Într-adevăr, pentru multe caracteristici, și mai ales pentru rezistența la coroziune, titanul depășește marea majoritate a metalelor și aliajelor. Uneori (în special în literatura populară) titanul se numește metal perpetuu. Dar, mai întâi, să vorbim despre istoria acestui element.
Oxid sau nu oxid?
Se numește „menakinom“ până la 1795 numărul articolului 22. Așa a numit-o în 1791, chimistul englez William și mineralog Gregor, deschide un nou element în menakanite mineral (nu caută acest nume în manualele de mineralogie moderne - menakanit, de asemenea, redenumit, numit acum ilmenit).
Potrivit unei alte versiuni, numele elementului provine de la titani, fii puternici ai zeiței pământului - Gep (mitologia greacă),
În 1797 a devenit clar că Gregor și Klaproth descoperiseră același element și, deși Gregor făcuse acest lucru mai devreme, numele său dat de Klaproth fusese stabilit în spatele noului element.
Dar nici Gregor, nici Klaprot nu au reușit să obțină titan elementar. Pulberea cristalină albă izolată de acestea a fost dioxid de titan Ti02. Pentru a restabili acest oxid, izolarea metalului pur de el de mult timp nu a reușit în nici unul dintre chimisti.
În 1823 savantul englez William Wollaston a spus că cristalele le-au găsit în zguri metalurgice a plantelor „Merthyr Tydfil“ - nu este altceva decât un titan pur. Și mai târziu, în '33 celebrul chimist german F. Su-Ler a arătat că aceste cristale au fost din nou compusul de titan, de data aceasta - metal-Carbonitrură.
Timp de mulți ani sa crezut ca metalul de titan a fost mai întâi obținut prin Berzelius în 1825 în recuperarea ftortitanata de potasiu și sodiu metalic. Astăzi, cu toate acestea, comparând proprietățile titan și produsul obținut prin Berzelius, se poate argumenta că președintele suedez Academiei de Științe confundat cu titan pur se dizolvă rapid în acid fluorhidric (spre deosebire de multe alte acizi), și titan metalic Berzelius a rezistat cu succes acțiunea sa.
In 1895, francez chimist A. Moissan restaurarea dioxid de titan cu carbon într-un cuptor cu arc și supunerea materialului rezultat pentru rafinarea de două ori titan primit conținând 2% impurități, în principal carbon. În cele din urmă, în 1910, chimist american M. Khan ter, îmbunătățită metoda de Nielsen și Petersson, a reușit să obțină câteva grame de puritate de titan de aproximativ 99%. De aceea, în cele mai multe cărți de prioritate de producere a titanului metalic este atribuită Hunter, nu Kirilov, Nilsson sau Muassanu.
Cu toate acestea, nici Hunter, nici contemporanii săi nu au prezis titanul unui viitor mare. Doar câteva zecimi dintr-un procent din impurități erau conținute în metal, dar aceste impurități făceau titanul fragil, instabil, nepotrivit pentru prelucrare. Prin urmare, unii compuși de titan au găsit o aplicare mai devreme decât metalul în sine. Titanul de tetraclorură, de exemplu, a fost utilizat pe scară largă în primul război mondial pentru a crea ecrane de fum.
În 1908, în SUA și Norvegia, a început producția de albe, nu din compuși de plumb și zinc, așa cum sa procedat anterior, ci din dioxid de titan. Astfel de alb poate fi vopsit de mai multe ori suprafață mai mare decât aceeași cantitate de plumb sau zinc alb. În plus, albii de titan au o reflectare mai mare, nu sunt otrăviți și nu se întunecă sub acțiunea hidrogenului sulfurat. În literatura medicală, este descris un caz în care o persoană a "luat" 460 g de dioxid de titan! (Mă întreb ce-o confundase?) „Amator“ dioxid de titan nu este experimentat cu nici o durere. Dioxidul de titan face parte din unele preparate medicale, în special unguente împotriva bolilor de piele.
Cu toate acestea, nu medicină, dar industria vopselelor și lacurilor consumă cele mai mari cantități de TiO2. Producția globală a acestui compus a depășit cu mult o jumătate de milion de tone pe an. Emalii pe bază de dioxid de titan sunt utilizate pe scară largă ca acoperiri protectoare și decorative pentru metal și lemn în construcția de nave, construcții și inginerie mecanică. Durata de viață a structurilor și a pieselor este mult sporită. Albii de titan sunt colorați cu țesături, piele și alte materiale.
Dioxidul de titan face parte din masele de porțelan, ochelari refractari, materiale ceramice cu permitivitate dielectrică mare. Ca material de umplutură, care crește rezistența și rezistența la căldură, este introdus în compuși de cauciuc. Cu toate acestea, toate avantajele compușilor de titan par nesemnificative pe fundalul proprietăților unice ale titanului metalic pur.
În 1925, oamenii de știință olandezi Van Arkel și metoda de iodură de Boer (despre aceasta - mai jos) au obținut titan cu o puritate înaltă de 99,9%. Spre deosebire de titan, obținut de Hunter, el a avut plasticitate; ar putea fi falsificat în frig, laminat în foi, bandă, sârmă și chiar și cea mai bună folie. Dar chiar și acest lucru nu este principalul lucru.
Studiile privind proprietățile fizico-chimice ale titanului metalic au condus la rezultate aproape fantastice.
Sa constatat, de exemplu, titan, fiind aproape jumătate din greutatea fierului (densitate de titan 4,5 g / cm3) de mai multe oțel rezistență superioară. Comparația cu aluminiu asemenea dovedit titan: titan doar jumătate ori mai grele decât aluminiul, dar de șase ori mai durabile și, cel mai important, își păstrează rezistența la temperaturi de până la 500 ° C (dar cu adăugarea de elemente de aliere -până la 650 ° C ), în timp ce puterea de aluminiu și aliaje de magneziu scade dramatic deja la 300 ° C
Titanul are o duritate semnificativă: de 12 ori mai greu decât aluminiu, de 4 ori - fier și cupru. O altă caracteristică importantă a metalului este punctul de randament. Cu cât este mai mare, cu atât mai bine piesele din acest metal rezistă încărcăturilor de operare, cu atât mai mult își păstrează formele și dimensiunile. Punctul de randament al titanului este de aproape 18 ori mai mare decât cel al aluminiului.
Spre deosebire de cele mai multe metale, titan are o rezistență electrică mare, în cazul în care conductivitatea electrică a argintului este luată ca 100, conductivitatea electrică a cuprului este de 94 de aluminiu - 60, fier-15, și platină și titan - totală 3.8. Este greu de necesar pentru a explica faptul că această proprietate este titan non-magnetice, este de interes pentru electronică și inginerie electrică.
Stabilitatea titanului împotriva coroziunii este remarcabilă. Pe placa acestui metal timp de 10 ani de ședere în apă de mare nu a existat nici o urmă de coroziune.
Dintre aliajele de titan sunt realizate șuruburile de transport ale elicopterelor moderne grele. Volanele, eleronele și alte părți critice ale avioanelor supersonice sunt, de asemenea, fabricate din aceste aliaje. În multe industrii chimice, astăzi puteți găsi aparate și coloane întregi din titan.
Cum se obține titanul
Preț - ceea ce încetinește producția și consumul de titan. De fapt, costul ridicat nu este un defect congenital al titanului. În scoarța pământului, este mult - 0,63%. Prețul ridicat ridicat al titanului este o consecință a dificultății de extragere a minereului de minereuri. Se explică prin afinitatea ridicată a titanului la multe elemente și prin rezistența legăturilor chimice în compușii săi naturali. Prin urmare, complexitatea tehnologiei. Acesta este modul în care se arată metoda magnetică-termică a producției de titan, dezvoltată în 1940 de către omul de știință american W. Kroll.
Dioxidul de titan cu clor (în prezența carbonului) este transferat în tetraclorură de titan:
Procesul are loc în cuptoare electrice la 800-1250 ° C. O altă opțiune este clorarea în topitură a sărurilor de metale alcaline NaCl și KC1. Următoarea operație (la fel de importantă și de consumatoare de timp) - purificarea TiCl4 din impurități - se realizează în moduri diferite și substanțe. Tetracloridul ti-tau în condiții obișnuite este un lichid cu punct de fierbere de 136 ° C.
Este mai ușor să spargeți legătura dintre titan și clor decât cu oxigenul. Acest lucru se poate face cu ajutorul magneziului prin reacție
Această reacție are loc în reactoare de oțel la 900 ° C. Ca urmare, se formează un așa-numit burete de titan impregnat cu magneziu și clorură de magneziu. Acestea sunt evaporate într-un aparat de vacuum închis la 950 ° C, iar buretele de titan este apoi sinterizat sau remodelat într-un metal compact.
Metoda termo-sodică pentru producerea titanului metalic este, în principiu, puțin diferită de magneziu-termică. Aceste două metode sunt cele mai utilizate pe scară largă în industrie.
Pentru a obține un titan mai pur, metoda de iodură propusă de van Arkel și de Boer este încă folosită astăzi. Titanul burete metalotermic este transformat în iodură TiI4, care este apoi sublimată în vid. În calea lor, vaporii de iodură de titan întâlnesc un fir titan încălzit la 1400 ° C. Iodul se descompune și un strat de titan pur crește pe fir. Metoda Etsf de producere a titanului este productivitate scăzută și costisitoare, deci este extrem de limitată în industrie. În ciuda intensității laborioase și a intensității energetice a producției de titan. acesta a devenit deja unul dintre cele mai importante sub-sectoare ale metalurgiei neferoase.
Știi cum
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: