Титаниум - метал. титаниум својства. Коришћење титанијума. Оцене и хемијски састав титана

Вечни, тајанствена, простор, материјали будућности - све ове и многе друге епитети додељене различитим изворима титанијума. Историја открића овог метала није био тривијалан: у исто време преко елемента за ослобађање у чистом облику радио неколико научника. Процес проучавања физичких и хемијских особина и дефинисање његове примјене није завршена данас. Титаниум - метал будућности и њеном мјесту у људском животу увијек није у потпуности дефинисана, што савремени истраживачи огроман простор за креативност и научна истраживања.

одлика

Хемијски елемент титаниум (Титаниум) је одређен у симболу Периодиц Табле Д. И. Менделеева Ти. Смештен у бочни подгрупе ИВ група четвртог периода, и има серијски број 22. Једноставна супстанцом титана - метала бијеле и сребрне, лагана и издржљива. Електронски конфигурација атома има следећу структуру: +22) 2) 8) 10) 2 , 1С 2С ^{2 2} 3С ^{2 6} 2П 3П 3д ^{6 2 2} 4С. Сходно томе, титаниум има неколико могућих оксидациона стања 2, 3, 4, у већини стабилним једињењима, ИТ је четворовалентан.

Титаниум - легура или метала?

Ово питање је од интереса за многе. Године 1910., амерички хемичар Хунтер је први чисто титан. Тхе метал садржи само 1% од нечистоћа, али та количина је занемарљив и доказано не дају могућност даљег испитивања његових својстава. Дуктилност овог материјала је остварен толкопод високим температурама, под нормалним условима (собна температура), узорак био превише крта. У ствари, ова ставка није заинтересована научници због њене изгледе употребе изгледало сувише неизвесна. Сложеност добијања и истражује додатно смањена могућност његове примјене. Само у 1925., хемичари из Холандије Ј. де Боер и А. ван Аркел добио титана метал, од којих су својства су привукли пажњу инжењера и дизајнера широм света. Историја студије овог елемента почиње 1790. У то време у паралелно, независно један од другог, два научника открили титанијума као хемијски елеменат. Сваки од њих добија једињење (оксид) средства, што није за издвајање корисног метала у чистом облику. Титаниум се сматра пионир енглеског монаха Минералогист Вилијам Грегор. На територији његове парохије, који се налази у југозападном делу Енглеске, млади научник почео да студира Блацк Санд Менакена Валлеи. Резултати експеримената са магнетом био је додељивање сјајних зрнаца, који су титанијума једињења. Истовремено, немачки хемичар Мартин Хајнрих Клапротх идентификовали нови суштину из минералне рутилних. У 1797., он је доказао да паралелно са отвореним елементима су сличне. Титанијум диоксид је више од једног века била мистерија за многе хемичара да добију чист метал није било могуће ни за Берзелиус. Најновије технологије КСКС века увелико убрзало процес учења наведене елемента и одредити почетни правац њеног коришћења. У том оквиру се стално шири. Ограниче његов опсег може само сложеност процеса добијања супстанце као што је чиста титанијум. Цена и металне легуре је прилично висок, тако да не може да замени традиционални гвожђе и алуминијум до данас.

Порекло имена

Менакин - прво име од титанијума, који је коришћен до 1795. Тако је, према територијалној припадности, који се зове нови елемент В. Грегор. Мартин Клапротх додељује елемент у 1797. назив "Титан". У овом тренутку, његов француски колега, на челу са веома утицајни хемичар А. Л. Лавуазе понудити да позове новооткривене супстанце у складу са својим основним карактеристикама. Немачки научник није сложио са овим приступом, он је с правом мислио да је фаза откриће је веома тешко да се идентификују све карактеристике својствене у суштини, и да их одражава у наслову. Ипак, треба признати да је корисник изабрани Клапротх термин у потпуности одговара метала - што је у више наврата истакао савремених научника. Постоје две главне теорије о имену Титан. Метал може бити именован у част Елвен матица Титаниа (Карактер германског митологије). Ово име симболизује како лакоћу и средство за снагу. Многи научници су склони да употреби грчке митологије, у којој су Титани зове синове моћног Земље богиње Гаиа. Ова верзија каже име претходно отвореног елемента - уранијума.

Бити у природи

Од метала, који у техничком смислу вредности за лице, титанијум је четврта на обим коре. Велики проценат у природи одликује само гвожђе, магнезијум и алуминијум. Већина садржаја титана је наведено у базалта схелл нешто мањи у свом гранитне подлоге. У морској води, садржај супстанце низак - око 0.001 мг / л. Хемијски елемент титанијум је веома активан, тако да у свом чистом облику је немогуће испунити. У већини случајева, то је присутан у једињењима са кисеоником, и има валенце од четири. Број титанифероус минерала варира од 63 до 75 (из разних извора), док у садашњој фази истраживања, научници настављају да откривају нове облике једињења. За практичну употребу, најважнији су следећи минерали:

1. Илменит (ФеТиО _3).
2. Рутилна (ТиО _2).
3. Титаните (ЦаТиСиО _5).
4. Перовскит (Цатио _3).
5. Титаномагнетите (ФеТиО ₃ + Фе ₃ О ₄₎ и т. Д.

Сва постојећа титанифероус руда је подељен на основно и Плацер. Овај елемент је слаба имигрант, може путовати само у телења камена или стене крећу силт дно. У биосфере, највећи износ од титанијума садржан у алгама. Представници земаљске фауне елемента акумулира у ткивима рога, косу. За људског тела карактеристика титанијума садашњости у слезини, надбубрежне жлезде, плаценте, штитасте жлезде.

физичке особине

Титаниум - обојених метала који имају сребрну-беле боје, подсећа челика. На температури од 0 ⁰ Ц густину од 4.517 г / цм ^3. Супстанца има ниску термичку масу која је карактеристична за алкални метали (кадмијум, натријум, литијум, цезијум). Густина титаниум заузима средњу позицију између гвожђа и алуминијума, а његов учинак је већа од оба елемента. Главни својства метала, које се сматрају у одређивању обима њене примене су приноса снага и тврдоћа. Титаниум алуминијум јачи од 12 пута, гвожђа и бакра - 4 пута, док је знатно лакше. Дуктилност чистог супстанце и његове границе приноса омогућавају обраду на високим и ниским вредностима температуре, као иу случају других метала, т. Е. закивање техникама, ковања, заваривања, ваљања. Карактеристична одлика титанијума - његова ниска топлотна проводљивост и тако, ове особине се задржавају на повишеним температурама до 500 ⁰ Ц. У магнетно поље је парамагнетиц титаниум елемент није привукла као гвожђе, а не избаци као бакар. Веома високих перформанси против корозије у тешким условима и механичке утицаје су јединствени. Више од 10 година био у морске воде није променила изглед и састав титанијум плоче. Гвожђе у овом случају би био уништен у потпуности Цорродед.

Термодинамичка својства титанијума

1. Густина (у нормалним условима) је 4.54 г / цм ^3.
2. Атомски број - 22.
3. Метали Група - ватростална, светло.
4. Атомска маса од титанијума - 47.0.
5. Тачка кључања ⁽⁰ Ц) - 3260.
6. Моларна запремина цм ³ / мол - 10.6.
7. Тачка топљења титанијума ⁽⁰ ° Ц) - 1668.
8. Специфична топлота испаравања (кЈ / мол) - 422.6.
9. Отпор (на 20 ⁰ Ц) охмс * цм * 10 ^-6 - 45.

хемијска својства

Побољшана отпорност на корозију елемент због формирања на површини оксидног филма малог. Спречава (под нормалним условима) хемијску реакцију са гасовима (кисеоник, водоник) лоцираним у околној атмосфери елемента као што је метални титанијум. Његове особине мењају под утицајем температуре. Када је подигнута на 600 ⁰ Ц, реакције између кисеоника, што доводи до формирања титанијум оксида (ТиО _2). У случају апсорпције атмосферске гасове образују крхке једињења која немају практичну примену тог разлога заваривање и топљење титанијума произведене у вакууму. Је повратна хемијска реакција процес растварања водоник у металу, се јави активније на вишим температурама (400 ⁰ Ц и изнад). Титаниум, нарочито фине честице (танка плоча или жица) се спаљује у атмосфери азота. Хемијска реакција између могуће само на температури од 700 ⁰ Ц, чиме се формира Нитрид калаја. Са многим облицима врло тврдог метала легура често легирање елемент. Реакција са халогена (хром, бромо, јодо) улази само када присуство катализатора (висока температура) и предмет интеракције са суве супстанце. То доводи до веома тешких ватростални легура. Са решења већине киселина и алкалија титанијума хемијски активна Изузетак је концентрована сумпорна (продужено кључања), флуороводонична, хот органска (мравља киселина, оксална киселина).

депозит

Најчешћи природни илменит руда - њене резерве се процењују на 800 милиона тона. Депозити рутилног депозита су много скромнији, али укупна запремина - одржавајући раст производње - треба да обезбеде човечанство за наредних 120 година, а метал као што титанијум. Цена финалног производа ће зависити од потражње и подизање производних обрадивости, али у просеку се кретала од 1200 до 1800 рубаља. / Кг. Са континуираног техничког напретка значајно смањује трошкове свих производних процеса у њиховим благовремено надоградње. Највеће резерве од титанијума руда имају Кина и Русија, а база минералне сировине су Јапан, Јужна Африка, Аустралија, Казахстан, Индија, Јужна Кореја, Украјина, Цејлон. Депозити различитих обима производње и проценат титанијума у руди, геолошка истраживања су константно наставља, што омогућава да се преузме пад тржишне вредности метала и његову ширу примену. Русија је далеко највећи произвођач титанијума.

пријем

За производњу титанијум диоксида, се најчешће користи, садржи минималну количину нечистоћа. Добија се обогати илменит или рутиле руде концентрата. Електрична-пећ за термичку обраду јавља руде, што је пропраћено формирањем гвожђа и одвајање шљаке која садржи титанијум оксид. Сулфат или хлорид метод се користи за прераду фракцију слободног гвожђа. Титанијум оксид је прах сиве (види. На слици). Титаниум метал се добија њеним постепеним третманом.

Прва фаза је процес шљаке синтеровања са излагањем кокса и хлора паре. _ТиЦл4 се смањује што доводи магнезијум или натријум када подвргава температури од 850 ⁰ Ц. Титаниум сунђера (порозна фузионисани масе) добијених хемијском реакцијом, или пречишћава истопљен у шипке. У зависности од даљег коришћења одредишта, или метална легура формира у чистом облику (нечистоће уклањају загревањем на 1000 ⁰ Ц). За производњу супстанце са нечистоће фракција 0.01% јодида користи методом. Она се заснива на процесу испаравања титан сунђером претходно обрађену са халогеном, њеном паре.

Подручја примене

Тачка топљења од титанијума довољно висока да је метал је непроцењив предност једноставност употребе као структурне материјала. Стога, он сматра највећу примену у бродоградњи, авио-индустрију, производњу пројектила, хемијским постројењима. Титаниум често се користи као допант у разним легурама које показују побољшане карактеристике отпорност на топлоту и тврдоћу. Висока отпорност на корозију и способност да издржи највише агресивним срединама чине овај метал је неопходна за хемијску индустрију. Титан (легуре) су направљени цевоводи, резервоари, вентили, филтери, користе за дестилацију и превоз киселина и других хемијски активних супстанци. Он је захтевао приликом креирања уређаја који раде на повишеној температури перформансама. У титаниум једињења користи за прављење трајних алата за сечење, боје, пластике и папира, хируршки инструменти, имплантати, накит, декоративни материјали, који се користе у прехрамбеној индустрији. Сви правци је тешко описати. Модерна медицина за пуну биолошку сигурност често користи метал титанијума. Цена - ово је једини фактор који утиче на дуг ширину примене овог елемента. Исправно тврде да Титаниум - материјал будућности, учење да је човечанство ће ући у нову фазу развоја.