° 0C má hustotu 4,517 g / cm3.Látka má nízku mernú hmotnosť, čo je typické pre alkalických kovov (kadmium, sodík, lítium, cézium).Hustota titanium zaberá strednú pozíciu medzi železa a hliníka, pričom jeho výkon je vyšší ako u oboch prvkov.Hlavné vlastnosti kovov, ktoré sa berú do úvahy pri určovaní rozsah ich použitia, sú medzu sklzu a tvrdosť.Titan je silnejšie ako hliník 12 krát, železa a medi - 4 krát, zatiaľ čo to je oveľa jednoduchšie.Ťažnosť na čisté látky a jej medza klzu umožňujú obrábanie pri vysokých a nízkych teplôt, ako je to v prípade iných kovov, t. E. nitovaním, kovanie, zváranie, valcovanie.Charakteristická v titánu - nízka tepelná vodivosť, a preto tieto vlastnosti sú zachované pri zvýšených teplotách až 500 0C.Magnetické pole je paramagnetické titánu element, to je nepriťahuje ako železo, a nie je vysunutá ako meď.Veľmi vysoká antikorózne výkon v drsnom prostredí a mechanickými vplyvmi sú jedinečné.Viac ako 10 rokov je v morskej vode nezmenil vzhľad a zloženie titánové plechy.Železo je v tomto prípade by bolo totálne zničené koróziou.
termodynamické vlastnosti titánu
- hustota (za normálnych podmienok) je 4,54 g / cm3.
- Atómové číslo - 22.
- Skupina kovy - ohňovzdorné, ľahké.
- atómová hmotnosť titánu - 47.0.
- Bod varu (0C) - 3260.
- molárny objem cm3 / mol - 10.6.
- Teplota topenia titánu (0C) - 1668.
- Merné teplo odparovania (kJ / mol) - 422,6.
- elektrický merný odpor (pri teplote 20 0 ° C) * Ohm cm * 10 - 6 - 45.
chemické vlastnosti
zvýšila odolnosť proti korózii prvok v dôsledku vytvárania na povrchu tenkého oxidového filmu.Zabraňuje (za normálnych podmienok) chemickú reakciu s plynmi (kyslík, vodík) sa nachádza v okolitej atmosfére také prvky, ako kovový titán.Jeho vlastnosti sa menia pod vplyvom teploty.S jeho zvýšenie na 600 0C nastane reakcie medzi kyslíkom, čím sa vytvorí oxid titaničitý (TiO2).V prípade absorpcie atmosférických plynov vznikajú krehké zlúčeniny, ktoré nemajú žiadny praktické využitie pre tento dôvod, zváranie a roztavením titaničitého vo vákuu.Reverzibilné reakcie je rozpustenie vodíka v kovu, sa vyskytuje viac aktívny pri vyšších teplotách (400 0 C a vyššie).Titánu, najmä jemné častice (tenké dosky alebo drôt), sa spaľuje v dusíkovej atmosfére.Chemická reakcia medzi možné iba pri teplote 700 0C, čím sa vytvorí nitridu TiN.S mnohými kovmi tvoria high-tvrdosť zliatiny často legujúci prvok.Reakcia s halogénov (chróm, bróm, jód), vstupuje len v prítomnosti katalyzátora (vysoké teploty), a s výhradou interakcie s sušiny.To vytvára veľmi solídne žiaruvzdorných zliatin.U riešenie väčšiny alkálií a kyselín, titán chemicky aktívny, výnimka sa koncentruje sírovej (pri dlhodobom varu), fluorovodíkovej, horúce organické (kyselina mravčia, kyselina šťaveľová).
vklady
najbežnejšie v prírode ilmenit rudy - jej zásoby sa odhadujú na 800 miliónov ton.Vklady rutilu ložísk sú oveľa skromnejší, ale celkový objem - pri zachovaní rast produkcie - by mali poskytovať ľudstvo v najbližších 120 rokov, kov, ako je titán.Cena konečného výrobku bude závisieť od dopytu a zvyšujúce sa vyrobiteľnosti, avšak v priemere v rozsahu od 1200 do 1800 rubľov. / Kg.S kontinuálne technických zlepšení výrazne znížili náklady všetkých výrobných procesov v ich včasné upgrady.Najväčšie zásoby titánové rudy, Čína a Rusko majú tiež minerálne základňa sú Japonsko, Južná Afrika, Austrália, Kazachstan, India, Južná Kórea, Ukrajina, Ceylon.Vklady rôznych objemov produkcie a percenta titánu rudy, geologické prieskumy pokračujú nepretržite, čo umožňuje predpokladať, znížiť trhovú hodnotu kovu a jeho širšie uplatnenie.Rusko je zďaleka najväčším výrobcom titánu.
Získanie
pre výrobu titánu sa najčastejšie používa jeho uhličitý, ktorý obsahuje minimálne množstvo nečistôt.Získava sa obohatením ilmenit koncentrátov alebo rutil rudy.Elektrická pec Tepelné spracovanie rudy sa vyskytuje, ktorá je sprevádzaná tvorbou železa a oddelenie trosky, obsahujúce oxid titaničitý.Síranu alebo chloridu metóda sa používa na liečbu železa bez frakcií.Oxid titaničitý je šedý prášok (pozri. Foto).Titanium kov získaný jeho fáz spracovania.
Prvá fáza je proces spekaniu a koksu trosky s expozíciou chlóru výparov.V dôsledku toho znížený TiCl 4 s horčíkom alebo sodíkom za teploty 850 0C.Titánová huba (porézny roztavenej hmoty) v dôsledku chemickej reakcie, čistené alebo roztavený do ingotov.V závislosti na ďalších použití vytvorené kovovej zliatiny, alebo čistý (nečistoty sa odstránia zahrievaním na 1000 0 ° C).Pre výrobu látok s podielom 0,01% nečistôt používaných jodidu metódy.Je založený na odparovanie z titánovej huby vopred ošetrený halogénom, jeho pary.
Aplikácia
bod topenia titánu je dostatočne vysoká, že ľahkosť kovu je neoceniteľnou výhodou používať ako konštrukčný materiál.Preto, on nájde najväčšie uplatnenie v lodiarskom priemysle, leteckého priemyslu, na výrobu rakiet, chemickej výroby.Titan je často používaný ako mazadlá na formy v rôznych zliatin, ktoré vykazujú zlepšené vlastnosti tepelnej odolnosti a tvrdosti.Vysoká odolnosť proti korózii a schopnosť odolávať najagresívnejší prostredia, aby tento kov je nevyhnutná pre chemický priemysel.Titan (zliatiny) produkoval rúrky, nádrže, ventily, filtre, používané na destiláciu a prepravu kyselín a iných chemicky aktívnych látok.Tvrdil, že vytvoriť prístrojov pracujúcich pri zvýšenej teplote výkon.Tieto zlúčeniny titánu používaný robiť odolné rezné nástroje, farby, plasty a papier, chirurgické nástroje, implantáty, šperky, dekoratívne materiály, používané v potravinárskom priemysle.Všetky oblasti ťažké opísať.Moderná medicína pre plné biologickej bezpečnosti často používa kovový titán.Cena - to je jediným faktorom, ktorý ovplyvňuje je šírka použitia tohto prvku.Spravodlivosť je tvrdenie, že titán - materiál budúcnosti, ktorý študuje ľudstvo vstupuje do novej fázy vývoja.
