Titán - a fém. titán tulajdonságait. Használja titán. Fokozat és kémiai összetétele titán

Az örök, a titokzatos, a tér, az anyag a jövő - mindezek és sok más jelzőket rendelt különböző forrásokból titán. Története a felfedezés ez a fém nem volt triviális: ugyanabban az időben a kijuttató elem tiszta formában működött több tudós. A folyamat tanulmányozása fizikai és kémiai tulajdonságainak és meghatározása annak alkalmazása nem fejeződött be ma. Titán - a fém a jövőben, és a helyére az emberi élet még nem teljesen tisztázottak, így a modern kutatók egy hatalmas teret a kreativitás és a tudományos kutatás.

vonás

Kémiai elem titán (Titán) jelölik a periódusos D. I. Mendeleeva Ti szimbólum. Található az oldalsó alcsoport IV-csoport a negyedik periódus, és egy sorozatszámmal 22. Egy egyszerű anyagot titán - fém fehér és ezüst, könnyű és tartós. Az elektronikus konfigurációja az atom szerkezete a következő: +22) 2) 8) 10) 2 , 1S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P 3d ^{6 2 2} 4S. Következésképpen, a titán számos lehetséges oxidációs állapotok 2, 3, 4, a leginkább stabil vegyületek, ez négy vegyértékű.

Titán - ötvözetből vagy fém?

Ez a kérdés az érdeke, hogy sok. 1910-ben, amerikai kémikus Hunter volt az első tiszta titán. A fém anyag csak 1% szennyeződést, de az összeg elhanyagolható, és nem bizonyult adja a lehetőséget a további tulajdonságainak vizsgálata. A képlékenységet Ezen anyag értük tolkopod magas hőmérsékleten, normál körülmények között (szobahőmérsékleten), a minta túl törékeny. Tény, hogy ez a tétel nem érdekli a tudósok felhasználása miatt kilátások tűnt, túl bizonytalan. Az összetett megszerzése és vizsgálja tovább csökkentette a potenciális annak alkalmazását. Csak 1925-ben, vegyészek Hollandia J. de Boer és A. van Arkel kapott titán fém, amelynek tulajdonságai már felkeltette mérnökök és a tervezők az egész világon. A történelem a vizsgálat ezen elem kezdődik 1790, ez volt ebben az időben párhuzamosan, egymástól függetlenül, a két tudós felfedezni titán, mint egy kémiai elem. Mindegyikük befogad egy vegyület (oxid) szer, helyreállása nem a fém tiszta formában. Titán úttörőjének tartják az angol szerzetes minearológus William Gregor. Területén a plébánia található a dél-nyugati részén Angliában, egy fiatal tudós elkezdte tanulmányozni a fekete homok Menakena völgyben. A kísérletek eredményei a mágnes volt a elosztását fényes szemek, amelyek titán-vegyületek. Ugyanakkor a német vegyész Martin Heinrich Klaproth azonosították az új anyag az ásványi rutil. 1797-ben ő is bizonyította, hogy a párhuzamos a nyitott elemek hasonlóak. A titán-dioxid több mint egy évszázada rejtély volt sok vegyészek, így tiszta fém nem volt lehetséges még Berzelius. Legújabb technológiák a XX század nagymértékben felgyorsult a tanulási folyamat az említett elem, és meghatározza a kezdeti irányt annak használatát. Ebben köre folyamatosan bővül. Korlátozzák annak oltalmi körét csak bonyolítja a folyamatot megszerzésének egy anyag például a tiszta titán. Ár és fémötvözetek meglehetősen magas, így nem tudja kiszorítani a hagyományos vas és alumínium a mai napig.

A név eredete

Menakin - az első név titán volt, amelyet 1795-ig. Ez így van, megfelelően a területi hovatartozás, az úgynevezett új elemet W. Gregor. Martin Klaproth rendel elem 1797-ben a nevét „Titan”. Ebben az időben, a francia partnere, élükön elég befolyásos kémikus A. L. Lavuaze hez hívni az újonnan felfedezett anyag szerint ezek tulajdonságai. Német tudós nem ért egyet ezzel a megközelítéssel, hogy helyesen gondolta, hogy a felfedezés szakasza meglehetősen nehéz azonosítani az összes sajátosságait figyelembe egy anyag, és tükrözi azokat a címben. Azonban fel kell ismernünk, hogy a felhasználó által kiválasztott Klaproth távon teljes mértékben megegyezik a fém - ismételten azt hangsúlyozta modern tudósok. Két fő elmélet a név Titan. Metal kijelölhető tiszteletére az elf királynő Titánia (Character germán mitológiában). Ez neve szimbolizálja mind a könnyedség és erő ügynök. A legtöbb tudós hajlamosak a használata a görög mitológia, amelyben a Titans hívták fiai a hatalmas föld istennőjének Gaia. Ez a változat azt mondja, a neve a korábban nyitott elem - uránt.

Mivel a természetben

A fémek, ami technikai szempontból érték egy személy, titán a negyedik helyet a mértéke a földkéreg. Nagy hányada a természetben jellemzi csak vas, magnézium és alumínium. A legtöbb titántartalom jegyezni bazalt shell valamivel kisebb annak gránit rétegben. A tengervíz, a tartalom az anyag alacsony - körülbelül 0,001 mg / l. Kémiai elem titán nagyon aktív, így a tiszta formájában lehetetlen teljesíteni. A legtöbb esetben, ez a vegyületekben jelen lévő oxigénnel, és van egy olyan vegyértéke négy. Száma titaniferous ásványi változik 63-75 (különböző forrásokból), míg a jelenlegi szakaszban a kutatás, a tudósok továbbra is új formáinak felfedezésére vegyületek. A gyakorlati felhasználáshoz, a legfontosabbak: a következő ásványok:

1. Ilmenit (FeTiO _3).
2. Rutil (TiO _2).
3. Titanit (CaTiSiO _5).
4. Perovszkit (CaTiO _3).
5. Titanomagnetite (FeTiO ₃ + Fe ₃ O ₄₎ és a t. D.

Minden meglévő titaniferous érc van osztva az egyszerű és elhelyező. Ez az elem gyenge bevándorló, csak utazni egy ellés kövek, sziklák mozogni iszap alján. A bioszféra, a legnagyobb mennyiségű titán tartalmazott az algák. A képviselők a szárazföldi fauna elem felhalmozódik a szövetekben a szaru, szőr. Egy emberi test jellemzője jelenlévő titán a lépben, a mellékvesék, a méhlepény, pajzsmirigy.

fizikai tulajdonságok

Titán - vasfémek, amelynek ezüstfehér színű, hasonlít acél. A hőmérséklet 0 ⁰ C sűrűsége 4,517 g / cm ^3. Az anyagnak alacsony hőtároló, amely jellemző az alkálifémek (kadmium, nátrium, lítium, cézium). Sűrűség titán foglal el köztes helyzetben a vas és az alumínium, míg a teljesítménye is nagyobb, mint a mindkét elem. A fő tulajdonságai a fémek, amelyek figyelembe veszik az annak alkalmazási körét azok a folyáshatárt és a keménység. Titán-alumínium erősebb 12-szer, a vas és a réz - 4-szer, míg ez sokkal könnyebb. A képlékenység a tiszta anyag és folyáshatár lehetővé feldolgozást nagy és alacsony hőmérsékleti értékek, mint abban az esetben más fémek, t. E. Szegecselő technikák, kovácsolás, hegesztés, gördülő. A megkülönböztető tulajdonsága, titán - Csekély hővezetése és így, ezek a tulajdonságok megmaradnak magasabb hőmérsékleten legfeljebb 500 ⁰ C-on mágneses mező paramágneses titán elem, ez nem vonzott, mint a vas, és nem jön ki, mint a réz. Nagyon magas korróziógátló teljesítményét a mostoha körülmények és a mechanikai hatások egyediek. Több mint 10 éve, hogy a tengervízben nem változott a megjelenése és összetétele a titán lemez. Vas ebben az esetben lenne teljesen elpusztult korrodált.

Termodinamikai tulajdonságai titán

1. Sűrűség (normál körülmények között) 4.54 g / cm ^3.
2. Atomic száma - 22.
3. Metals Group - hőálló, könnyű.
4. A atomsúlya titán - 47,0.
5. Forráspont ⁽⁰ C) - 3260.
6. Moláris térfogata cm ³ / mol - 10.6.
7. A olvadáspontja titán ⁽⁰ C) - 1668.
8. Specifikus párolgási hőt (kJ / mól) - 422,6.
9. A fajlagos ellenállás (20 ⁰ C-on) ohm * cm * 10 ^-6 - 45.

kémiai tulajdonságok

Javított korrózióállóság elem képződése következtében a felületen a oxidfilm kicsi. Ez megakadályozza a (normális körülmények között) kémiai reakció a gázok (oxigén, hidrogén) található, a környező atmoszféra egy elem, mint például a fém titán. A tulajdonságai változik a hőmérséklet hatására. Amikor azt emeljük 600 ⁰ C, a reakció között az oxigén, ami a képződését titán-oxid (TiO _2). Abban az esetben az abszorpciós atmoszferikus gázok képződnek törékeny vegyületek, amelyek gyakorlati használatra nem emiatt hegesztés és olvadása a titán termelt a vákuum. Reverzibilis reakció folyamatát feloldjuk hidrogén-a fém, akkor fordul elő aktívabb magasabb hőmérsékleten (400 ⁰ C felett). Titán, különösen a finom részecskék (a vékony lemez vagy huzal) elégett nitrogénatmoszférában. A kémiai reakció a csak hőmérsékleten 700 ⁰ C, ezáltal egy nitrid ón. Sok formája nagyon kemény ötvözetek gyakran ötvöző elem. A reakció halogénekkel (króm, bróm, jód) belép csak akkor, ha a katalizátor jelenlétében (magas hőmérséklet), és erre kölcsönhatások egy száraz anyaggal. Ezáltal egy nagyon nehéz tűzálló ötvözetek. A megoldások a legtöbb savak és lúgok titán kémiailag aktív kivétel koncentrált kénsavat (elhúzódó forráspont), hidrogén-fluorid, forró, szerves (hangyasav, oxálsav).

letét

A természetben leggyakrabban előforduló ilmenite érc - a tartalékok becsült 800 millió tonna. Betétei rutil betétek sokkal szerényebb, de a teljes térfogat - miközben a termelés növekedése - kell biztosítani az emberiség számára a következő 120 évben, egy fém, például titán. Az ár a végtermék függ a kereslet és a termelés növelése megmunkálhatóság, de az átlagos mozgott 1200-1800 rubelt. / Kg. A folyamatos műszaki fejlesztés jelentősen csökkentette a költségeit minden termelési folyamatok időben történő frissítéseket. A legnagyobb tartalékok titán érc van Kína és Oroszország, és ásványkincs bázis Japán, Dél-Afrika, Ausztrália, Kazahsztán, India, Dél-Korea, Ukrajna, Ceylon. Betétek különböző termelési volumen és a százalékos titán érc, a földtani folyamatosan folyamatosan, amely lehetővé teszi, hogy vállalja a piaci érték csökkenése a fém és annak szélesebb körű alkalmazását. Oroszország messze a legnagyobb gyártó a titán.

vétel

A termelés a titán-dioxid, ez a leggyakrabban használt, amely tartalmazza a minimális mennyiségű szennyeződést. Ezt úgy kapjuk gazdagítja ilmenite vagy rutil érc koncentrátumok. A elektromos ívkemence hőkezelés történik érc, amely képződése kíséri vas és szétválasztása salak tartalmazó titán-oxid. Szulfáttal vagy kloriddal módszer használatos feldolgozó frakció szabad vas. A titán-oxid por szürke (lásd. A képen). Titán fém révén elért fokozatos kezeléssel.

Az első fázis az a folyamat, salak szinterelést végzünk koksz és klórral gőz expozíció. _TiCI4 lecsökken és így magnézium- vagy nátrium-kitéve a hőmérséklet 850 ⁰ C-on titán szivacs (porózus ömlesztett tömeg) nyert kémiai reakció, vagy a tisztított olvasztott tuskó. Attól függően, hogy a további felhasználásra a célpontok, vagy fémötvözetből van kialakítva tiszta formában (szennyezéseket távolítjuk el melegítés 1000 ⁰ C). Az anyag termelését szennyezésekkel frakcióban 0,01% jodidot alkalmazott módszer. Ez alapján a párolgási folyamat titán szivacs előkezelt halogénatommal, annak gőz.

Alkalmazási területek

A titán olvadáspontjának elegendően magas, hogy a fém felbecsülhetetlen előnye könnyű használat, mint szerkezeti anyag. Ezért úgy találja legnagyobb alkalmazás a hajóépítő ipar, légi ipar, gyártás rakéták, vegyi üzemek. Titán gyakran használják például egy adalék anyagot a különböző ötvözetek, amelyek javított jellemzőit hőállóság és keménysége. Nagy korrózióállóság és képességét, hogy ellenálljon a legtöbb agresszív környezetben, hogy ez a fém nélkülözhetetlen a vegyiparban. Titán (ötvözetek) készült csővezetékek, tartályok, szelepek, szűrők, használt desztillációs és szállítására savak és más kémiailag aktív anyagok. Azt követelte létrehozásakor működő készülékek magasabb hőmérsékleten teljesítményt. A titán vegyületeket használnak, hogy a tartós vágószerszámok, festékek, műanyag és papír, műtéti eszközök, implantátumok, ékszerek, dekorációs anyagok, alkalmazott az élelmiszeriparban. Minden irányból nehéz leírni. A modern orvostudomány a teljes biológiai biztonság gyakran használja fém titán. Ár - ez az egyetlen tényező, amely befolyásolja a hosszú szélessége alkalmazásának ez az elem. Helyesen állítják, hogy a titán - anyaga a jövő, a tanulás, hogy az emberiség belép egy új fejlődési szakaszában.