Titanium - de metaal. titanium eigenskippen. Brûk fan titanium. Gradaasjes en gemyske gearstalling fan titanium

De ivige, geheimsinnige, romte, materiaal fan 'e takomst - al dy en in protte oare epithets tawiisd oan de ferskillende boarnen fan titanium. Skiednis fan 'e ûntdekking fan dit metaal wie net triviale: tagelyk oer de frijlitting elemint yn suver foarm wurke ferskate wittenskippers. It proses fan it bestudearjen fan de fysike en gemyske eigenskippen en definysje fan syn tapassing is net klear hjoed. Titanium - it metaal fan 'e takomst en syn plak yn it minsklik libben noch net hielendal defined, jaan moderne ûndersikers in grutte romte is foar kreativiteit en wittenskiplik ûndersyk.

feature

Gemysk elemint Titanium (Titanium) wurdt oantsjut yn it periodyk systeem D. I. Mendeleeva Ti symboal. Leit yn 'e kant subgroep IV groep fan de fjirde perioade en hat in searjenûmer nûmer 22. In ienfâldige stof fan titanium - metaal wyt en sulver, lichtgewicht en duorsum. De elektroanyske konfiguraasje fan it atoom hat de neikommende struktuer: +22) 2) 8) 10) 2 , 1S 2S ^{2 2} 3s ^{2 6} 2P 3P 3d ^{6 2 2} 4S. Dus, titanium hat ferskate mooglike oksidaasje steaten 2, 3, 4, yn de measte stabile ferbiningen, it is tetravalent.

Titanium - legearing of metaal?

Dy fraach is fan belang foar in soad. Yn 1910, Amerikaansk gemikus Hunter wie de earste suver titanium. It metaal befette mar 1% fan de impurities, mar it bedrach is negligible en bewiisde net jouwe de mooglikheid fan fierder ûndersyk fan syn eigenskippen. De ductility fan dit materiaal waard berikt tolkopod hege temperatueren, ûnder normale omstannichheden (keamertemperatuer), de stekproef wie te broos. Yn feite, dit item net ynteressearre wittenskippers fanwege syn brûken prospects like te ûnwis. De kompleksiteit fan it heljen en ûndersiket fierder fermindere de mooglikheden fan syn tapassing. Allinne yn 1925, Chemists út Nederlân J. de Boer en A. van Arkel krige titanium metaal, de eigenskippen dêrfan hawwe luts it omtinken fan de yngenieurs en ûntwerpers de hiele wrâld. De skiednis fan 'e stúdzje fan dit elemint begjint mei 1790, it wie op dit stuit yn in parallel, ûnôfhinklik fan elkoar, twa wittenskippers ûntdekke titanium as in gemysk elemint. Elts fan harren krijt in COMPOUND (okside) agent, mislearre te herstellen it metaal yn suver foarm. Titanium wurdt beskôge as in pionier fan it Ingelske muonts mineralooch William Gregor. Op it grûngebiet fan syn parochy, leit yn it súdwestlik part fan Ingelân, in jonge wittenskipper begûn in stúdzje swarte sân Menakena Valley. De resultaten fan de eksperiminten mei in magneet hat west de tawizing fan glanzend granen, dy't titanium ferbiningen. Tagelyk Dútske skiekundige Martin Heinrich Klaproth identifisearre de nije stof út it mineraal rutile. Yn 1797, hy ek bewiisde dat parallel oan 'e iepen eleminten gelyk binne. Titanium dioxide is mear as in ieu wie in riedsel nei protte Skiekundigen te krijen suver metaal wie net mooglik sels foar Berzelius. Nijste techniken fan de XX ieu sterk flugger it proses fan learen fan sein elemint en bepale de oarspronklike rjochting fan syn brûken. Yn dizze wurkingssfear wurdt hieltyd útwreidzjende. Beheine har berik kin allinnich kompleksiteit fan it proses fan it beheljen fan in stof sa as suver titanium. Priis en metal alloys is frijwat heech, dus it kin net displace de tradisjonele izer en aluminium nei datum.

Oarsprong fan de namme

Menakin - de earste namme fan titanium, dat waard brûkt oant 1795. Dat is rjocht, neffens territoriaal affiliation, neamd de nije elemint W. Gregor. Martin Klaproth kieze elemint yn 1797 de namme "Titan". Op dit stuit, syn Frânske wjergader, ûnder lieding troch hiel ynfloedrike chemist A. L. Lavuaze biede te roppen de nij ûntdutsen stof yn oerienstimming mei harren basiseigenskippen. Dútsk wittenskipper net iens mei dizze oanpak, hy terjochte tocht dat de ûntdekking faze is hiel dreech te identifisearjen alle skaaimerken besletten leit yn in stof, en te reflektearje se yn 'e titel. Mar, wy moatte erkenne dat brûker-selektearre Klaproth term folslein oerien mei de metalen - it is as ien kear ûnderstreke moderne wittenskippers. Der binne twa wichtige teoryen fan de namme Titan. Metal koe wurde oanwiisd ta eare fan 'e elven, keninginne Titania (Character Germaanske mytology). Dy namme stiet symboal foar sawol lichtens en sterkte agent. De measte wittenskippers binne oanstriid en it brûken fan de Grykske mytology, wêryn de Titans waarden neamd 'e soannen fen' e machtige ierde goadinne Gaia. Dizze ferzje seit de namme fan 'e earder iepen elemint - uranium.

Being yn de natuer

Fan de metalen, dy't yn technyske termen fan wearde foar in persoan, titanium ranks fjirde op de omfang fan de ierdkoarste. In grut oanpart yn de natoer wurde karakterisearre allinne izer, magnesium en aluminium. De measte titanium ynhâld opskreaun yn basalt shell wat lytser yn syn Granite laach. Yn seewetter, de ynhâld fan de stof is lege - likernôch 0.001 mg / l. Gemysk elemint titanium is tige aktyf, dus yn syn suvere foarm is ûnmooglik om te foldwaan. Yn de measte gefallen, it is oanwêzich yn de ferbiningen mei soerstof, en hat in Valence fan fjouwer. Oantal titaniferous mineralen fariearret fan 63 oant 75 (fan ferskate boarnen), wylst oan 'e hjoeddeiske stadium fan ûndersyk, wittenskippers fierder te ûntdekken nije foarmen fan ferbiningen. Foar praktysk gebrûk, de wichtichste binne de neikommende mineralen:

1. Ilmenite (FeTiO _3).
2. Rutile (tio _2).
3. Titanite (CaTiSiO _5).
4. Perovskite (Catío _3).
5. Titanomagnetite (FeTiO ₃ + Fe ₃ O ₄₎ en t. D.

Alle besteande titaniferous ore wurdt ûnderferdield yn basis en placer. Dit elemint is swak migrearjende, dan kinne allinnich reizgje yn in calving stiennen of rotsen ferpleatse silt boaiem. Yn de Biosphäre, de grutste bedrach fan titanium opnommen yn 'e algen. De fertsjintwurdigers fan 'e ierdske fauna elemint sammelet yn de weefsels fan' e hoarn, hier. Foar in minsklik lichem karakteristyk fan titanium oanwêzich yn 'e mankelikens, it adrenal klieren, placenta, thyroid gland.

fysike eigenskippen

Titanium - ferro hawwende silver-wite kleur, liket stiel. By in temperatuer fan 0 ⁰ C in tichtens fan 4,517 g / cm ^3. De stof hat in lege termyske massa, dat is karakteristyk foar Laugensalz metalen (cadmium, natrium, lithium, cesium). Befolkingstichtens titanium beslacht in tuskenlizzende posysje tusken de izer en aluminium, wylst syn optreden is heger as dy fan beide eleminten. De wichtichste eigenskippen fan metalen, dy't beskôge wurde by it fêststellen fan de wurkingssfear fan syn tapassing binne de opbringst sterkte en hurdens. Titanium aluminium sterker troch 12 kear, izer en koper - 4 kear, wylst it is flink makliker. De ductility fan 'e suvere stof en syn opbringst limyt tastean ferwurkjen op hege en lege temperatuer wearden, lykas yn it gefal fan oare metalen, t. E. riveting techniken, forging, lassen, rolling. It ûnderskiedt karakteristyk fan titanium - syn lege waarmte conductivity en, dus, dy eigenskippen wurde bewarre by ferhege temperatueren oant 500 ⁰ C. Yn in magnetysk fjild is paramagnetic titanium elemint, it is net oanlutsen as izer, en wurdt net ferdreaun as koper. Tige hege anti-corrosie optreden yn hurde omjouwing en meganyske effekten binne unyk. Mear as 10 jier fan it wêzen, yn see wetter net feroarje it uterlik en de gearstalling fan it titanium plaat. Izer yn dit gefal soe wurde ferneatige hielendal corroded.

Termodynamyske eigenskippen fan titanium

1. Befolkingstichtens (at normale omstannichheden) is 4.54 g / cm ^3.
2. Atoomnûmer - 22.
3. Metals Group - in stege, ljocht.
4. De atomêre gewicht fan titanium - 47.0.
5. Kôkpunt ⁽⁰ C) - 3260.
6. Molar folume cm ³ / mol - 10.6.
7. It raanpunt fan titanium ⁽⁰ C) - 1668.
8. Spesifike waarmte fan vaporization (kJ / mol) - 422,6.
9. It wjerstânsfermogen (om 20 ⁰ C) ohms * sm * 10 ^-6 - 45.

gemyske eigenskippen

Ferbettere corrosie resistance elemint fanwege de formaasje op it oerflak fan it okside film lyts. It foarkomt (ûnder normale omstannichheden) gemyske reaksje mei gassen (soerstof, hydrogen) leit yn de omlizzende atmosfear fan in elemint lykas de metalen titanium. Har eigenskippen feroarje ûnder de ynfloed fan de temperatuer. As it nei foaren brocht wurdt nei 600 ⁰ C, de reaksje tusken de soerstof, resultearret yn 'e foarming fan titanium okside (Tio _2). Yn it gefal fan de opname fan de atmosfearyske gassen wurde foarme fragile ferbiningen dy't hawwe gjin praktyske gebrûk foar dizze reden welding en ranen fan de titanium produsearre yn it fakuüm. Is in Omkearregister reaksje proses fan it opheffen fan wetterstof yn 'e metaal, dat plakfynt mear aktyf by hegere temperatueren (400 ⁰ C en boppe). Titanium, fral de moaie dieltsjes (in tinne plaat of in tried) wurdt combusted ûnder in stikstof sfear. It gemyske reaksje tusken allinne mooglik by in temperatuer fan 700 ⁰ C, dêrmei dy't in nitride tin. Mei in protte foarmen tige hurd metal alloys wurdt faak alloying elemint. De reaksje mei halogens (Chromium, bromo, iodo) komt allinne as de oanwêzigens fan in katalysator (hege temperatuer) en ûndergeskikt oan ynteraksjes mei in droege stof. Dit levert in hiel hurd stege alloys. Mei oplossingen fan de measte soeren en alkalis titanium Kanuunat aktive útsûndering is konsintrearre sulfuric (lang kogning), hydrofluoric, hot organyske (formic acid, oxalic acid).

boarchsom

De meast foarkommende fansels foarkommende ilmenite ore - har reserves wurde rûsd op 800 miljoen ton. Fynplakken fan rutile ôfsettings binne folle beskiedener, mar de totale folume - mei behâld produksje groei - moatte leverje minske foar de kommende 120 jier, in metalen lykas titanium. De priis fan it úteinlike produkt sil ôfhingje fan fraach en it ferheegjen produksje workability, mar op 'e gemiddelde fariearret dêrmei fan 1200 oant 1800 roebel. / Kg. Mei de trochgeande technyske ferbettering gâns fermindere de kosten fan alle produksje prosessen yn harren op 'e tiid Upgrades. It grutste reservaten fan titanium Ertsen hawwe Sina en Ruslân, en mineralen resource basis binne Japan, Súd-Afrika, Austraalje, Kazachstan, Yndia, Súd-Korea, Oekraïne, Ceylon. Fynplakken fan ferskillende produksje dielen en it persintaazje titanium yn de erts, geologysk ûndersyk wurde trochgeande allegeduerigen, dat makket it mooglik om te oannimme in tebekrinnen fan merkwearde fan de metaal en de breder tapassing. Ruslân is fierwei de grutste produsint fan titanium.

resepsje

Foar de produksje fan titanium dioxide, wurdt it meast brûkt wurdt, mei dêryn it minimumbedrach fan ûnreinheden. It wurdt krigen troch enriching ilmenite of rutile ore konsintrearret him. De elektryske-arc furnace heat behanneling optreedt erts, dat wurdt begelaat troch de foarming fan izer en skieding fan slag mei dêryn in titanium okside. Sulphate of chloride metoade wurdt brûkt foar ferwurking fraksje fergees of izer. Titanium okside is in poeder fan griis (sjoch. De foto). Titanium metaal wurdt krigen troch syn stadige behanneling.

De earste faze is it proses fan slag sintering mei kooks en gloar damp Exposure. TiCl ₄ wurdt lytser ûntstiene magnesium of natrium as ûnderwurpen wurde oan in temperatuer fan 850 ⁰ C. Titanium sponge (poreuze fused massa) krigen troch gemyske reaksje, of suvere raand yn ingots. Ofhinklik fan it fierdere brûken fan bestimmingen, of in metalen alloy wurdt foarme yn suver foarm (impurities wurde fuorthelle troch ferwaarming oant 1000 ⁰ C). Foar de produksje fan in stof mei ûnreinheden fraksje 0.01% iodide brûkte metoade. It is basearre op de ferdamping proses fan titanium himmelspûns pretreated mei halogen, syn damp.

Fjilden fan tapassing

It raanpunt fan titanium is heech genôch dat de metaal is in ûnskatbere wearde foardiel fan gemak fan gebrûk as in strukturele materiaal. Dêrom fynt grutste tapassing yn de skipsbou, loftfeart yndustry, manufacturing raketten, gemyske planten. Titanium faak wurdt brûkt as dopant yn ferskate alloys dy't fertoane ferbettere skaaimerken fan waarmte ferset en hurdens. Hege corrosie ferset en fermogen en fernear it meast agressive omjouwings meitsje dit metaal is ûnmisber foar de gemyske yndustry. Titanium (alloys) wurde makke liedingen, tanks, kleppen, filters, brûkt foar destillaasje en ferfier fan soeren en oare Kanuunat aktive stoffen. Hy easke by it meitsjen fan apparaten aktyf by ferhege temperatuer foarstelling. De titanium ferbiningen brûkt om duorsum cutting ark, verven, keunststoffen en papier, sjirurgysk ynstruminten, nei boarstfergruttings, sieraden, dekorative materialen, brûkt yn de fiedingssektor. Alle rjochtings is dreech om te beskriuwe. Moderne genêskunde foar folslein biologysk feiligens faak brûkt metalen titanium. Priis - dit is de ienige faktor dy't ynfloed op de lange breedte fan de tapassing fan dit elemint. Terjochte úthâlde dat titanium - materiaal fan 'e takomst, learen, dat de minske sil fier in nije stadium fan ûntwikkeling.