Titanio - la metalo. titanio ecoj. Uzu de titanio. Karakteroj kaj kemia komponado de titanio

La eterna, mistera, spaco, materialo de la estonteco - ĉiuj ĉi tiuj kaj multaj aliaj epitetoj asignita al la diversaj fontoj de titanio. Historio de la malkovro de ĉi tiu metalo ne bagatela: samtempe super la eldono elemento en pura formo laboris plurajn sciencistojn. La procezo de studante la fizikaj kaj kemiaj ecoj kaj difino de lia apliko ne estas finita hodiaŭ. Titanio - la metalo de la estonteco kaj lia loko en la homa vivo ne tute difinitaj, donante modernaj esploristoj grandegan amplekson por kreivo kaj scienca esploro.

trajto

Kemia elemento titanio (Titanium) estas nomataj de la perioda tabelo D. I. Mendeleeva Ti simbolo. Lokita en la flanko subgrupo IV grupo de la kvara periodo, kaj havas serian numeron 22. Simpla substanco el titanio - metalo blanka kaj arĝento, malpeza kaj fortika. La elektronika agordo de la atomo havas la sekvan strukturon: +22) 2) 8) 10) 2 , 1S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P 3d ^{6 2 2} 4S. Sekve, titanio havas plurajn eblajn statojn de oxidación 2, 3, 4, en la plej stabilaj kombinaĵoj, estas tetravalent.

Titanio - alojo aŭ metalo?

Tiu demando estas de intereso al multaj. En 1910, la usona kemiisto Hunter estis la unua pura titanio. La metalo enhavis nur 1% de malpuraĵoj, sed la kvanto estas bagatela kaj montriĝis ne donas la eblecon de plua esploro de liaj proprietoj. La ductilidad de ĉi tiu materialo estis atingita tolkopod altaj temperaturoj, en normalaj kondiĉoj (temperaturo medio), la specimeno estis tro fragila. Fakte, tiu ero estas ne interesitaj sciencistoj pro ĝia uzo perspektivojn ŝajnis tro malcerta. La komplekseco de akiri kaj investigadores plue reduktis la potencialon de lia apliko. Nur en 1925, ĥemiistoj el Nederlando J. de Boer kaj A. van Arkel ricevis titanio metalo, la proprietoj de kiuj altiris la atenton de la inĝenieroj kaj diseñadores de ĉiuj. La historio de la studo de ĉi tiu elemento komenciĝas per 1790, estis en tiu tempo paralele, sendepende, du sciencistoj malkovras titanio kiel kemia elemento. Ĉiu el ili ricevas komponaĵo (rusto) agento, malsukcesante reakiri la metalon en pura formo. Titanio estas konsiderita pioniro de la angla monaĥo mineralogo William Gregor. Sur la teritorio de sia paroĥo, situanta en la sudokcidenta parto de Anglio, juna sciencisto ekstudis nigra sablo Menakena Valo. La rezultoj de la eksperimentoj kun magneto estis la atribuo de brila aknoj, kiuj estas titanio komponaĵoj. Samtempe germana kemiisto Martin Heinrich Klaproth identigita la nova substanco de la minerala rutile. En 1797, li ankaŭ pruvis, ke paralele al la malfermita elementoj estas similaj. Titanio dioksido estas pli de jarcento estis mistero por multaj apotekistoj akiri pura metalo ne eblis eĉ por Berzelius. Lastaj teknologioj de la XX jarcento ege akcelis la procezon de lernado de diris elemento kaj determini la komencan direkton de ĝia uzo. En ĉi tiu medio estas konstante vastiganta. Limigi lia medio povas nur kompleksecon de la procezo de akiri substanco kiel ekzemple pura titanio. Prezo kaj metalaj alojoj estas iom alta, do ĝi ne povas deloki la tradician fero kaj aluminio ĝisdata.

Origino de la nomo

Menakin - la unua nomo de titanio, kiu estis uzata ĝis 1795. Tio pravas, laŭ teritoria aparteno, nomita la nova elemento W. Gregor. Martin Klaproth asignas elemento en 1797 la nomo "Titan". En ĉi tiu epoko, lia franca kolego, estrita de tre influa kemiisto A. L. Lavuaze proponas nomi la ĵus malkovrita substanco laŭ ilia baza ecoj. Germana sciencisto ne konsentas kun ĉi tiu alproksimiĝo, li prave supozis, ke la malkovro fazo estas sufiĉe malfacile identigi ĉiujn karakterizaĵojn esence propra substanco, kaj pripensi ilin en la titolo. Tamen, ni devas rekoni ke uzanto-elektitan Klaproth termino plene respondas al la metalo - oni ripete emfazis modernaj sciencistoj. Estas du ĉefaj teorioj de la nomo Titán. Metalo povus designado honore al la elfaj reĝino Titania (Karaktero ĝermana mitologio). Tiu nomo simbolas ambaŭ malpezeco kaj forto agento. Plej sciencistoj estas inklina al la uzo de la greka mitologio, en kiu la titanoj estis nomita la potenculoj tero diino Gaia. Tiu versio diras la nomon de la antaŭe malferma elemento - uranio.

Estante en la naturo

De la metaloj, kiu en teknikaj terminoj de valoro por persono, titanio rangas kvara sur la amplekso de la tera krusto. Granda proporcio en naturo estas karakterizitaj nur fero, magnezio kaj aluminio. Plej titanio enhavo notita en bazalto alkanonadi iomete pli malgranda en lia granito tavolo. En marakvo, la enhavo de la substanco estas malalta - proksimume 0,001 mg / l. Kemia elemento titanio estas tre aktiva, do en ĝia pura formo estas neeble plenumi. Plejofte, ĝi ĉeestas en la komponaĵoj kun oksigeno, kaj havas valencia de kvar. Nombro de titaniferous mineraloj varias de 63 al 75 (de diversaj fontoj), dum en la nuna stadio de esplorado, sciencistoj daŭre malkovras novajn formojn de komponaĵoj. Por praktika uzo, la plej gravaj estas la sekvaj mineraloj:

1. Ilmenite (FeTiO _3).
2. Rutile _(TiO2).
3. Titanite (CaTiSiO _5).
4. Perovskite (CaTiO _3).
5. Titanomagnetite (FeTiO ₃ + Fido ₃ O ₄₎ kaj t. D.

Ĉiuj ekzistantaj titaniferous erco estas dividita en baza kaj plezuro. Tiu elemento estas malforta migranto, ĝi povas nur vojaĝi en calving ŝtonojn aŭ rokojn movi silto fundo. En la biosfero, la plej granda kvanto de titanio enhavis en la algoj. La reprezentantoj de la tera faŭno elemento amasigas en la ŝtofoj de la korno harojn. Dum homa korpo karakteriza de titanio ĉeestas en la lieno, la adrenal glandoj, placento, tiroido glando.

fizikaj ecoj

Titanio - ferrous metalo havanta arĝenta-blanka koloro, similas ŝtalo. Ĉe temperaturo de 0 ⁰ C densecon de 4,517 g / cm ^3. La substanco havas malaltan termikan mason, kiu estas karakteriza de alkalaj metaloj (kadmio, natrio, litio, cezio). Denseco titanio okupas interan pozicion inter la fero kaj aluminio, dum lia prezento estas pli alta ol tiu de ambaŭ elementoj. La ĉefaj proprietoj de metaloj, kiu estas konsideritaj en determinado de la amplekso de lia apliko estas la rendimento forto kaj malmoleco. Titanio aluminio pli forta de 12 tempoj, fero kaj kupro - 4 fojojn, dum ĝi estas konsiderinde pli facila. La ductilidad de la pura substanco kaj lia rendimento limo permesas prilaborado ĉe alta kaj malalta temperaturo valoroj, kiel en la kazo de aliaj metaloj, t. E. remachado teknikoj, forĝante, veldo, ruliĝante. La karakteriza karakterizaĵo de titanio - ĝia malalta varmego konduktiveco kaj, tiel, tiuj ecoj estas retenitaj ĉe levita temperaturoj ĝis 500 ⁰ C. En magneta kampo estas paramagnética titanio elementon, ĝi ne altiris kiel fero kaj ne elĵetita kiel kupro. Tre alta kontraŭ-korodo agado en severa medioj kaj mekanikaj efikoj estas unika. Pli ol 10 jaroj de esti en marakvo ne ŝanĝis la aspekton kaj komponado de la titanio telero. Fero en ĉi tiu kazo estus detruita tute korodita.

Termodinamika ecoj de titanio

1. Denseco (ĉe normalstatoj) estas 4,54 g / cm ^3.
2. Atomnumero - 22.
3. Metaloj Grupo - obstina, lumo.
4. La atoma pezo de titanio - 47.0.
5. Bolanta punkto ⁽⁰ C) - 3260.
6. Molar volumo cm ³ / mol - 10.6.
7. La punkto de fandado de titanio ⁽⁰ C) - 1668.
8. Specifa varmo de vaporización (kJ / mol) - 422,6.
9. La rezisteco (je 20 ⁰ C) omoj * cm * 10 ^-6 - 45.

kemiaj ecoj

Plibonigita korodo rezisto elemento pro la formado sur la surfaco de la rusto filmo malgranda. Ĝi malhelpas (en normalaj kondiĉoj) kemia reago kun gasoj (oksigeno, hidrogeno) situas en la ĉirkaŭa atmosfero de elemento kiel la metalo titanio. Liaj proprietoj ŝanĝas sub la influo de temperaturo. Kiam oni levis al 600 ⁰ C, la reago inter la oksigeno, rezultante en la formado de rusto de titanio _(TiO2). En la kazo de la absorción de atmosferaj gasoj formiĝas delikata kombinaĵoj de neniu praktika uzo tial veldo kaj degelo de la titanio produktitaj en la vakuo. Estas reigebla reago procezo de solvante hidrogeno en la metalo, ĝi okazas pli aktiva ĉe pli altaj temperaturoj (400 ⁰ C kaj supre). Titanio, speciale la fajnaj eroj (tabuleton aŭ drato) estas combusted sub nitrogeno atmosfero. La kemia reago inter nur ebla al temperaturo de 700 ⁰ C, tiel formante nitrido stano. Kun multaj formoj tre malmola metalo alojoj ofte alojo elemento. La reago kun halogenaj (kromio, bromo, iodo) eniras nur kiam la ĉeesto de katalizilo (alta temperaturo) kaj submetitaj al interagoj kun seka substanco. Tio produktas tre malmolan obstinaj alojoj. Kun solvoj de plej acidaj kaj álcalis titanio kemie aktiva escepto estas koncentrita sulfata (daŭrigita bolado), fluorhídrico, varmega organika (Formika acido, acida oxálico).

deponejo

La plej komunaj naturaj ilmenite erco - ĝia rezervoj estas taksita je 800 milionoj da tunoj. Kuŝejoj de rutile deponejoj estas multe pli modesta, sed la totala volumeno - konservante produktado kresko - devus provizi homaro por la venonta 120 jaroj, metalan kiel ekzemple titanio. La prezo de la fina produkto dependos peto kaj levante produktadon workability, sed sur la mezumo intervalis de 1200 al 1800 rubloj. / Kg. Kun la kontinua teknika plibonigo signife reduktis la koston de ĉiuj procezoj de produktado en sia oportuna ĝisdatigoj. La plej grandaj rezervoj de titanio ercojn havi Ĉinio kaj Rusio, kaj minerala rimedo bazo estas Japanio, Sud-Afriko, Aŭstralio, Kazaĥio, Hindio, Sud-Koreio, Ukrainio, Cejlono. Tavoloj de malsamaj produktado volumoj kaj la procento de titanio en la erco, geologiaj enketoj daŭrigas konstante, kio ebligas supozi malkreskon en merkato valoro de la metalo kaj lia pli larĝa apliko. Rusio estas senkompare la plej granda produktanto de titanio.

akcepto

Por la produktado de dióxido de titanio, ĝi estas plej kutime uzita, enhavantaj la minimuma kvanto de malpuraĵoj. Ĝi estas ricevita per riĉigante ilmenite aŭ rutile erco koncentritaj. La elektra-arko forno varmego traktado okazas erco, kiu estas akompanita per la formado de fero kaj disiĝo de skorio enhavas titanio rusto. Sulfato aŭ cloruro metodo estas uzata por prilaborado frakcio libera de fero. Rusto de titanio estas pulvoro de griza (vidi. La foto). Titanio metalo estas ricevita per lia iom-post traktado.

La unua fazo estas la procezo de skorio sinterización kun kolao kaj kloron vaporon ekspozicio. TiCl ₄ estas reduktita rezultanta magnezio aŭ natrio kiam submetita al temperaturo de 850 ⁰ C. Titanio spongon (pora kunfanditaj maso) ricevita per kemia reago, aŭ purigis fandiĝis en ingotoj. Depende de la plua uzo de destinoj, aŭ metala alojo estas formita en pura formo (malpuraĵoj estas forigataj per hejtado 1000 ⁰ C). Por la produktado de substanco kun malpuraĵoj frakcio 0.01% yoduro uzita metodo. Ĝi estas bazita sur la evaporación procezo de titanio spongon pretreated kun halogena, ĝia vaporo.

Kampoj de apliko

La punkto de fandado de titanio estas sufiĉe alta, ke la metalo estas valorega avantaĝo de facileco de uzo kiel struktura materialo. Pro tio, ĝi trovas plej grandan aplikon en la ŝipa industrio, aviado industrio, fabrikado misiloj, kemiaj plantoj. Titanio estas ofte uzata kiel dopant en diversaj alojoj kiuj eksponi plibonigita karakterizaĵoj de varmo rezisto kaj malmoleco. Alta korodo rezisto kaj kapablo por rezisti la plej agresema medioj fari ĉi metalo estas nemalhavebla por la kemia industrio. Titanio (alojoj) estas faritaj duktoj, tankoj, valvoj, filtriloj, uzata por destilación kaj transporto de acidaj kaj aliaj kemie aktivaj substancoj. Li postulis kiam kreante aparatoj funkcii ĉe levita temperaturo elfaro. La titanio komponaĵoj uzita por fari durable tranĉante iloj, farboj, plastoj kaj papero, kirurgiaj instrumentoj, enplantas, juveloj, ornamaj materialoj, uzata en la nutraĵa industrio. Ĉiuj direktoj estas malfacile priskribi. Moderna medicino por kompleta biologia sekureco ofte uzas metalon titanio. Prezo - tio estas la sola faktoro kiu tuŝas la longa larĝo de apliko de ĉi tiu elemento. Prave aserti, ke titanio - materialo de la estonteco, lernante ke la homaro eniros en novan etapon de evoluo.