Titanium - ლითონის. ტიტანის თვისებები. გამოყენება ტიტანის. შეფასება და ქიმიური შემადგენლობის ტიტანის

მარადიული, საიდუმლო, სივრცე, მასალები მომავალში - ყველა ამ და სხვა მრავალი ეპითეტებით ენიჭება სხვადასხვა წყაროებიდან ტიტანის. ისტორია აღმოჩენის ამ ლითონის არ იყო ტრივიალური: ამავე დროს მეტი გათავისუფლებას ელემენტს სუფთა სახით მუშაობდა რამდენიმე მეცნიერები. სწავლის პროცესი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები და განმარტება მისი გამოყენების დასრულებული არ არის დღეს. Titanium - ლითონის მომავალი და მისი ადგილი ადამიანის სიცოცხლე ჯერ კიდევ სრულად არ არის განსაზღვრული, რაც თანამედროვე მკვლევართა დიდი კომპეტენცია შემოქმედებას და სამეცნიერო კვლევებში.

ფუნქცია

ქიმიური ელემენტი ტიტანის (ტიტანის) ეწოდება პერიოდული ცხრილი დ I. Mendeleeva Ti სიმბოლო. მდებარეობს მხარეს ქვეჯგუფი IV ჯგუფი, მეოთხე პერიოდში, და აქვს სერიული ნომერი 22 მარტივი ნივთიერება ტიტანის - ლითონის თეთრი და ვერცხლის, მსუბუქი და გამძლე. ელექტრონული კონფიგურაცია atom აქვს შემდეგი სტრუქტურა: +22) 2) 8) 10) 2 , 1S 2S ^{2 2} 3S ^{2 6} 2P 3P 3D ^{6 2 2} 4S. შესაბამისად, ტიტანის რამდენიმე შესაძლო დაჟანგულობის 2, 3, 4, ყველაზე სტაბილური ნაერთების, ეს არის tetravalent.

Titanium - ალუმინის ან რკინის?

ეს საკითხი საინტერესო მრავალი. 1910 წელს, ამერიკელი ქიმიკოსი Hunter იყო პირველი სუფთა ტიტანის. რკინის შეიცავს მხოლოდ 1% მინარევებისაგან, მაგრამ თანხა უმნიშვნელოა და არ დადასტურდა შესაძლებლობას იძლევა შემდგომი გამოძიება მისი თვისებები. Ductility და ეს მასალა იქნა მიღწეული tolkopod მაღალი ტემპერატურა, ნორმალურ პირობებში (ოთახის ტემპერატურის), ნიმუში იყო ძალიან brittle. ფაქტობრივად, ეს საქონელი არ არის დაინტერესებული მეცნიერები, რადგან მისი გამოყენების პერსპექტივები როგორც ჩანს, ძალიან გაურკვეველია. სირთულის მოპოვების და საგამოძიებო უფრო შეამცირა პოტენციალი მისი გამოყენება. მხოლოდ 1925 წელს, ქიმიკოსი ნიდერლანდების J. de Boer და A. van Arkel მიიღო ტიტანის მეტალის, თვისებები, რომლებიც მიიპყრო ყურადღება ინჟინრების და დიზაინერების მთელი მსოფლიოს მასშტაბით. ისტორიის შესწავლა ამ ელემენტს იწყება 1790 წელს, ეს იყო ამ დროს პარალელურად, ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად, ორი მეცნიერთა აღმოჩენა ტიტანის ქიმიურ ელემენტს. თითოეული მათგანი იღებს რთული (ოქსიდი) აგენტი, ვერ აღადგინონ ლითონის სუფთა სახით. ტიტანის ითვლება პიონერი ინგლისური ბერი mineralogist უილიამ გრეგორი. საქართველოს ტერიტორიაზე მისი მრევლი, რომელიც მდებარეობს სამხრეთ-დასავლეთ ნაწილში England, ახალგაზრდა მეცნიერი შესწავლა დაიწყო შავი ქვიშის Menakena Valley. შედეგები ექსპერიმენტი მაგნიტი უკვე გამოყოფის გამოუყენებელი მარცვალი, რომლებიც ტიტანის ნაერთები. ამავე დროს, გერმანელი ქიმიკოსი Martin Heinrich Klaproth განსაზღვრული ახალი ნივთიერება მინერალური rutile. In 1797, მან ასევე დაადასტურა, რომ პარალელურად ღია ელემენტები მსგავსია. ტიტანის დიოქსიდი უფრო მეტია, ვიდრე საუკუნის საიდუმლო, რომ ბევრი ქიმიკოსები მიიღოს სუფთა რკინის არ იყო შესაძლებელი, თუნდაც Berzelius. უახლესი ტექნოლოგიების XX საუკუნის მნიშვნელოვნად დააჩქარა პროცესი სასწავლო განაცხადა ელემენტს და დადგინდეს საწყისი მიმართულებით მისი გამოყენება. ამ ფარგლებს მუდმივად ფართოვდება. თავისი სფეროს შეზღუდვას მხოლოდ პროცესის სირთულის მოპოვების ნივთიერება, როგორიცაა სუფთა ტიტანის. ფასი და ლითონის შენადნობები საკმაოდ მაღალია, ამიტომ ვერ ჩაანაცვლებს ტრადიციული რკინის და ალუმინის თარიღი.

წარმოშობის სახელი

Menakin - სახელი ტიტანის, რომელიც მანამდე გამოყენებული იყო 1795. ეს უფლება, ტერიტორიული კუთვნილების, ე.წ. ახალ ელემენტს W. Gregor. Martin Klaproth ანიჭებს ელემენტს 1797 სახელი "Titan". ამ დროს, თავის ფრანგ კოლეგას, რომელსაც საკმაოდ გავლენიანი ქიმიკოსი A. L. Lavuaze გთავაზობთ მოვუწოდებთ ახლად აღმოჩენილი ნივთიერება შესაბამისად მათი ძირითადი თვისებები. გერმანელი მეცნიერი არ ეთანხმება ამ მიდგომით, მან სამართლიანად ფიქრობდა, რომ აღმოჩენა ეტაპი საკმაოდ რთულია იდენტიფიცირება ყველა მახასიათებლები, რომლებიც თან ახლავს ნივთიერება, და ასახავს მათ ტიტული. მიუხედავად ამისა, ჩვენ უნდა გვესმოდეს, რომ შერჩეულ Klaproth ტერმინი სრულად შეესაბამება ლითონის - ეს არაერთხელ ხაზგასმით აღნიშნა, თანამედროვე მეცნიერები. არსებობს ორი ძირითადი თეორიები სახელი Titan. Metal შეიძლება დანიშნული საპატივცემულოდ Elven დედოფალი Titania (პერსონაჟი გერმანული მითოლოგია). ეს სახელი სიმბოლოა როგორც სიმსუბუქე და ძალა აგენტი. ყველაზე მეცნიერები არიან ჩართულნი გამოყენების ბერძნულ მითოლოგიაში, რომელშიც Titans დაიბარეს ვაჟები ძლიერი დედამიწის ქალღმერთი Gaia. ეს ვერსია ამბობს სახელით ადრე ღია ელემენტი - ურანი.

როგორც ბუნებაში

ლითონები, რომელიც ტექნიკური თვალსაზრისით მნიშვნელობა პირი, ტიტანის ლიბერალური მეოთხე იმდენად, რამდენადაც დედამიწის ქერქი. დიდი პროპორციით ბუნებაში ხასიათდება მხოლოდ რკინის, მაგნიუმის და ალუმინის. ყველაზე ტიტანის content აღნიშნა ბაზალტის ჭურვი ოდნავ პატარა თავის გრანიტის ფენას. ზღვის, შინაარსი ნივთიერება დაბალია - 0.001 მგ / ლ. ქიმიური ელემენტი, ტიტანის არის ძალიან აქტიური, ისე მის სუფთა სახით შეუძლებელია შეხვდება. უმეტეს შემთხვევაში, ის იმყოფება ნივთიერებები ერთად ჟანგბადის, და აქვს valence ოთხი. პუნქტების titaniferous წიაღისეულის მერყეობს 63-დან 75 (სხვადასხვა წყაროებიდან), ხოლო ამ ეტაპზე კვლევის, მეცნიერები გაგრძელდება აღმოჩენა ახალი ფორმების ნაერთები. პრაქტიკული გამოყენება, ყველაზე მნიშვნელოვანია შემდეგი მინერალები:

1. Ilmenite (FeTiO _3).
2. Rutile (Tio _2).
3. Titanite (CaTiSiO _5).
4. Perovskite (CaTiO _3).
5. ტიტანომაგნეტიტი (FeTiO ₃ + Fe ₃ O ₄₎ და t. D.

ყველა არსებული titaniferous ore იყოფა ძირითად და placer. ეს ელემენტი არის სუსტი მიგრანტების, მას შეუძლია მხოლოდ გამგზავრება calving ქვები ან ქანების გადაადგილება ლამი ბოლოში. ბიოსფერული, ყველაზე დიდი თანხა ტიტანის შეიცავს წყალმცენარეები. წარმომადგენლები ხმელეთის ფაუნაზე ელემენტი გროვდება ქსოვილებში horn, თმის. ადამიანის სხეულის დამახასიათებელი ტიტანის იმყოფება ელენთა, თირკმელზედა ჯირკვლების, placenta, ფარისებრი ჯირკვლის.

ფიზიკური თვისებები

Titanium - შავი ლითონის მქონე ვერცხლის თეთრი ფერის, ჰგავს ფოლადი. ტემპერატურა 0 ⁰ C სიმჭიდროვე 4,517 გ / სმ ^3. ნივთიერება აქვს დაბალი თერმული მასა, რომელიც დამახასიათებელია ტუტე ლითონები (კადმიუმის, ნატრიუმის, ლითიუმის, ცეზიუმ). სიმჭიდროვე ტიტანის უკავია შუალედური პოზიცია შორის რკინისა და ალუმინის, ხოლო მისი შესრულება უფრო მაღალია, ვიდრე ორივე ელემენტები. ძირითადი თვისებები ლითონები, რომლებიც განიხილება ფარგლების დადგენა გამოყენების არიან სარგებელი ძალა და სიმტკიცე. ტიტანის ალუმინის ძლიერი მიერ 12-ჯერ, რკინისა და სპილენძის - 4-ჯერ, ხოლო ეს არის გაცილებით უფრო ადვილია. Ductility იმ სუფთა ნივთიერება და მისი სარგებელი ლიმიტი საშუალებას დამუშავების მაღალი და დაბალი ტემპერატურა ღირებულებები, იმ შემთხვევაში, თუ სხვა ლითონები, ტ. E. Riveting ტექნიკა, გაყალბება, შედუღების, მოძრავი. განმასხვავებელი დამახასიათებელი ტიტანის - მისი დაბალი თბოგამტარობა და, აქედან გამომდინარე, ეს თვისებები შეინარჩუნა მომატებული ტემპერატურა 500 ⁰ C. მაგნიტური ველი პარამაგნიტური ტიტანის ელემენტს, არ იზიდავს, როგორც რკინის, და არ არის ejected სპილენძის. ძალიან მაღალი ანტიკოროზიული შესრულება სასტიკ გარემოში და მექანიკური ზემოქმედების უნიკალურია. 10-ზე მეტი წლის განმავლობაში, ზღვის წყალი არ შეცვალოს გამოჩენა და შემადგენლობის ტიტანის ფირფიტა. Iron ამ შემთხვევაში იქნება განადგურებული მთლიანად გაფუჭებული.

თერმოდინამიკური თვისებები ტიტანის

1. სიმჭიდროვე (at ნორმალურ პირობებში) არის 4.54 გ / სმ ^3.
2. ატომური ნომერი - 22.
3. ლითონები ჯგუფი - ცეცხლგამძლე, მსუბუქი.
4. ატომური წონა ტიტანის - 47.0.
5. დუღილის წერტილი ⁽⁰ C) - 3260.
6. მოლური მოცულობა სმ ³ / მოლი - 10.6.
7. ლღობის ტიტანის ⁽⁰ C) - 1668.
8. სპეციფიკური სითბოს vaporization (კჯ / მოლი) - 422,6.
9. Resistivity (20 ⁰ C) ohms * სმ * 10 ^-6 - 45.

ქიმიური თვისებები

გაუმჯობესებული კოროზიის წინააღმდეგობის ელემენტის გამო ფორმირების ზედაპირზე ოქსიდი ფილმი პატარა. ეს ხელს უშლის (ნორმალურ პირობებში) ქიმიური რეაქცია აირები (ჟანგბადი, წყალბადი) მდებარეობს მიმდებარე გარემო ელემენტს, როგორიცაა ლითონის ტიტანის. მისი თვისებების ცვლილება ზემოქმედების ქვეშ ტემპერატურა. როდესაც იგი გაიზარდა 600 ⁰ C, რეაქცია შორის ჟანგბადის, რის შედეგადაც ფორმირების ტიტანის ოქსიდი (Tio _2). იმ შემთხვევაში, თუ შთანთქმის ატმოსფერული აირები წარმოიქმნება მყიფე ნაერთები, რომელთაც არ გააჩნიათ პრაქტიკული გამოყენება ამ მიზეზის გამო, შედუღების და დნობის ტიტანის წარმოებული ვაკუუმი. არის შექცევადი რეაქციის პროცესში დათხოვნის წყალბადის ლითონის, ეს ხდება უფრო აქტიური მაღალ ტემპერატურაზე (400 ⁰ C და ზემოთ). ტიტანის, განსაკუთრებით ჯარიმის ნაწილაკების (თხელი ფირფიტა ან საკაბელო) combusted ქვეშ აზოტის ატმოსფეროში. ქიმიური რეაქცია შორის შესაძლებელია მხოლოდ ტემპერატურა 700 ⁰ C, რითაც ფორმირება nitride კალის. სხვადასხვა ფორმა უაღრესად მძიმე ლითონის შენადნობები ხშირად შენადნობთა მიღებისათვის ელემენტს. რეაქცია ჰალოგენები (ქრომის, bromo, Iodo) შედის მხოლოდ მაშინ, როდესაც თანდასწრებით კატალიზატორი (მაღალი ტემპერატურა) და ექვემდებარება ურთიერთქმედების მშრალი ნივთიერება. ეს აწარმოებს ძალიან მძიმე ცეცხლგამძლე შენადნობები. გადაწყვეტილებები ყველაზე მჟავები და alkalis ტიტანის ქიმიურად აქტიური გამონაკლისი არის კონცენტრირებული გოგირდის (გახანგრძლივება დუღილის), hydrofluoric, ცხელი ორგანული (formic მჟავა, oxalic მჟავა).

ანაბარი

ყველაზე გავრცელებული ბუნებრივად ხდება ilmenite ore - მისი რეზერვები, დაახლოებით 800 მილიონი ტონა. დეპოზიტების rutile დეპოზიტები ბევრად უფრო მოკრძალებული, მაგრამ საერთო მოცულობა - ხოლო შენარჩუნების წარმოების ზრდა - უნდა უზრუნველყოს კაცობრიობის მომავალი 120 წლის განმავლობაში, მეტალის, როგორიცაა ტიტანის. ფასი საბოლოო პროდუქტი იქნება დამოკიდებული მოთხოვნა და ამაღლების წარმოების მუშაობის, მაგრამ საშუალოდ მერყეობდა 1200 1800 რუბლი. / კგ. უწყვეტი ტექნიკური გაუმჯობესება მნიშვნელოვნად შემცირდა ღირებულება ყველა წარმოების პროცესების მათი დროული განახლება. უმსხვილესი რეზერვები ტიტანის საბადოები უნდა რუსეთი და ჩინეთი, და მინერალური რესურსების ბაზა იაპონიაში, სამხრეთ აფრიკა, ავსტრალია, ყაზახეთი, ინდოეთი, სამხრეთ კორეა, უკრაინა, ცეილონში. ანაბრები სხვადასხვა წარმოების მოცულობის და პროცენტული ტიტანის საბადო, გეოლოგიური კვლევები გრძელდება მუდმივად, რაც შეიძლება ვივარაუდოთ შემცირება საბაზრო ღირებულება ლითონის და მისი ფართო გამოყენების. რუსეთი გაცილებით უმსხვილესი პროდიუსერი ტიტანის.

მიღება

წარმოების ტიტანის დიოქსიდი, ეს არის ყველაზე ხშირად გამოყენებული, რომელიც შეიცავს მინიმალური მინარევებისაგან. ეს არის მიღებული გამდიდრების ilmenite და rutile ore კონცენტრატები. ელექტრო-რკალი ღუმელი სითბოს მკურნალობა ხდება საბადო, რომელსაც თან ახლავს ფორმირების რკინის და გამოყოფის წიდა შემცველი ტიტანის ოქსიდი. სულფატი ან ქლორიდის მეთოდი გამოიყენება გადამუშავების ფრაქციას უფასო რკინის. ტიტანის ოქსიდი არის ფხვნილი რუხი (იხ. ფოტო). ტიტანის მეტალის მიღებული მისი ეტაპობრივი მკურნალობა.

პირველი ეტაპი არის პროცესი წიდა აგლომერაციის ერთად კოქსის და ქლორის ორთქლის გამოფენა. TiCl ₄ მცირდება შედეგად მაგნიუმის ან ნატრიუმის როდესაც ექვემდებარებიან ტემპერატურა 850 ⁰ C. ტიტანის sponge (ფოროვანი უარყოფილ მასა) მიღებული ქიმიური რეაქცია, ან სუფთა მდნარი შევიდა ingots. დამოკიდებულია შემდგომი გამოყენების მიმართულებით, ან რკინის დისკები იქმნება სუფთა სახით (მინარევებისაგან იხსნება გათბობის, 1000 ⁰ C). წარმოების ნივთიერება მინარევებისაგან ფრაქციას 0.01% იოდიდის გამოყენებული მეთოდი. იგი ეფუძნება აორთქლების პროცესი ტიტანის Sponge დამუშავებული ჰალოგენის, მისი ორთქლის.

გამოყენების სფერო

დნობის წერტილი ტიტანის საკმარისად მაღალი, რომ რკინის არის ფასდაუდებელი უპირატესობა მარტივად გამოყენების, როგორც სტრუქტურული მასალა. აქედან გამომდინარე, იგი აღმოაჩენს უდიდეს განაცხადის გემთმშენებელი ინდუსტრიის, საავიაციო მრეწველობის, წარმოების რაკეტები, ქიმიურ საწარმოებში. ტიტანის ხშირად გამოიყენება დანამატების სახით სხვადასხვა შენადნობები რომ გამოფენებში გაუმჯობესებული მახასიათებლები სითბოს წინააღმდეგობა და სიმტკიცე. მაღალი კოროზიის წინააღმდეგობა და უნარი გაუძლოს ყველაზე მტრულ გარემოში, რათა ამ ლითონის აუცილებელია ქიმიური მრეწველობის. ტიტანის (შენადნობების) მზადდება მილსადენები, ტანკები, ვენტილების, ფილტრები, გამოიყენება დისტილაცია და ტრანსპორტირების მჟავები და სხვა ქიმიურად აქტიური ნივთიერებების. მან მოითხოვა, როდესაც შექმნა მოწყობილობები ფუნქციონირებს მომატებული ტემპერატურის შესრულება. ტიტანის ნაერთების გამოიყენება, რათა მტკიცე ჭრის ინსტრუმენტები, საღებავები, პლასტმასის და ქაღალდის, ქირურგიული ინსტრუმენტები, იმპლანტანტები, სამკაულები, დეკორატიული მასალები, გამოიყენება კვების მრეწველობის. ყველა მიმართულებით რთულია აღწერს. თანამედროვე მედიცინა სრული ბიოლოგიური უსაფრთხოება ხშირად იყენებს ლითონის ტიტანის. ფასი - ეს არის ერთადერთი ფაქტორი, რომელიც გავლენას ახდენს ხანგრძლივი სიგანის განცხადება ამ ელემენტს. სამართლიანად ამტკიცებენ, რომ ტიტანის - მასალა, რომელიც მომავალში, სწავლის, რომ კაცობრიობა ახალ ეტაპზე განვითარებას.