eviga, mystiskt, utrymme, material för framtiden - alla dessa och många andra epitet som tilldelats de olika källorna av titan.Historien om upptäckten av denna metall var inte trivial: samtidigt över det markerade elementet i sin rena form arbetade flera forskare.Processen att studera fysikaliska och kemiska egenskaper och identifiering av områden av dess tillämpning är inte klar i dag.Titanium - metallen i framtiden, sin plats i människans liv ännu inte fullständigt klarlagda, vilket ger moderna forskare ett stort utrymme för kreativitet och forskning.
Feature
grundämne titan (Titanium) betecknas i det periodiska systemet Mendeleev symbol Ti.Beläget i sidogrupp av grupp IV i den fjärde perioden och har ett serienummer 22. Den enkla substansen av titan - metall vit-silverfärg, lätta och hållbara.Den elektroniska konfigurationen för atomen har följande struktur: 22) 2) 8) 10) 2, 1S22S22P63S23P63d24S2.Följaktligen måste titan flera möjliga oxidationstillstånd 2, 3, 4, i de mest stabila föreningar är det tetravalenta.
Titanium - legering eller metall?
Frågan är av intresse för många.År 1910, amerikansk kemist Hunter var den första rent titan.Metall innehöll endast 1% av föroreningar, men mängden är försumbar, och det visade sig att det var omöjligt att ytterligare studera dess egenskaper.Duktiliteten av detta material uppnåddes tolkopod höga temperaturer, under normala betingelser (rumstemperatur), provet var alltför skör.I själva verket är denna punkt inte intresserade forskare eftersom utsikterna för dess användning verkade alltför vaga.Komplexiteten i att erhålla och utreda ytterligare minskat potentialen i sin ansökan.Endast 1925, kemister från Nederländerna J. de Boer och A. van Arkel fått titanmetall, vars egenskaper har uppmärksammats av ingenjörer och designers över hela världen.Historien om studiet av detta element börjar med 1790, vid denna tid, parallellt, oberoende av varandra, de två forskarna öppna titan som ett element.Var och en av dem får en förening (oxid) agent, inte för att identifiera metallen i sin renaste form.Titan anses upptäckaren av den engelska munken mineralogen William Gregor.På territoriet av hans församling, som ligger i den sydvästra delen av England, började en ung forskare som studerar svart sand valley Menakena.Resultaten från försöken med magnet val var lysande korn, som är en förening av titan.Samtidigt tyske kemisten Martin Heinrich Klaproth identifierat den nya substansen från mineral rutil.1797, också visade han att öppna parallella element är likartade.Titandioxid över ett sekel, är ett mysterium för många kemister för att erhålla ren metall inte var möjligt även Berzelius.Senaste tekniken för XX-talet accelererade kraftigt processen att studera nämnda element och identifierade inledande delar av dess användning.Samtidigt utvidga omfattningen av tiden.Begränsa omfattningen av dess komplexitet i processen kan bara producera en substans såsom ren titan.Priset på metallegeringar och tillräckligt hög, så i dag att han inte kan förskjuta den traditionella järn och aluminium.
ursprunget till namnet
Menakin - förnamn av titan, som användes fram till 1795.Det vill säga i den territoriella jurisdiktion, kallas den nya delen W. Gregory.Martin Klaproth delar inslag i 1797 namnet "Titan".Vid tidpunkten för hans franska kolleger, som leds av mycket inflytelserika kemist AL Lavoisier erbjuda sig att ringa nyupptäckta ämnet i enlighet med deras grundläggande egenskaper.Tysk vetenskapsman höll inte med denna metod, med rätta trodde han att upptäcktsfasen är ganska svårt att definiera alla de egenskaper som är utmärkande för ämnet och avspeglas i titeln.Men vi bör inse att användarvalda Klaproth sikt ligger helt i linje med metall - det har upprepade gånger betonat de moderna forskarna.Det finns två huvudsakliga teorier om namnet Titan.Metall kan utses för att hedra den Elven drottning Titania (Tecken germanska mytologin).Namnet symboliserar både lätthet och hållbarhet materia.De flesta forskare är benägna att använda den grekiska mytologin, där Titans kallades söner mäktiga jordgudinnan Gaia.Denna version säger namnet på den tidigare öppna elementet - uran.
vara i naturen
av metaller som tekniskt är av värde för människor, intar titan fjärde plats i omfattningen av jordskorpan.Stor andel i naturen karaktäriseras endast järn, magnesium och aluminium.Den största observerade i innehållet i basalt skal titan, lite mindre än den i ett lager av granit.I havet vattenhalt av ämnet är låga - cirka 0,001 mg / l.Grundämne titan är ganska aktiv, så rent att det kan inte hittas.I de flesta fall är det närvarande i föreningarna med syret, vilket sålunda har en valens av fyra.Mängden titan mineraler varierar från 63 till 75 (från olika källor), medan den nuvarande forskningsstadium, forskare fortsätter att upptäcka nya former av dess föreningar.För praktisk användning, det viktigaste är följande mineraler:
- Ilmenit (FeTiO3).
- Rutile (TiO2).
- Titanite (CaTiSiO5).
- Perovskite (CaTiO3).
- titanomagnetit (FeTiO3 + Fe3O4) och så vidare. D.
Allt befintligt titaninnehållande malm är uppdelad i alluvial och grundläggande.Detta element är en svag invandrare, han kan resa endast i form av stenar eller flytta kalvning leriga botten arter.I biosfären, den största mängden titan som finns i alger.Företrädarna för mark fauna elementet ackumuleras i vävnaderna i horn, hår.För människokroppen kännetecknas av närvaron av titan i mjälten, binjurarna, moderkaka, sköldkörtel.
fysikaliska egenskaper
Titanium - färgad metall med silvervit färg, ser ut som stål.Vid 0 0C har en densitet av 4,517 g / cm3.Ämnet har en låg specifik vikt, som är typisk för de alkalimetaller (kadmium, natrium, litium, cesium).Densitet titan intar en mellanposition mellan järn och aluminium, medan dess prestanda är högre än den för båda elementen.De viktigaste egenskaperna hos metaller, som beaktas vid fastställandet deras tillämpningsområde, är sträckgräns och hårdhet.Titan är starkare än aluminium 12 gånger, järn och kopparlegeringar - 4 gånger, medan det är mycket lättare.Duktilitet det rena ämnet och dess sträckgräns tillåter bearbetning vid höga och låga temperaturvärden, som i fallet med andra metaller, t. E. Genom nitning, smide, svetsning, rullande.Den särskiljande egenskapen för titan - dess låga värmeledningsförmåga och således är dessa egenskaper bibehålls vid förhöjda temperaturer upp till 500 0C.Magnetfältet är paramagnetisk titan elementet, är det inte attraheras såsom järn, och matas inte ut som koppar.Mycket hög korrosionsskydd prestanda i tuffa miljöer och mekanisk påverkan är unika.Mer än 10 år av att vara i havet vattnet inte ändrar utseende och sammansättning titanplattorna.Järn i detta fall skulle vara helt förstörd av korrosion.
termodynamiska egenskaperna hos titan
- Densitet (under normala förhållanden) är 4,54 g / cm3.
- Atomnummer - 22.
- Group Metals - eldfast, lätt.
- atommassa av titan - 47,0.
- Kokpunkt (0C) - 3260.
- molvolym cm3 / mol - 10.6.
- smältpunkt av titan (0C) - 1668.
- Specifik förångningsvärme (kJ / mol) - 422,6.
- elektrisk resistivitet (vid 20 0 C) Ohm * cm * 10-6 - 45.
kemiska egenskaper
ökat korrosionsmotståndselement på grund av bildandet på ytan av den lilla oxidfilmen.Den förhindrar (under normala förhållanden) kemisk reaktion med gaser (syre, väte) som är belägna i den omgivande atmosfären av sådana element som titan metall.Dess egenskaper varierar under påverkan av temperaturen.Med ökning upp till 600 0C inträffar reaktion mellan syre, varigenom en titanoxid (TiO2).I fallet med absorption av atmosfäriska gaser är bildade instabila föreningar, som inte har någon praktisk användning av denna anledning svetsning och smältning av titan som produceras i vakuum.Reversibel reaktion är upplösningen av väte i metall, det förekommer mer aktiv vid högre temperaturer (400 0 C och högre).Titan, i synnerhet de fina partiklarna (en tunn platta eller en tråd), bränns i en kväveatmosfär.Den kemiska reaktionen mellan endast möjlig vid en temperatur av 700 0C, för att därigenom bilda en nitrid TiN.Med många metaller bildar hög hårdhet legeringar ofta legeringsämne.Reaktionen med halogener (krom, brom och jod) inträder endast i närvaro av en katalysator (hög temperatur) och under förutsättning att interaktioner med en torr substans.Detta ger en mycket solid eldfast legeringar.Med lösningar för de flesta alkalier och syror, titan kemiskt aktiv, är undantag koncentrerad svavelsyra (med förlängd kokning), fluorväte, varm organisk (myrsyra, oxalsyra).
insättningar
vanligast i naturen ilmenitmalm - dess reserver uppskattas till 800 miljoner ton.De fyndigheter av rutil insättningar är betydligt mer blygsam, men den totala volymen - medan produktionstillväxt bibehållande - bör ge mänskligheten under de kommande 120 åren, en metall såsom titan.Priset för slutprodukten kommer att bero på efterfrågan och ökande tillverknings, men i genomsnitt varierar från 1200 till 1800 rubel. / Kg.Med de kontinuerliga tekniska förbättringar skära kraftigt i kostnaderna för alla produktionsprocesser i deras tid uppgraderingar.De största reserverna av titan malm, Kina och Ryssland har också mineral bas är Japan, Sydafrika, Australien, Kazakstan, Indien, Sydkorea, Ukraina, Ceylon.Inlåning från olika produktionsvolymer och procentsatser av titan malm, är geologiska undersökningar fortsätter hela tiden, vilket gör det möjligt att anta minska marknadsvärdet av metallen och dess bredare tillämpning.Ryssland är den i särklass största producenten av titan.
Getting
för produktion av titan används oftast hans dioxid innehållande en minimal mängd föroreningar.Det erhålls genom anrikning av ilmenit koncentrat eller rutil malmer.Den elektriska ugnen värmebehandling av malm sker vilket åtföljs av bildningen av järn och separation av slagg som innehåller titanoxid.Sulfat eller klorid metoden används för behandling av järnfria fraktioner.Titanoxid är ett grått pulver (se. Foto).Titanmetall som erhålles genom dess behandlingsfasen.
Den första fasen är en process för sintring och koks slagg med exponering för klorångor.Den resulterande reducerade TiCl4 med magnesium eller natrium undertemperatur 850 0C.Titansvamp (porös smält massa) till följd av en kemisk reaktion, renat eller smältas ner till tackor.Beroende på ytterligare användningsområden för formad metallegering eller ren (föroreningar avlägsnas genom upphettning till 1000 0 C).För framställning av ämnen med en andel på 0,01% av föroreningar som används jod metod.Den är baserad på avdunstningsprocessen av titansvamp förbehandlats med halogen, dess ånga.
Tillämpningar
smältpunkten för titan är tillräckligt hög att ljushet av metallen är en ovärderlig fördel med att använda den som ett strukturellt material.Därför finner han den största programmet i varvsindustrin, flygindustrin, tillverkning av missiler, kemisk produktion.Titan används ofta som ett dopningsmedel i olika legeringar som uppvisar förbättrade egenskaper hos värmebeständighet och hårdhet.Den höga korrosionsbeständighet och förmåga att motstå de mest aggressiva miljöer gör denna metall är oundgänglig för den kemiska industrin.Titan (legeringar) producerade rör, tankar, ventiler, filter, som används för destillering och transport av syror och andra kemiskt aktiva substanser.Han hävdade att skapa apparater som arbetar på prestanda förhöjd temperatur.De titanföreningar som används för att göra hållbara skärande verktyg, färg, plast och papper, kirurgiska instrument, implantat, smycken, dekorativa material som används inom livsmedelsindustrin.Alla områden av svårt att beskriva.Modern medicin för hela biologisk säkerhet ofta använder metallen titan.Pris - detta är den enda faktor som påverkar är bredden i tillämpningen av detta element.Rättvisa är påståendet att titan - ett material för framtiden, som studerar människan går in i en ny fas i utvecklingen.
