Titanium - málmur. títan eiginleika. Notkuninni á tftan. Einkunnir og efnasamsetning titanium

Eilíft, dularfull, rúm, efni í framtíðinni - allt þetta og mörg önnur epithets úthlutað til ýmissa heimildum títan. Saga um uppgötvun þessa málmur var ekki léttvæg: á sama tíma yfir losun þáttur í hreinu formi vann nokkur vísindamenn. Ferlið að læra eðlis-og efnafræðilega eiginleika og skilgreiningu beitingu hennar er ekki lokið í dag. Titanium - málmur framtíðarinnar, sæti hans í lífi manns enn ekki að fullu skilgreint og gefa nútímaleg vísindamönnum mikið svigrúm til sköpunar og vísindarannsóknum.

lögun

Chemical þátturinn títan (Titanium) er tilnefnd f lotukerfinu D. I. Mendeleeva Ti tákn. Komið fyrir í hlið á undirhópi IV hóp af fjórða leikhluta, og hefur a raðnúmer 22. Einföld efnið af títani - málm hvítu og silfur, léttur og varanlegur. Rafræna stillingar frumeindarinnar er með eftirfarandi byggingu: +22) 2) 8) 10) 2 , 1S 2s ^{2 2} 3 S ^{2 6} 2P 3P 3d ^{6 2 2} 4S. Þar af leiðandi, títan hefur nokkrar mögulegar oxunar ástönd 2, 3, 4, í flestum stöðugra efnasambanda, það er tetravalent.

Titanium - ál eða málmi?

Þessi spurning er áhugaverð fyrir marga. Árið 1910, American efnafræðingur Hunter var fyrst hreint títan. The málmur innihélt aðeins 1% af óhreinindum, en sú upphæð er hverfandi og reyndust ekki gefa möguleika á frekari rannsóknar á eiginleika þess. The ductility af þessu efni var náð tolkopod háan hita, við eðlilegar aðstæður (stofuhiti), sýnið var of brothætt. Í raun er þetta atriði er ekki áhuga vísindamenn vegna horfur notkun þess virtist of óviss. The flókið að fá og rannsaka frekar minnkað möguleika beitingu hennar. Aðeins árið 1925, efnafræðingur frá Hollandi J. de Boer og A. van Arkel fékk títan málmi, eiginleikar sem hafa vakið athygli verkfræðinga og hönnuði um allan heim. Saga rannsókn á þennan þátt hefst 1790, það var á þessum tíma í samhliða, óháð hver öðrum, tveir vísindamenn uppgötva títaníum sem frumefni. Hver þeirra fær þá fram efhasamband (oxíð) Umboðsmaður, að öðrum kosti til að endurheimta málm í hreinu formi. Titanium er talin brautryðjandi enska munkur steindafræðingnum William Gregor. Á yfirráðasvæði sókn sinni, sem staðsett er í suðvesturhluta Englands, ungur vísindamaður hóf nám svartur sandur Menakena Valley. Niðurstöður tilrauna með segli hefur verið sem úthlutun eininga skínandi agna, sem titanium efnasambönd. Á sama tíma þýska efnafræðingur Martin Heinrich Klaproth sem nýja efnið frá steinefni rutile. Árið 1797, er hann reyndist einnig að samsíða opnu þættir eru svipuð. Títantvíoxíð er meira en öld var ráðgáta að margir efnafræðingar að fá hreint málmur var ekki mögulegt, jafnvel fyrir Berzelius. Nýjasta tækni í XX öld hraða stórlega námsferli nefnds frumefni og ákveða fyrstu stefnu notkun þess. Í þessu umfangi er stöðugt vaxandi. Takmarka umfang hennar getur aðeins flókið því ferli að fá af efni eins og hreint títan. Verð og málm málmblöndur frekar hátt, þannig að það getur ekki losað hefðbundna járn og ál hingað til.

Uppruna nafnsins

Menakin - fyrsta nafn títan, sem var notað til 1795. Það er rétt, samkvæmt svæðisbundin tengsl, heitir nýr þáttur W. Gregor. Martin Klaproth úthlutar þáttur í 1797 nafnið "Titan". Á þessum tíma, franska starfsbróður hans, undir alveg áhrifamiklir efnafræðingur A. L. Lavuaze bjóða að hringja í nýlega uppgötvað efni í samræmi við helstu eiginleika þeirra. Þýska vísindamaður ekki sammála þessari nálgun, hélt hann réttilega að uppgötvun áfanga er mjög erfitt að bera kennsl á öll einkenni sem felast í efninu og til að endurspegla þá í titlinum. Hins vegar ættum við að viðurkenna að notandi-valinn Klaproth tíma að fullu í samræmi við málm - og það er ítrekað lagt áherslu á nútíma vísindamenn. Það eru tveir helstu kenningar um nafn Titan. Metal gæti verið tilnefnd til heiðurs Elven drottningin Titania (Character Germanic goðafræði). Þetta nafn táknar bæði léttleika og styrk umboðsmanni. Flestir vísindamenn eru að hallast að því að nota gríska goðafræði, þar sem Titans voru kölluð synir voldugu jarðarinnar gyðja Gaia. Þessi útgáfa segir nafnið á áður opinn frumefni - úran.

Vera úti í náttúrunni

Af málma, sem í tæknilegum hugtökum sem gildi fyrir mann, títan staða fjórði á umfangi jarðskorpunni. A mikill hluti í náttúrunni eru einkennast einungis járn, magnesíum og ál. Flestir títan efni fram í basalti leggja örlítið minni í granít lag sitt. Sjór hér efni af the efnisins er lágt - um það bil 0,001 mg / l. Chemical þátturinn títan er mjög virkur, þannig að í hreinu formi er ómögulegt að mæta. Í flestum tilfellum er það til staðar í efnasamböndunum saman við súrefni, og hefur gildistengi af fjórum. Fjöldi titaniferous steinefnum breytileg frá 63 til 75 (úr ýmsum áttum), en á þessu stigi rannsókna, vísindamenn halda áfram að uppgötva nýjar tegundir efna. Fyrir hagnýta notkun, mikilvægasta eru eftirfarandi steinefni:

1. Ilmenite (FeTiO _3).
2. Rutile (TiO _2).
3. Titanite (CaTiSiO _5).
4. Perovskite (Catío _3).
5. Titanomagnetite (FeTiO ₃ + Fe ₃ O _4), og svo framvegis. D.

Öllum núverandi titaniferous málmgrýti er skipt í grunn og Placer. Þessi þáttur er veik farfugl, það er aðeins hægt í burð steinum eða steina færa leðju botn. Í lífríkinu, mesta magn af títan sem er í þörungum. Fulltrúar jarðneskur dýralíf frumefni safnast í vefjum horn, hár. Fyrir mannslíkama einkenni á títan staðar í milti, nýrnahettum, fylgju, skjaldkirtils.

eðliseiginleikar

Titanium - járn málmur með silfur-hvítt lit, líkist stáli. Við hitastig sem er 0 ^{0 °} C f þéttleikanum 4.517 g / ^cm3. Efnið hefur lítið hitauppstreymi massa, sem er einkennandi fyrir alkalímálmum (kadmíum, natríum, liþíum, sesium). Þéttleiki títan occupies millistig stöðu milli járn og ál, en þess flutningur er hærri en bæði þættir. Helstu eiginleikar málma, sem eru talin ákvarða gildissvið hennar eru afrakstur styrk og hörku. Titanium ál sterkari með því að 12 sinnum, járn og kopar - 4 sinnum, á meðan það er töluvert auðveldara. The ductility af hreinu efnið og nýtni takmörk hennar leyfa vinnslu á hátt og lágt gildi hitastig, eins og í tilviki annarra málmum, t. E. Ótrúleg tækni, smíða, suðu, veltingur. The sérkenni títan - lág hita leiðni þess og, sökum, eru þessar eiginleikar varðveittar við hækkað hitastig upp að 500 ⁰ C in a segulsviði er meðseglandi títan frumefni, og það er ekki dregist sem járn, og er ekki kasta sem kopar. Mjög hár andstæðingur-tæringu árangur í hörðu umhverfi og vélrænni áhrif eru einstök. Meira en 10 ár af því að vera í sjó ekki breyta útliti og samsetningu títan disk. Iron í þessu tilfelli væri eytt alveg tærist.

Varmafræðilegir eiginleikar titanium

1. Þéttni (við venjulegar aðstæður) er 4.54 g / ^cm3.
2. Atomic númer - 22.
3. Metals Group - þrálátt, ljós.
4. Atómmassi títan - 47.0.
5. Suðumark ^{(0 °} C) - 3260.
6. Molar bindi cm ³ / mól - 10,6.
7. The Bræðslumark títaníum ^{(0 °} C) - 1668.
8. Specific gufunarvarmi (kJ / mól) - 422,6.
9. The viðnám (við 20 ^{0 °} C) ohm * cm * 10 ^-6 - 45.

efnaeiginleikar

Bætt Tæringarþol þáttur vegna þess að myndun á yfirborði oxíð myndinni litlu. Það kemur í veg (við eðlilegar aðstæður) efnahvörf með lofttegundum (súrefni, vetni) staðsett í næsta nágrenni andrúmslofti af frumefni, svo sem málm títan. eiginleikum þess breytt undir áhrifum hita. Þegar það er hækkað að 600 ⁰ C, hvarfsins á milli súrefni, sem leiðir til myndunar á títan oxíð (tio _2). Að því er varðar frásog andrúmslofti lofttegundir eru mynduð viðkvæm efnasambönd sem hafa ekkert notagildi Af þessum sökum suðu og bráðnun títan framleitt í lofttæmi. Er afturkræft viðbrögð ferli leysast upp hver vetni í málm, kemur það virkara við hærri hitastig (400 ^{0 °} C og hér að framan). Titanium, sérstaklega fínn agnir (þunnt disk eða vír) stendur, er brennt við köfnunarefnisandrúmsloft. Efnahvörf milli aðeins hægt á hitastig 700 ⁰ C, þar með mynda nitride tini. Með mörgum formum mjög hörð málmblöndum er oft málmblendi. Hvarfið með halógenum (króm, brómó, joð) fer einungis af þegar nærveru hvata (hár hiti) og með fyrirvara til að víxlverkunum með formi þurrefnis. Þetta framleiðir mjög harður eldföstum málmblöndur. Lausnir með flestra sýrur og basa títaníum efnafræðilega virk undantekning er óblandaðri brennisteinssýru (langvarandi boiling), hydrofluoric, heitt lífræn (maurasýra, oxalic acid).

innborgun

Algengustu náttúrulegs ilmenite málmgrýti - áskilur þess eru áætlaðar 800 milljónir tonna. Innlán rútílformi innlán eru miklu meira hóflega, en heildarmagn - á meðan viðhalda framleiðslu vöxt - að veita mannkyninu næstu 120 árin, málm eins og títan. Verð á endanlegri vöru fer eftir eftirspurn og hækka framleiðslu vinnanleiki, en að meðaltali á bilinu 1200 til 1800 rúblur. / Kg. Með stöðugri tæknilega framför verulega dregið úr kostnaði á öllum framleiðsluferlum í tímanlega uppfærslu þeirra. Stærstu áskilur af titanium málmgrýti með Kína og Rússlandi, og steinefni vefsíðuna stöð eru Japan, Suður-Afríku, Ástralíu, Kasakstan, Indlandi, Suður-Kóreu, Úkraínu, Ceylon. Innlán mismunandi magni framleiðslu og hlutfall títan í málmgrýti, eru jarðfræðilegar kannanir áfram stöðugt, sem gerir það mögulegt að gera ráð fyrir lækkun á markaðsvirði málmsins og breiðari beitingu hennar. Rússland er lang stærsta framleiðanda títan.

móttaka

Til framleiðslu á af títandíoxíði, og það er oftast notaður, sem inniheldur lágmarks magn af óhreinindum. Það fæst með því að auðga ilmenite eða rútílformi málmgrýti seyði. The rafmagns-rafbagaoiiú hitameðferð á sér stað málmgrýti, sem fylgir með því að mynda járn og aðskilnaðar sindri sem inniheldur títaníum oxíð. Súlfat eða klóríð aðferð er notuð til vinnslu brot án járni. Títan oxíð er duft grár (sjá. Mynd). Titanium málmur er fengin með því að smám saman meðferð hennar.

Í fyrsta áfanga er felst í því að gjall sintering með útsetningu koks og klór gufu. TiCl ₄ er afoxað með því leiðir magnesíum eða natríum þegar gert er á amk 850 ⁰ C. Titanium svampur (porous samrunninn við massa) er framleiddur með efnahvarfi, nema þau séu hreinsuð brætt í ingots. Það fer eftir frekari notkun á áfangastaða, eða málm ál er mynduð á hreinu formi (óhreinindi fjarlægð með hitun að 1000 ^{0 °} C). Til framleiðslu á efnasambandi með óhreinindi brot 0.01% joðið etanól. Það er byggt á uppgufunar ferli títan svampur formeðhöndlaður með halógen, gufa þess.

Sviðum umsókn

The Bræðslumark títani er nægilega hátt að málmurinn sem notaður er ómetanleg kostur af vellíðan af nota sem smíðaefnisins. Því það finnur mest forrit í skipasmíði iðnaður, flugiðnaðinum, framleiðslu flugskeyti, efnaverksmiðjum. Titanium oft er notað sem dopant í ýmsum málmblöndur sem sýna betri einkenni hita mótstöðu og hörku. Hár Tæringarþol og getu til að standast árásargjarn umhverfi gera þessa málmur er ómissandi fyrir efnaiðnað. Títaníum (málmblöndur) eru gerðir leiðslur, skriðdreka, lokar, síur, er notað fyrir eimingu og flutning á sýra og annarra efnafræðilega virk efni. Hann krafðist þegar búa tæki sem starfa við hækkað hitastig árangur. Sem títaníumkomplexinn efnasamböndin notuð til að búa til endingargóðar klippa verkfæri, málningu, plastefni og pappír, skurðaðgerð hljóðfæri, vefjalyf, skart, skreytingar efni, sem notuð eru í matvælaiðnaði. Allar áttir er erfitt að lýsa. Nútíma læknisfræði fyrir fullt líffræðileg öryggi oft notar málm títan. Verð - þetta er eini þátturinn sem hefur áhrif á langa breidd beitingu þessarar frumefni. Réttilega slá því föstu að títaníum - efni í framtíðinni, læra að mannkynið verður að slá inn nýjan áfanga þróun.