Titaniwm - y metel. eiddo titaniwm. Defnyddiwch o titaniwm. Graddau a chyfansoddiad cemegol o titaniwm

Yr tragwyddol, dirgel, gofod, deunydd ar gyfer y dyfodol - mae'r rhain a llawer o holl epithets arall neilltuo i wahanol ffynonellau o titaniwm. Nid yw hanes y darganfyddiad o fetel hwn yn ddibwys: ar yr un pryd dros yr elfen rhyddhau ar ffurf pur yn gweithio nifer o wyddonwyr. Mae'r broses o astudio priodweddau ffisegol a chemegol a diffiniad ei gais yn cael ei orffen heddiw. Titaniwm - y metel yn y dyfodol a'i le yn bywyd dynol heb eu diffinio yn llawn eto, gan roi cyfle enfawr ar gyfer creadigrwydd ac ymchwil wyddonol ymchwilwyr modern.

nodwedd

Elfen gemegol titaniwm (Titanium) yn cael ei ddynodi yn y symbol tabl cyfnodol D. I. Mendeleeva Ti. Wedi'i lleoli yn y grŵp IV is-grŵp ochr y pedwerydd cyfnod, ac mae ganddi nifer cyfresol 22. Mae sylwedd syml o titaniwm - gwyn metel ac arian, ysgafn ac yn wydn. Mae cyfluniad electronig yr atom gan y strwythur canlynol: 22) 2) 8) 10) 2 , 1S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P 3d ^{6 2 2} 4S. O ganlyniad, mae gan nifer o wladwriaethau titaniwm ocsideiddio posibl 2, 3, 4, yn y cyfansoddion mwyaf sefydlog, mae'n tetravalent.

Titaniwm - aloi neu fetel?

Mae'r cwestiwn hwn o ddiddordeb i lawer. Ym 1910, fferyllydd Americanaidd Hunter oedd y titaniwm pur cyntaf. Mae'r metel cynnwys dim ond 1% o amhureddau, ond mae'r swm yn fach iawn ac nid profi rhoi i'r posibilrwydd o ymchwiliad pellach ei eiddo. Mae hydwythedd o'r deunydd hwn cyflawnwyd tolkopod tymheredd uchel, o dan amodau arferol (tymheredd ystafell), roedd y sampl yn rhy frau. Mewn gwirionedd, nid yw yr eitem hon yw gwyddonwyr oherwydd ei ragolygon ddefnydd diddordeb yn ymddangos yn rhy ansicr. Mae cymhlethdod o gael ac ymchwilio ymhellach lleihau potensial ei gais. Dim ond yn 1925, fferyllwyr o'r Iseldiroedd J. de Boer ac A. van Arkel Derbyniodd metel titaniwm, priodweddau sydd wedi denu sylw o beirianwyr a dylunwyr ledled y byd. Mae hanes yr astudiaeth o elfen hon yn dechrau gyda 1790, yr oedd ar hyn o bryd yn gyfochrog, annibynnol ar ei gilydd, dau gwyddonwyr yn darganfod titaniwm fel elfen gemegol. Mae pob un ohonynt yn derbyn cyfansawdd (ocsid) asiant, methu i adennill y metel ar ffurf pur. Titaniwm ei ystyried yn un o arloeswyr y mynach mwynolegydd Saesneg William Gregor. Ar y diriogaeth ei blwyf, lleoli yn y rhan de-orllewinol Lloegr, dechreuodd gwyddonydd ifanc sy'n astudio tywod du Valley Menakena. Mae canlyniadau arbrofion gyda magnet wedi bod dyrannu grawn sgleiniog, sef cyfansoddion titaniwm. Ar yr un pryd nodwyd fferyllydd Almaeneg Martin Heinrich Klaproth y sylwedd newydd o'r rutile mwynau. Yn 1797, mae hefyd yn profi bod gyfochrog â'r elfennau agored yn debyg. Titaniwm deuocsid yn fwy na chanrif yn ddirgelwch i lawer o fferyllwyr i gael nid metel pur oedd yn bosibl hyd yn oed i Berzelius. technolegau diweddaraf y ganrif XX cyflymu yn fawr ar y broses o ddysgu o elfen dweud a phenderfynu ar gyfeiriad cychwynnol o'i ddefnydd. Yn y cwmpas hwn yn gyson yn ehangu. Cyfyngu ar ei gwmpas yn unig y gall cymhlethdod y broses o gael sylwedd megis titaniwm pur. Price a aloeon metel yn braidd yn uchel, felly ni ellir ei disodli yr haearn traddodiadol ac alwminiwm hyd yn hyn.

Tarddiad yr enw

Menakin - yr enw cyntaf o titaniwm, a ddefnyddiwyd tan 1795. Mae hynny'n iawn, yn ôl ymlyniad tiriogaethol, a elwir yn elfen newydd W. Gregor. Martin Klaproth neilltuo elfen ym 1797 yr enw "Titan". Ar hyn o bryd, ei gymar Ffrangeg, dan arweiniad fferyllydd yn eithaf dylanwadol A. L. Lavuaze cynnig i alw y sylwedd newydd eu darganfod yn unol â'u priodweddau sylfaenol. gwyddonydd Almaenig nad oedd yn cytuno â'r dull hwn, ei fod yn gywir yn meddwl bod y cyfnod darganfyddiad yn eithaf anodd i nodi'r holl nodweddion cynhenid mewn sylwedd, ac i adlewyrchu nhw yn y teitl. Fodd bynnag, dylem gydnabod bod term Klaproth ddewiswyd gan y defnyddiwr yn llawn yn cyfateb i'r metel - mae'n cael ei bwysleisio dro ar ôl tro gwyddonwyr modern. Mae dau brif ddamcaniaethau o'r enw Titan. Gellid metel yn cael eu dynodi er anrhydedd y Titania frenhines Elven (Cymeriad mytholeg Germanaidd). Mae'r enw yn symbol yn ysgafnder a asiant nerth. Mae'r rhan fwyaf o wyddonwyr yn tueddu i ddefnyddio fytholeg Groeg, yr oedd y Titans elwir yn feibion y dduwies y ddaear nerthol Gaia. Mae'r fersiwn hon yn dweud enw'r elfen agored o'r blaen - wraniwm.

Bod mewn natur

O'r metelau, sydd mewn termau technegol gwerth am berson, titaniwm rhengoedd pedwerydd ar faint y gramen y ddaear. Mae cyfran fawr o ran eu natur yn cael eu nodweddu yn unig haearn, magnesiwm ac alwminiwm. Mae'r rhan fwyaf o'r cynnwys titaniwm a nodir yn basalt gragen ychydig yn llai yn ei haen gwenithfaen. Mewn dŵr môr, cynnwys y sylwedd yn isel - tua 0.001 mg / l. Elfen gemegol titaniwm yn weithgar iawn, felly yn ei ffurf pur yn amhosibl i gwrdd. Yn y rhan fwyaf o achosion, mae'n bresennol yn y cyfansoddion gydag ocsigen, ac mae ganddo falens o bedwar. Nifer o fwynau titaniferous yn amrywio o 63 o i 75 (o wahanol ffynonellau), tra yn ystod y cam presennol o ymchwil, gwyddonwyr yn parhau i ddarganfod ffurfiau newydd o gyfansoddion. At ddefnydd ymarferol, mae'r rhan fwyaf o bwysig yw'r mwynau canlynol:

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

Mae'r holl mwyn titaniferous presennol wedi'i rhannu'n sylfaenol a PLACER. Mae'r elfen hon yn mudol wan, dim ond teithio mewn cerrig bwrw llo neu greigiau yn symud waelod silt. Yn y biosffer, y swm mwyaf o titaniwm a gynhwysir yn y algâu. Mae cynrychiolwyr yr elfen ffawna daearol cronni yn y meinweoedd y corn, gwallt. Am nodwedd ddynol gorff o titaniwm bresennol yn y ddueg, y chwarennau adrenal, brych, chwarren thyroid.

priodweddau ffisegol

Titaniwm - metel fferrus cael lliw arian-gwyn, debyg dur. Ar dymheredd o 0 ⁰ C ddwysedd o 4.517 g / cm ^3. Mae gan y sylwedd màs thermol isel, sy'n nodweddiadol o fetelau alcalïaidd (cadmiwm, sodiwm, lithiwm, caesiwm). titaniwm Dwysedd sefyll mewn safle canolradd rhwng yr haearn ac alwminiwm, tra bod ei berfformiad yn uwch nag ar gyfer y ddwy elfen. Y prif priodweddau metelau, sy'n cael eu hystyried wrth benderfynu cwmpas ei gais yn y cryfder cynnyrch a caledwch. alwminiwm titaniwm gryfach drwy 12 o weithiau, haearn a chopr - 4 gwaith, er ei bod yn llawer haws. Mae hydwythedd y sylwedd pur a'i therfyn cynnyrch yn caniatáu i brosesu ar werthoedd dymheredd uchel ac isel, fel yn achos o fetelau eraill, t. E. technegau Gafaelgar, gofannu, weldio, rholio. Y nodwedd gwahaniaethu o titaniwm - ei dargludedd wres isel ac, felly, yr eiddo hyn yn cael eu cadw ar dymheredd uchel hyd at 500 ⁰ C. Ym maes magnetig yn elfen titaniwm paramagnetic, nid yw'n cael ei denu fel haearn, ac nid yw'n cael ei droi allan fel copr. perfformiad gwrth-cyrydu uchel iawn mewn amgylcheddau garw ac effeithiau mecanyddol yn unigryw. dim mwy na 10 mlynedd o fod mewn dŵr môr yn newid ymddangosiad a chyfansoddiad y plât titaniwm. Byddai haearn yn yr achos hwn yn cael ei dinistrio yn gyfan gwbl wedi cyrydu.

priodweddau thermodynamic o titaniwm

1. Dwysedd (mewn amgylchiadau arferol) yn 4.54 g / cm ^3.
2. rhif atomig - 22.
3. Grŵp Metelau - yn gwresrwystrol, golau.
4. Mae pwysau atomig o titaniwm - 47.0.
5. Berwi pwynt ⁽⁰ C) - 3260.
6. cm cyfaint molar ³ / môl - 10.6.
7. Y pwynt toddi o titaniwm ⁽⁰ C) - 1668.
8. gwres sbesiffig o vaporization (kJ / môl) - 422.6.
9. Mae'r gwrthedd (ar 20 ⁰ C) Ohmau * cm * 10 ^-6 - 45.

priodweddau cemegol

Gwell elfen gwrthsefyll cyrydu oherwydd ffurfio ar wyneb y ffilm ocsid bach. Mae'n atal (o dan amodau arferol) adwaith cemegol gyda nwyon (ocsigen, hydrogen) a leolir yn yr atmosffer o amgylch elfen megis y titaniwm metel. Ei eiddo yn newid o dan ddylanwad tymheredd. Pan gaiff ei godi i 600 ⁰ C, yr adwaith rhwng y ocsigen, gan arwain at ffurfio titaniwm ocsid (tio _2). Yn achos y amsugno nwyon atmosfferig yn cael eu ffurfio cyfansoddion bregus sydd heb ddefnydd ymarferol ar gyfer y rheswm hwn weldio a toddi yn ystod yr titaniwm a gynhyrchir yn y gwagle. Yn broses adwaith cildroadwy o hydoddi hydrogen yn y metel, mae'n digwydd yn fwy gweithgar ar dymereddau uwch (400 ⁰ C ac uwch). Titaniwm, yn enwedig y gronynnau mân (plât denau neu wifren) yn cael ei losgi o dan awyrgylch nitrogen. Mae'r adwaith cemegol rhwng bosib dim ond ar dymheredd o 700 ⁰ C, a thrwy hynny ffurfio tun nitrid. Gyda sawl ffurf aloion metel caled iawn yn aml yn alloying elfen. Mae'r adwaith gyda halogenau (cromiwm, Bromo, iodo) mynd i mewn dim ond pan fydd presenoldeb catalydd (tymheredd uchel) ac yn ddarostyngedig i ryngweithio â sylwedd sych. Mae hyn yn cynhyrchu galed iawn aloion anhydrin. Gydag atebion y rhan fwyaf o asidau ac alcalïau titaniwm gemegol eithriad gweithredol yn sylffwrig crynodedig (hir berwi), hydrofflẅorig, organig (asid fformig, asid oxalic) poeth.

blaendal

Y mwyn ilmenite digwydd yn naturiol mwyaf cyffredin - amcangyfrifir ei gronfeydd wrth gefn ar 800 miliwn o dunelli. Adneuon o ddyddodion rutile yn llawer mwy cymedrol, ond mae cyfanswm y cyfaint - tra'n cynnal twf cynhyrchu - dylai roi ddynoliaeth am y 120 mlynedd nesaf, metel megis titaniwm. Bydd pris y cynnyrch terfynol yn dibynnu ar y galw a chodi ymarferoldeb cynhyrchu, ond ar gyfartaledd yn amrywio 1200-1800 rubles. / Kg. Gyda'r gwelliant technegol parhaus gostwng yn sylweddol y gost o holl brosesau cynhyrchu yn eu uwchraddio amserol. Mae cronfeydd wrth gefn mwyaf o fwynau titaniwm wedi Tsieina a Rwsia, ac yn sylfaen adnoddau mwynau yn Japan, De Affrica, Awstralia, Kazakhstan, India, De Korea, Wcráin, Ceylon. Adneuon o wahanol lefelau cynhyrchu a chanran y titaniwm yn y mwyn, arolygon daearegol yn parhau yn gyson, sy'n ei gwneud yn bosibl i gymryd yn ganiataol dirywiad yng ngwerth marchnad y metel a'i gymhwysiad ehangach. Rwsia yn bell y cynhyrchydd mwyaf o titaniwm.

derbynfa

Ar gyfer cynhyrchu titaniwm deuocsid, mae'n cael ei ddefnyddio amlaf, yn cynnwys y lleiafswm o amhureddau. Mae'n cael ei sicrhau trwy gyfoethogi ilmenite neu fwyn rutile ddwysfwyd. Mae'r driniaeth gwres ffwrnais drydan-arc digwydd fwyn, sydd yn cyd-fynd ffurfio haearn a gwahanu slag cynnwys ocsid titaniwm. Sylffad neu clorid ddull a ddefnyddir ar gyfer prosesu ffracsiwn rhad ac am haearn. Titaniwm ocsid yn bowdr llwyd (gweler. Mae'r llun). metel titaniwm yn cael ei sicrhau gan ei drin graddol.

Y cam cyntaf yw'r broses o sintro slag gyda amlygiad golosg a chlorin anwedd. TiCl ₄ yn cael ei lleihau o magnesiwm neu sodiwm sy'n deillio pan destun i dymheredd o 850 ⁰ C. Titanium sbwng (màs ymdoddedig hydraidd) a gafwyd gan adwaith cemegol, neu buro doddi i mewn i ingotau. Yn dibynnu ar y defnydd pellach o gyrchfannau, neu aloi metel yn cael ei ffurfio ar ffurf pur (amhureddau yn cael eu symud gan wresogi at 1000 ⁰ C). Ar gyfer cynhyrchu sylwedd gyda amhureddau ffracsiwn 0.01% ïodid dull a ddefnyddiwyd. Mae'n seiliedig ar y broses anweddiad sbwng titaniwm drin ymlaen llaw gyda halogen, ei anwedd.

Meysydd o gais

Y pwynt toddi o titaniwm yn ddigon uchel y mae'r metel yn fantais amhrisiadwy o rhwyddineb defnydd fel deunydd strwythurol. Felly, mae'n dod o hyd i gais mwyaf yn y diwydiant adeiladu llongau, diwydiant awyrennau, taflegrau gweithgynhyrchu, gweithfeydd cemegol. Titaniwm yn aml yn cael ei ddefnyddio fel dopant mewn gwahanol aloion sy'n arddangos gwell nodweddion ymwrthedd gwres a caledwch. gwrthsefyll cyrydu uchel a'r gallu i wrthsefyll amgylcheddau mwyaf ymosodol yn gwneud metel hwn yn anhepgor ar gyfer y diwydiant cemegol. Titaniwm (aloion) yn cael eu gwneud pibellau, tanciau, falfiau, hidlwyr, a ddefnyddir ar gyfer distyllu a chludiant o asidau a sylweddau cemegol actif eraill. Roedd yn mynnu wrth greu dyfeisiau sy'n gweithredu ar berfformiad dymheredd uwch. Mae'r cyfansoddion titaniwm a ddefnyddiwyd i wneud offer torri gwydn, paent, plastig a phapur, offer llawfeddygol, mewnblaniadau, jewelry, deunyddiau addurnol, a ddefnyddir yn y diwydiant bwyd. Mae'r holl gyfarwyddiadau yn anodd ei disgrifio. meddygaeth fodern ar gyfer diogelwch biolegol llawn yn aml yn defnyddio titaniwm metel. Price - dyma'r unig ffactor sy'n effeithio ar ehangder hir o gymhwyso'r elfen hon. Yn gam honni y titaniwm - deunydd ar gyfer y dyfodol, gan ddysgu y ddynolryw bydd mynd i mewn i gyfnod newydd o ddatblygiad.