Титан - металл. титан қасиеттері. титан пайдалану. Бағалар және титан химиялық құрамы

мәңгілік, жұмбақ, ғарыш, болашақта материалдық - барлық осы және титан, түрлі көздерден жүктелген басқа да көптеген эпитеттерді. Осы металл ашу тарихы тривиалды емес еді: бір уақытта таза түрінде босату элемент бірнеше ғалымдар жұмыс істеді үстінен. физикалық және химиялық қасиеттері және оны қолдану анықтамасын зерттеу процесі аяқталған жоқ бүгін. Титан - болашақ металл және адам өміріндегі оның орны әлі толық анықталған жоқ, қазіргі заманғы зерттеушілерге шығармашылық және ғылыми зерттеулер үшін үлкен ауқымын береді.

ерекшелік

Химиялық элемент титан (титан) Периодтық кесте Д. И. Менделеев Ti символы тағайындалады. Төртінші кезең жағы топ IV топта орналасқан, және сериялық нөмірі 22. бар қарапайым зат титан - металл ақ және күміс, жеңіл және берік. атомның электрондық конфигурациясы мынадай құрылымы бар: +22) 2) 8) 10) 2 , 1S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P 3D ^{6 2 2} 4S. Демек, титан ең тұрақты қосылыстар бірнеше ықтимал тотығу мемлекеттерді 2, 3, 4, бар, ол tetravalent табылады.

Титан - легирленген немесе металл?

Бұл сұрақ көптеген қызығушылық тудырады. 1910 жылы, американдық химик Hunter бірінші таза титан болды. металл қоспалардың тек 1% қамтылған, бірақ сомасы шамалы және оның қасиеттерін одан әрі тергеу мүмкіндігін береді емес дәлелдеді. Осы материалдың Иілгіштігі қалыпты жағдайлары (бөлме температурасы) сәйкес, үлгісі тым сынғыш болды, tolkopod жоғары температураға қол жеткізілді. оны пайдалану перспективалары тым белгісіз болып көрінген, өйткені шын мәнінде, бұл тармақ мүдделі ғалымдар емес. алу және тергеу күрделілігі одан әрі оны қолдану әлеуетін қысқарды. Тек 1925 жылы, Нидерланды J. де Boer және А. ван Arkel бастап химиктер, бүкіл әлем бойынша инженерлер мен дизайнерлер назарын олардың қасиеттерін титан металл алды. Бұл элементтің зерттеу тарихы 1790 басталады, ол бір-бірінен тәуелсіз, екі ғалымдар химиялық элемент ретінде титан ашу, параллель осы уақытта болды. Олардың әрқайсысы таза металл түрінде қалпына келтіру үшін сәтсіздікке, құрама (оксиді) агент алады. Титан Ағылшын монах минералогия Уильям Грегор пионері болып саналады. Англия оңтүстік-батыс бөлігінде орналасқан, оның болысының аумағында, жас ғалым қара құм Menakena аңғарының зерттеу басталды. магнит бар эксперименттердің нәтижелері титан қосылыстар болып табылады жылтыр астық, бөлу болды. Сонымен қатар неміс химигі Мартин Генрих Klaproth минералды Рутилдің жаңа зат анықталған. 1797 жылы, ол сондай-ақ ашық элементтер параллель ұқсас екенін дәлелдеді. Титан диоксиді ғасыр таза металл алуға көптеген химиктер үшін жұмбақтар болды астам тіпті Berzelius үшін мүмкін емес болды. ХХ ғасырдың соңғы технологиялар айтарлықтай деді элементінің оқыту процесін жедел және оны пайдалану бастапқы бағытын анықтау. Бұл көлемде үнемі кеңеюде. оның аясын осындай таза титан сияқты зат алу процесін мүмкін ғана күрделілігі шектейді. Баға және металл қорытпалары өте жоғары болып табылады, сондықтан ол күнге дейін дәстүрлі темір және алюминий ығыстыра алмайды.

аты тегі

Menakin - 1795 жылға дейін қолданылған титан, бірінші аты. Яғни, жаңа элемент W. Грегор деп аталатын аумақтық бағыныстылығына сәйкес, дұрыс. Мартин Klaproth атауын 1797 жылы «Титан» элементін тағайындайды. Осы уақытта, өте ықпалды химигі А. Л. Lavuaze бастаған француз әріптесіне, олардың негізгі қасиеттері сәйкес жаңадан ашылған зат қоңырау ұсынамыз. Неміс ғалымы осы тәсілді келісесіз емес, ол әділ ашу фазасы заттар мен тән барлық сипаттамаларын анықтау үшін, сондай-ақ атауы, оларды көрсету үшін өте қиын деп ойладым. ол бірнеше рет қазіргі заманғы ғалымдар атап - Алайда, біз бұл пайдаланушы таңдалған Klaproth мерзімді толық металл сәйкес келеді тануға тиіс. аты Титан екі негізгі теориялар бар. Металл Elven Queen титан (Character герман мифологиясы) құрметіне тағайындалған болуы мүмкін. Бұл атау жеңілдігі мен беріктігін агент екі білдіреді. Ең ғалымдар Titans құдіретті жер богиня Gaia ұлдары деп аталатын болды, онда грек мифологиясы пайдалану, бейім. уран - Бұл нұсқа бұрын ашық элементінің атын айтады.

табиғатта бола

адамға құны техникалық тұрғысынан, титан жер қыртысының дәрежеде төртінші орында тұр металдарды,. табиғатта үлкен үлесі тек темір, магний және алюминий сипатталады. Ең титан мазмұны базальт қабығы оның гранит қабаты сәл кішірек атап өтті. шамамен 0,001 мг / л - теңіз суда, заттың мазмұны төмен. оның таза нысаны қанағаттандыру мүмкін емес, сондықтан химиялық элемент титан, өте белсенді болып табылады. Көп жағдайда, бұл оттегімен қосылыстар бар, және төрт валенттілігі бар. Зерттеудің қазіргі кезеңде, ғалымдар қосылыстардың жаңа нысандарын ашу жалғастыра ал titaniferous минералдар саны, (түрлі көздерден) 63-ден 75-ге дейін өзгереді. практикалық пайдалану үшін, ең маңызды мынадай минералдар болып табылады:

1. Ильменит (FeTiO _3).
2. Рутил (TiO _2).
3. TITANITE (CaTiSiO _5).
4. PEROVSKITE (CaTiO _3).
5. Титан-магнетит кер (+ Fe ₃ O ₄ FeTiO ₃₎ және т. D.

Барлық қолданыстағы titaniferous кені негізгі және жынысты бөлінеді. Бұл элемент әлсіз мигрант болып, ол тек тастар немесе жыныстар ила түбіне жылжыту а төлдеп саяхат болады. Биосферадағы, титан ең үлкен көлемі балдырлар қамтылған. жер үсті фауна элементі өкілдері мүйіз, шаш тіндердің жиналады. титан көкбауырдың Қазіргі, бүйрек үсті безінің, плацента, қалқанша безінің адам денесі тән.

физикалық қасиеттері

Титан - күміс-ақ түсті ие түсті металл, болат еске түсіреді. 0 ⁰ С 4.517 тығыздығы г / см ^{3 температурада.} зат сілтілі металдар (кадмий, натрий, литий, цезий) тән төмен жылу массасын, бар. оның өнімділігі екі элементтерін қарағанда жоғары, ал тығыздығы титан, темір және алюминий арасындағы аралық орын алады. оның қолдану аясын анықтау қарастырылады металдар, негізгі қасиеттері болып табылады аққыштық шегі мен қаттылығы. ол айтарлықтай оңай, ал 4 есе - 12 есе, темір және мыс титан, алюминий күшті. таза заттың Икемділік пен оның шығымдылығы шегі T, басқа металдарды жағдайда ретінде, жоғары және төмен температура мәндері өңдеу мүмкіндігін береді. Е. Клепка әдістері, жылжымалы, дәнекерлеу соғу. айырым титан тән - осылайша, бұл сипаттар магнит өрісі 500 ⁰ С дейін жоғары температурада сақталады, оның өткізгіштігі төмен және парамагнитных титан элементі болып табылады, ол темір ретінде тартылған жоқ, және мыс шығару болмайды. қатал орталарда және механикалық әсерлерге өте жоғары коррозияға қарсы өнімділігі бірегей болып табылады. теңіз суда болу астам 10 жыл титан нөмірдің көрінісін және құрамы өзгерген жоқ. Бұл жағдайда, үтіктің əбден тоттанудан жойылады еді.

титан термодинамикалық қасиеттері

1. (Қалыпты жағдайда) тығыздығы 4,54 г / см ^3.
2. Атом саны - 22.
3. Metals Group - отқа төзімді, жеңіл.
4. титан атом салмағы - 47,0.
5. Қайнау нүктесі ⁽⁰ С) - 3260.
6. Молярлық көлемі см ³ / моль - 10,6.
7. балқу нүктесі титан ⁽⁰ С) - 1668.
8. булану нақты жылу (кДж / моль) - 422,6 млн.
9. 45 - (20 ⁰ С температурада) қарсыласуы * см * 10 ^-6 Ом.

химиялық қасиеттері

салдарынан шағын тотықты пленка бетінде қалыптастыруға Жақсартылған коррозияға төзімділігі элементі. Ол (қалыпты жағдайында) болдырмайды химиялық реакция сияқты металл титан сияқты элементті қоршаған атмосферада орналасқан газдар (оттегі, сутегі) бар. Оның қасиеттері температураның әсерінен өзгереді. ол титан тотығы (TiO ₂₎ қалыптастыру, нәтижесінде 600 ⁰ С, оттегі арасындағы реакция көтерілген _кезде. атмосфералық газдардың сіңіру жағдайда вакуумда өндірілген титанның осы себеп дәнекерлеу және балқыту үшін ешқандай практикалық пайдалану бар нәзік қосылыстар құрылады. металл сутегі еритін бір қайтымды реакция процесс болып табылады, ол жоғары температура (жоғарыда 400 ⁰ С және) көп белсенді жүреді. Титан, әсіресе ұсақ бөлшектер (жұқа пластина немесе сым) азот атмосферасында жағылды. сол арқылы нитриді Қалайы құрады 700 ⁰ С температурада ғана мүмкін арасындағы химиялық реакция. көптеген нысандары жоғары қатты металл құймалар жиі легірлеуші элементтердің отыр. галоген (хром, бром, йод) реакция кезде ғана катализатор (жоғары температура) болуын және құрғақ затпен өзара жатады кіреді. Бұл өте қиын балқитын қорытпалар шығарады. ең қышқылдардың шешімдер мен сілтілер титан химиялық белсенді ерекшелік күкірт (ұзартылады қайнау), балқытқыш, ыстық органикалық (құмырсқа қышқылы, қымыздық қышқылы) шоғырланған.

Туған жер

Ең көп таралған табиғи ильменит руда - оның қоры 800 млн тоннаға бағаланады. рутил депозиттердің депозиттері әлдеқайда қарапайым болып табылады, бірақ жалпы көлемі - өндірістің өсуі сақтай отырып -, келесі 120 жылда осындай титан сияқты металл адамзат қамтамасыз етуі тиіс. соңғы өнімнің бағасы сұраныс пен өндірістік удобоукладываемости арттыру байланысты, бірақ орта есеппен 1200 жылғы 1800 рубль. / кг дейін ауытқиды болады. үздіксіз техникалық жетілдірумен айтарлықтай олардың уақтылы жаңартуға барлық өндірістік процестерді құнын төмендетті. ірі қорлары титан кендерін Қытай мен Ресей, және минералды ресурстық базасы Жапония, Оңтүстік Африка, Австралия, Қазақстан, Үндістан, Оңтүстік Корея, Украина, Цейлон болып табылады. түрлі өндіріс көлемінің және кенді титан пайыздық депозиттері, геологиялық зерттеулер металл нарықтық құнының төмендеуі және оның неғұрлым кең қолдану болжауға мүмкіндік береді, ол үнемі жалғасуда. Ресей алыс титан ең ірі өндірушісі болып табылады.

қабылдау

титан диоксиді өндіру үшін, ол ең жиі қоспалардың ең аз мөлшерін қамтитын, пайдаланылады. Ол ильменит немесе рутил концентраттарын байыту арқылы алынады. электр-доғалық пештер термоөңдеу темір мен титан оксиді бар қож бөлу қалыптастыру жүреді кені, орын алады. Сульфат немесе хлорлы әдіс темір еркін фракциясының өңдеу үшін пайдаланылады. Титан оксиді (қараңыз. Фото) сұр ұнтақ болып табылады. Титан металл, оның біртіндеп емдеу арқылы алынады.

Бірінші кезең кокс және хлор бу экспозиция қож қабыстыруға процесі болып табылады. TiCl ₄ химиялық реакция арқылы алынған, немесе құйма ішіне балқытылған тазартылған 850 ⁰ С кеуекті титан (кеуекті балқытылған жаппай) температура ұшыраған кезде магний немесе натрий нәтижесінде төмендейді. бағыттарының одан әрі пайдалану қарай, немесе металл қорытпасы (қоспалар 1000 ⁰ С дейін қыздыру жойылады) таза түрінде қалыптасады. әдіс қолданылады қоспалар фракциясы 0,01% иодиді бар заттың өндіру үшін. Ол галоген бар алдын ала өңделген кеуекті титан, оның буының булану процесіне негізделген.

Қолданылу аймағы

титан балқу температурасы металл құрылымдық материал ретінде пайдаланудың қарапайымдылығы баға жетпес артықшылығы екенін жеткілікті жоғары. Сондықтан, ол ең үлкен кеме өнеркәсібінде өтініш, авиация өнеркәсібі, өңдеуші зымыран, химиялық зауыттар табады. Титан жиі ыстыққа және қаттылық жақсарды сипаттамаларға ие түрлі қорытпалар жылы қоспалар ретінде пайдаланылады. Жоғары коррозиялық төзімділік және ең агрессивті ортаға төзімді қабілеті осы металл химия өнеркәсібі үшін қажетті болып табылады жеткізіңіз. Титан (қорытпалары) қышқылдар мен басқа да химиялық белсенді заттардың айдау және тасымалдау үшін пайдаланылатын құбырлар, цистерналар, клапандар, сүзгілер, жасалған. жоғары температура орындау кезінде жұмыс істейтін құрылғыларды құру кезінде ол талап етті. тамақ өнеркәсібінде пайдаланылатын титан берік кесу құралдарын, бояулар, пластик пен қағазды жасау үшін пайдаланылатын қосылыстар, хирургиялық құралдар, эндопротезы, зергерлік бұйымдар, сәндік материалдар. Барлық бағыттар сипаттау қиын. толық биологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін қазіргі заманғы медицина жиі металл титан пайдаланады. Бағасы - бұл элементтің қолдану ұзақ кеңдігін әсер ететін жалғыз фактор болып табылады. Әділ деп титан бекітуге - болашақтың материалдық, адамзат дамуының жаңа кезеңіне кіруге болады деп оқыту.