Titano fizikinės ir cheminės savybės. Titano savybės ir panaudojimas. Titanas statybose

Daugelį domina šiek tiek paslaptingas ir iki galo nesuprantamas titanas – metalas, kurio savybės kiek dviprasmiškos. Metalas yra ir stipriausias, ir trapiausias.

Pats stipriausias ir trapiausias metalas

Jį 6 metų skirtumu atrado du mokslininkai – anglas W. Gregoras ir vokietis M. Klaprothas. Titano vardas siejamas, viena vertus, su mitiniais titanais, antgamtiniais ir bebaimis, kita vertus, su Titanija, fėjų karaliene.
Tai viena iš labiausiai paplitusių medžiagų gamtoje, tačiau gryno metalo gavimo procesas yra ypač sunkus.

22 D. Mendelejevo lentelės cheminis elementas Titanas (Ti) priklauso IV periodo 4 grupei.

Titano spalva yra sidabriškai balta su ryškiu blizgesiu. Jos akcentai mirga visomis vaivorykštės spalvomis.

Tai vienas iš ugniai atsparių metalų. Jis lydosi +1660°C (±20°) temperatūroje. Titanas yra paramagnetinis: jis neįmagnetinamas magnetiniame lauke ir nėra išstumiamas iš jo.
Metalas pasižymi mažu tankiu ir dideliu stiprumu. Tačiau šios medžiagos ypatumas slypi tame, kad net minimalios kitų cheminių elementų priemaišos kardinaliai pakeičia jos savybes. Esant nereikšmingai kitų metalų daliai, titanas praranda atsparumą karščiui, o jo sudėtyje esantis minimalus nemetalinių medžiagų kiekis daro lydinį trapus.
Ši savybė lemia 2 rūšių medžiagų buvimą: grynos ir techninės.

1. Grynas titanas naudojamas ten, kur reikalinga labai lengva medžiaga, kuri gali atlaikyti dideles apkrovas ir itin aukštus temperatūros diapazonus.
2. Techninė medžiaga naudojama ten, kur vertinami tokie parametrai kaip lengvumas, stiprumas ir atsparumas korozijai.

Medžiaga turi anizotropijos savybę. Tai reiškia, kad metalas gali pakeisti savo fizines charakteristikas, remiantis taikoma jėga. Į šią savybę reikėtų atsižvelgti planuojant medžiagos naudojimą.

Titanas praranda savo stiprumą, kai jame yra mažiausia kitų metalų priemaišų.

Atlikti titano savybių tyrimai normaliomis sąlygomis patvirtina jo inertiškumą. Medžiaga nereaguoja į supančios atmosferos elementus.
Parametrų kaita prasideda, kai temperatūra pakyla iki +400°C ir aukščiau. Titanas reaguoja su deguonimi, gali užsidegti azote, sugeria dujas.
Dėl šių savybių sunku gauti gryną medžiagą ir jos lydinius. Titano gamyba pagrįsta brangios vakuuminės įrangos naudojimu.

Titanas ir konkurencija su kitais metalais

Šis metalas nuolat lyginamas su aliuminio ir geležies lydiniais. Daugelis titano cheminių savybių yra žymiai geresnės nei konkurentų:

1. Pagal mechaninį stiprumą titanas geležį lenkia 2 kartus, o aliuminį 6 kartus. Jo stiprumas didėja mažėjant temperatūrai, o to nepastebi konkurentai.
   Titano antikorozinės savybės yra daug aukštesnės nei kitų metalų.
2. Aplinkos temperatūroje metalas yra visiškai inertiškas. Bet kai temperatūra pakyla virš +200°C, medžiaga pradeda sugerti vandenilį, pakeisdama savo charakteristikas.
3. Esant aukštesnei temperatūrai, titanas reaguoja su kitais cheminiais elementais. Jis turi didelį specifinį stiprumą, kuris yra 2 kartus didesnis nei geriausių geležies lydinių savybės.
4. Titano antikorozinės savybės žymiai viršija aliuminio ir nerūdijančio plieno savybes.
5. Medžiaga yra prastas elektros laidininkas. Titano savitoji varža yra 5 kartus didesnė nei geležies, 20 kartų didesnė nei aliuminio ir 10 kartų didesnė už magnio.
6. Titanui būdingas mažas šilumos laidumas, tai yra dėl mažo šiluminio plėtimosi koeficiento. Tai 3 kartus mažiau nei geležies ir 12 kartų mažiau nei aliuminio.
   

Kaip gaunamas titanas?

Medžiaga užima 10 vietą pagal paplitimą gamtoje. Yra apie 70 mineralų, kurių sudėtyje yra titano titano rūgšties arba jos dioksido pavidalu. Labiausiai paplitę iš jų ir turintys didelį metalo darinių procentą:

• ilmenitas;
• rutilas;
• anatazė;
• perovskitas;
• brookitas.

Pagrindiniai titano rūdos telkiniai yra JAV, Didžiojoje Britanijoje, Japonijoje, dideli jų telkiniai aptikti Rusijoje, Ukrainoje, Kanadoje, Prancūzijoje, Ispanijoje, Belgijoje.

Titano gavyba yra brangus ir daug darbo reikalaujantis procesas

Iš jų gauti metalą labai brangu. Mokslininkai sukūrė 4 titano gamybos būdus, kurių kiekvienas yra veiksmingas ir efektyviai naudojamas pramonėje:

1. Magnio metodas. Išskirtos žaliavos, kuriose yra titano priemaišų, apdorojamos ir gaunamas titano dioksidas. Ši medžiaga yra chloruojama kasyklų arba druskos chloravimo įrenginiuose aukštesnėje temperatūroje. Procesas yra labai lėtas ir atliekamas dalyvaujant anglies katalizatoriui. Tokiu atveju kietasis dioksidas paverčiamas dujine medžiaga – titano tetrachloridu. Gauta medžiaga redukuojama magniu arba natriu. Reakcijos metu susidaręs lydinys kaitinamas vakuume iki itin aukštų temperatūrų. Dėl reakcijos magnis ir jo junginiai išgaruoja su chloru. Proceso pabaigoje gaunama į kempinę panaši medžiaga. Jis išlydomas ir gaunamas aukštos kokybės titanas.
2. Hidrido-kalcio metodas. Rūda yra veikiama cheminės reakcijos ir gaunamas titano hidridas. Kitas etapas yra medžiagos atskyrimas į komponentus. Titanas ir vandenilis išsiskiria kaitinant vakuuminėse gamyklose. Proceso pabaigoje gaunamas kalcio oksidas, kuris plaunamas silpnomis rūgštimis. Pirmieji du metodai yra susiję su pramonine gamyba. Jie leidžia gauti gryno titano per trumpiausią įmanomą laiką palyginti mažomis sąnaudomis.
3. elektrolizės metodas. Titano junginiai yra veikiami didelės srovės. Priklausomai nuo žaliavos, junginiai skirstomi į komponentus: chlorą, deguonį ir titaną.
4. Jodido metodas arba rafinavimas. Titano dioksidas, gaunamas iš mineralų, užpilamas jodo garais. Dėl reakcijos susidaro titano jodidas, kuris kaitinamas iki aukštos temperatūros - + 1300 ... + 1400 ° C ir veikia jį elektros srove. Tuo pačiu metu komponentai yra izoliuojami nuo žaliavos: jodo ir titano. Šiuo metodu gautas metalas neturi priemaišų ir priedų.

Naudojimo sritys

Titano naudojimas priklauso nuo jo išvalymo nuo priemaišų laipsnio. Net nedidelis kiekis kitų cheminių elementų titano lydinio sudėtyje radikaliai keičia jo fizines ir mechanines savybes.

Titanas su tam tikru kiekiu priemaišų vadinamas techniniu. Jis pasižymi dideliu atsparumu korozijai, yra lengvas ir labai patvari medžiaga. Jo taikymas priklauso nuo šių ir kitų rodiklių.

• Chemijos pramonėje iš titano ir jo lydinių gaminami šilumokaičiai, įvairaus diametro vamzdžiai, jungiamosios detalės, korpusai ir įvairios paskirties siurblių dalys. Medžiaga yra nepakeičiama tose vietose, kur reikalingas didelis stiprumas ir atsparumas rūgštims.
• Transporte titanas naudojamas dviračių, automobilių, geležinkelio vagonų ir traukinių dalių ir mazgų gamybai. Medžiagos naudojimas sumažina riedmenų ir automobilių svorį, daro dviračių dalis lengvesnes ir tvirtesnes.
• Titanas yra svarbus jūrų laivyno skyriuje. Iš jo gaminamos povandeninių laivų korpusų dalys ir elementai, valčių ir sraigtasparnių sraigtai.
• Statybos pramonėje naudojamas cinko-titano lydinys. Jis naudojamas kaip fasadų ir stogų apdailos medžiaga. Šis labai tvirtas lydinys turi svarbią savybę: iš jo galima pagaminti fantastiškiausios konfigūracijos architektūrines detales. Jis gali būti bet kokios formos.
• Pastarąjį dešimtmetį titanas buvo plačiai naudojamas naftos pramonėje. Jo lydiniai naudojami gaminant įrangą, skirtą itin giliam gręžimui. Medžiaga naudojama naftos ir dujų gamybos įrangai jūroje gaminti.

Titanas turi labai platų pritaikymo spektrą.

Grynas titanas turi savo paskirtį. Jis reikalingas ten, kur reikalingas atsparumas aukštoms temperatūroms ir kartu turi būti išlaikytas metalo tvirtumas.

Jis taikomas :

• orlaivių ir kosmoso pramonė, skirta odos dalių, korpusų, tvirtinimo detalių, važiuoklių gamybai;
• vaistai protezavimui ir širdies vožtuvų bei kitų prietaisų gamybai;
• darbo kriogeniniame regione technika (čia jie naudoja titano savybę - mažėjant temperatūrai padidėja metalo stiprumas ir neprarandamas jo plastiškumas).

Procentais titano naudojimas įvairių medžiagų gamybai atrodo taip:

• 60% sunaudojama dažų gamybai;
• plastikas sunaudoja 20%;
• Popieriaus gamyboje sunaudojama 13 proc.;
• mechaninė inžinerija sunaudoja 7% gauto titano ir jo lydinių.

Žaliavos ir titano gavimo procesas yra brangūs, jo gamybos kaštus kompensuoja ir atsiperka gaminių iš šios medžiagos tarnavimo laikas, gebėjimas nekeisti savo išvaizdos per visą eksploatacijos laikotarpį.

Periodinėje sistemoje cheminis elementas titanas žymimas Ti (titanu) ir yra IV grupės šoniniame pogrupyje, 4 periode po atominiu numeriu 22. Tai sidabriškai baltas kietas metalas, kuris yra daugelio dalis. mineralų. Titano galite įsigyti mūsų svetainėje.

Titaną XVIII amžiaus pabaigoje atrado chemikai iš Anglijos ir Vokietijos William Gregor ir Martin Klaproth, nepriklausomai vienas nuo kito su šešerių metų skirtumu. Tai buvo Martinas Klaprothas, kuris suteikė elementui pavadinimą senovės graikų titanų (didžiulių, stiprių, nemirtingų būtybių) garbei. Kaip vėliau paaiškėjo, pavadinimas tapo pranašišku, tačiau žmonijai prireikė net daugiau nei 150 metų, kad susipažintų su visomis titano savybėmis. Tik po trijų dešimtmečių buvo gautas pirmasis titano metalo pavyzdys. Tuo metu jis praktiškai nebuvo naudojamas dėl savo trapumo. 1925 m., po daugybės eksperimentų, chemikai Van Arkelis ir De Boeras jodido metodu gavo gryną titaną.

Dėl vertingų metalo savybių inžinieriai ir dizaineriai iškart atkreipė į tai dėmesį. Tai buvo tikras lūžis. 1940 m. Kroll sukūrė magnio terminį metodą titanui gauti iš rūdos. Šis metodas yra aktualus ir šiandien.

Fizinės ir mechaninės savybės

Titanas yra gana ugniai atsparus metalas. Jo lydymosi temperatūra yra 1668±3°C. Pagal šį rodiklį jis prastesnis už tokius metalus kaip tantalas, volframas, renis, niobis, molibdenas, tantalas, cirkonis. Titanas yra paramagnetinis metalas. Magnetiniame lauke jis neįmagnetinamas, bet ir neišstumiamas iš jo. 2 paveikslas
Titanas turi mažą tankį (4,5 g/cm³) ir didelį stiprumą (iki 140 kg/mm²). Šios savybės aukštoje temperatūroje praktiškai nekinta. Jis yra daugiau nei 1,5 karto sunkesnis už aliuminį (2,7 g/cm³), bet 1,5 karto lengvesnis už geležį (7,8 g/cm³). Pagal mechanines savybes titanas yra daug pranašesnis už šiuos metalus. Pagal stiprumą titanas ir jo lydiniai prilygsta daugeliui legiruotojo plieno rūšių.

Atsparumo korozijai požiūriu titanas nenusileidžia platinai. Metalas turi puikų atsparumą kavitacijos sąlygoms. Oro burbuliukai, susidarę skystoje terpėje aktyviai judant titano daliai, jos praktiškai nesunaikina.

Tai patvarus metalas, galintis atsispirti lūžiams ir plastinei deformacijai. Jis yra 12 kartų kietesnis už aliuminį ir 4 kartus už varį ir geležį. Kitas svarbus rodiklis – takumo riba. Padidėjus šiam rodikliui, pagerėja titano dalių atsparumas eksploatacinėms apkrovoms.

Lydiniuose su tam tikrais metalais (ypač nikeliu ir vandeniliu) titanas sugeba „atsiminti“ tam tikroje temperatūroje susidariusio gaminio formą. Tada toks gaminys gali deformuotis ir ilgą laiką išliks šioje pozicijoje. Jei gaminys pašildomas iki tokios temperatūros, kurioje jis buvo pagamintas, gaminys įgaus pirminę formą. Ši savybė vadinama „atmintimi“.

Titano šilumos laidumas yra palyginti mažas, o linijinio plėtimosi koeficientas taip pat yra atitinkamai mažas. Iš to išplaukia, kad metalas yra prastas elektros ir šilumos laidininkas. Tačiau esant žemai temperatūrai, tai yra elektros superlaidininkas, leidžiantis perduoti energiją dideliais atstumais. Titanas taip pat turi didelę elektrinę varžą.
Grynas titano metalas yra įvairiai apdorojamas šaltu ir karštu būdu. Galima tempti ir daryti vielą, kalti, vynioti juosteles, lakštus ir folijas, kurių storis iki 0,01 mm. Iš titano gaminami šių rūšių valcavimo gaminiai: titano juosta, titano viela, titano vamzdžiai, titano įvorės, titano ratas, titano juosta.

Cheminės savybės

Grynas titanas yra reaktyvus elementas. Dėl to, kad ant jo paviršiaus susidaro tanki apsauginė plėvelė, metalas yra labai atsparus korozijai. Neoksiduoja ore, sūriame jūros vandenyje, nekinta daugelyje agresyvių cheminių terpių (pvz.: praskiesta ir koncentruota azoto rūgštis, aqua regija). Esant aukštai temperatūrai, titanas daug aktyviau sąveikauja su reagentais. Jis užsidega ore esant 1200°C temperatūrai. Uždegus metalas skleidžia ryškų švytėjimą. Aktyvi reakcija vyksta ir su azotu, titano paviršiuje susidaro gelsvai ruda nitrido plėvelė.

Reakcijos su druskos ir sieros rūgštimis kambario temperatūroje yra silpnos, tačiau kaitinant metalas stipriai tirpsta. Dėl reakcijos susidaro žemesni chloridai ir monosulfatas. Taip pat pasireiškia silpna sąveika su fosforo ir azoto rūgštimis. Metalas reaguoja su halogenais. Reakcija su chloru vyksta 300°C temperatūroje.
Aktyvi reakcija su vandeniliu vyksta šiek tiek aukštesnėje nei kambario temperatūroje. Titanas aktyviai sugeria vandenilį. 1 g titano gali sugerti iki 400 cm³ vandenilio. Įkaitintas metalas skaido anglies dioksidą ir vandens garus. Sąveika su vandens garais vyksta aukštesnėje nei 800°C temperatūroje. Vykstant reakcijai susidaro metalo oksidas ir išbėga vandenilis. Aukštesnėje temperatūroje karštas titanas sugeria anglies dioksidą ir sudaro karbidą bei oksidą.

Kaip gauti

Titanas yra vienas iš labiausiai paplitusių elementų Žemėje. Jo kiekis planetos žarnyne pagal svorį yra 0,57%. Didžiausia metalo koncentracija stebima „bazalto kiaute“ (0,9%), granitinėse uolienose (0,23%) ir ultrabazinėse uolienose (0,03%). Yra apie 70 titano mineralų, kuriuose jo yra titano rūgšties arba dioksido pavidalu. Pagrindiniai titano rūdos mineralai yra: ilmenitas, anatazė, rutilas, brookitas, loparitas, leukoksenas, perovskitas ir sfenas. Pagrindiniai pasaulio titano gamintojai yra Didžioji Britanija, JAV, Prancūzija, Japonija, Kanada, Italija, Ispanija ir Belgija.
Yra keletas būdų, kaip gauti titaną. Visi jie taikomi praktikoje ir yra gana veiksmingi.

1. Magnio terminis procesas.

Rūda, kurioje yra titano, kasama ir perdirbama į dioksidą, kuris lėtai ir labai aukštoje temperatūroje chloruojamas. Chlorinimas atliekamas anglies aplinkoje. Reakcijos metu susidaręs titano chloridas redukuojamas magniu. Gautas metalas kaitinamas vakuuminėje įrangoje aukštoje temperatūroje. Dėl to magnis ir magnio chloridas išgaruoja, todėl titane lieka daug porų ir tuštumų. Titanas perlydomas, kad būtų gautas aukštos kokybės metalas.

2. Hidrido-kalcio metodas.

Pirmiausia gaunamas titano hidridas, o tada jis suskirstomas į komponentus: titaną ir vandenilį. Procesas vyksta beorėje patalpoje aukštoje temperatūroje. Susidaro kalcio oksidas, kuris plaunamas silpnomis rūgštimis.
Kalcio hidrido ir magnio terminiai metodai dažniausiai naudojami pramoniniu mastu. Šie metodai leidžia gauti nemažą titano kiekį per trumpą laiką su minimaliomis piniginėmis sąnaudomis.

3. Elektrolizės metodas.

Titano chloridas arba dioksidas yra veikiamas didelės srovės. Dėl to junginiai suyra.

4. Jodido metodas.

Titano dioksidas sąveikauja su jodo garais. Tada titano jodidas yra veikiamas aukštoje temperatūroje, todėl susidaro titanas. Šis metodas yra pats efektyviausias, bet ir pats brangiausias. Titanas yra labai grynas, be priemaišų ir priedų.

Titano panaudojimas

Dėl gerų antikorozinių savybių titanas naudojamas cheminės įrangos gamybai. Didelis metalo ir jo lydinių atsparumas karščiui prisideda prie naudojimo šiuolaikinėse technologijose. Titano lydiniai yra puiki medžiaga orlaiviams, raketoms ir laivų statybai.

Paminklai pagaminti iš titano. O iš šio metalo pagaminti varpai žinomi dėl savo nepaprasto ir labai gražaus skambesio. Titano dioksidas yra dalis kai kurių vaistų, pavyzdžiui: tepalų nuo odos ligų. Taip pat labai paklausūs metalų junginiai su nikeliu, aliuminiu ir anglimi.

Titanas ir jo lydiniai buvo pritaikyti tokiose srityse kaip chemijos ir maisto pramonė, spalvotoji metalurgija, elektronika, branduolinės technologijos, energetika, galvanizavimas. Iš titano ir jo lydinių gaminami ginklai, šarvų plokštės, chirurginiai instrumentai ir implantai, drėkinimo sistemos, sporto įranga ir net papuošalai. Azotavimo procese ant metalo paviršiaus susidaro auksinė plėvelė, kuri savo grožiu nenusileidžia net tikram auksui.

Titanas užima 4 vietą pagal pasiskirstymą gamyboje, tačiau efektyvi jo išgavimo technologija buvo sukurta tik praėjusio amžiaus 40-aisiais. Tai sidabro spalvos metalas, pasižymintis mažu savituoju sunkiu ir unikaliomis savybėmis. Norint išanalizuoti pasiskirstymo pramonėje ir kitose srityse laipsnį, būtina išsakyti titano savybes ir jo lydinių apimtį.

Pagrindinės charakteristikos

Metalo savitasis svoris yra mažas - tik 4,5 g/cm³. Antikorozinės savybės atsiranda dėl ant paviršiaus susidariusios stabilios oksido plėvelės. Dėl šios kokybės titanas nepakeičia savo savybių ilgai veikiant vandeniu, druskos rūgštimi. Pažeistos vietos neatsiranda dėl įtampos, kuri yra pagrindinė plieno problema.

Gryna forma titanas turi šias savybes ir savybes:

• nominali lydymosi temperatūra — 1660°С;
• esant šiluminei įtakai +3 227 ° С užverda;
• atsparumas tempimui - iki 450 MPa;
• pasižymi mažu elastingumo indeksu - iki 110,25 GPa;
• pagal HB skalę kietumas yra 103;
• takumo riba yra viena iš optimaliausių tarp metalų - iki 380 MPa;
• gryno titano šilumos laidumas be priedų - 16,791 W / m * C;
• minimalus šiluminio plėtimosi koeficientas;
• šis elementas yra paramagnetas.

Palyginimui, šios medžiagos stiprumas yra 2 kartus didesnis nei grynos geležies ir 4 kartus didesnis nei aliuminio. Titanas taip pat turi dvi polimorfines fazes – žemos temperatūros ir aukštos temperatūros.

Pramoniniams poreikiams grynas titanas nenaudojamas dėl didelių sąnaudų ir reikalingų eksploatacinių savybių. Siekiant padidinti standumą, į kompoziciją pridedami oksidai, hibridai ir nitridai. Retai keiskite medžiagos charakteristikas, kad padidintumėte atsparumą korozijai. Pagrindiniai priedų tipai lydiniams gauti: plienas, nikelis, aliuminis. Kai kuriais atvejais jis atlieka papildomo komponento funkcijas.

Naudojimo sritys

Dėl mažo savitojo svorio ir stiprumo parametrų titanas plačiai naudojamas aviacijos ir kosmoso pramonėje. Jis naudojamas kaip pagrindinė konstrukcinė medžiaga gryna forma. Ypatingais atvejais, sumažinus atsparumą karščiui, gaminami pigesni lydiniai. Tuo pačiu metu jo atsparumas korozijai ir mechaninis stiprumas išlieka nepakitę.

Be to, medžiaga su titano priedais buvo pritaikyta šiose srityse:

• Chemijos pramonė. Atsparumas beveik visoms agresyvioms terpėms, išskyrus organines rūgštis, leidžia gaminti sudėtingą įrangą su gerais nereikalaujančiais priežiūros rodikliais.
• Transporto priemonių gamyba. Priežastis yra mažas savitasis svoris ir mechaninis stiprumas. Iš jo gaminami rėmai arba laikantys konstrukciniai elementai.
• Vaistas. Specialiems tikslams naudojamas specialus nitinolio (titano ir nikelio) lydinys. Jo skiriamasis bruožas yra formos atmintis. Siekiant sumažinti pacientų naštą ir sumažinti neigiamo poveikio organizmui tikimybę, daugelis medicininių įtvarų ir panašių prietaisų gaminami iš titano.
• Pramonėje metalas naudojamas korpusų ir atskirų įrangos elementų gamybai.
• Titano papuošalai turi unikalią išvaizdą ir pojūtį.

Daugeliu atvejų medžiaga apdorojama gamykloje. Tačiau yra nemažai išimčių – žinant šios medžiagos savybes, dalis darbų, siekiant pakeisti gaminio išvaizdą ir jo charakteristikas, gali būti atliekami namų dirbtuvėse.

Apdorojimo ypatybės

Norint suteikti gaminiui norimą formą, būtina naudoti specialią įrangą – tekinimo stakles ir frezavimo stakles. Titano pjaustymas ar frezavimas rankiniu būdu neįmanomas dėl jo kietumo. Be įrangos galios ir kitų charakteristikų pasirinkimo, būtina pasirinkti tinkamus pjovimo įrankius: frezus, pjaustytuvus, sriegtuvus, grąžtus ir kt.

Tai atsižvelgia į šiuos niuansus:

• Titano drožlės yra labai degios. Būtina priverstinai aušinti detalės paviršių ir dirbti minimaliu greičiu.
• Gaminio lenkimas atliekamas tik iš anksto pakaitinus paviršių. Priešingu atveju gali atsirasti įtrūkimų.
• Suvirinimas. Turi būti laikomasi specialių sąlygų.

Titanas yra unikali medžiaga, pasižyminti geromis eksploatacinėmis savybėmis ir techninėmis savybėmis. Tačiau norint jį apdoroti, turėtumėte žinoti technologijos specifiką ir, svarbiausia, saugos priemones.

1941 Virimo temperatūra 3560 Oud. susiliejimo šiluma 18,8 kJ/mol Oud. garavimo šiluma 422,6 kJ/mol Molinė šiluminė talpa 25,1 J/(K mol) Molinis tūris 10,6 cm³/mol Paprastos medžiagos kristalinė gardelė Grotelių struktūra šešiakampė
sandariai supakuotas (α-Ti) Grotelių parametrai a = 2,951 c = 4,697 (α-Ti) Požiūris c/a 1,587 Temperatūra Debye 380 Kitos charakteristikos Šilumos laidumas (300 K) 21,9 W/(m K) Ne CAS 7440-32-6

Enciklopedinis „YouTube“.

1 / 5

✪ Titanas / Titanas. Chemija yra lengva

✪ Titanas yra STIPRiausias METALAS ŽEMĖJE!

✪ Chemija 57. Elementas yra titanas. Merkurijaus elementas – Pramoginių mokslų akademija

✪ Titano gamyba. Titanas yra vienas stipriausių metalų pasaulyje!

✪ Iridis – RETiausias metalas Žemėje!

Subtitrai

Sveiki visi! Aleksandras Ivanovas yra su jumis ir tai yra projektas "Chemija yra paprasta" O dabar mes jį šiek tiek apšviesime titanu! Taip atrodo keli gramai gryno titano,kurie buvo gauti labai seniai Mančesterio universitete,kai tai dar nebuvo universitetas.Šis pavyzdys yra iš to paties muziejaus.Taip yra pagrindinis mineralas iš kurio 1867 m. viskas, ką žmonės žinojo apie titaną, telpa į vadovėlį 1 puslapyje Iki XX amžiaus pradžios niekas iš tikrųjų nepasikeitė 1791 m. anglų chemikas ir mineralogas William Gregor atrado naujas elementas minerale menakinite ir pavadino jį "menakinu" Kiek vėliau, 1795 m., vokiečių chemikas Martinas Klaprothas kitame minerale – rutile atrado naują cheminį elementą. elfų karalienė Titanija.Tačiau pagal kitą versiją elemento pavadinimas kilęs nuo titanų, galingų žemės deivės sūnų – gėjų Tačiau 1797 metais paaiškėjo, kad Gregoras ir Klaprothas atrado tą patį cheminį elementą. Bet vardas išliko ta, kurią davė Klaprotas.Bet nei Gregorui, nei Klaprothui nepavyko gauti metalinio titano.Gavo baltus kristalinius miltelius, tai buvo titano dioksidas.Pirmą kartą metalinį titaną gavo rusų mokslininkas D.K. Kirilovas 1875 m.Tačiau kaip tai atsitinka be tinkamo aprėpties, jo darbas nebuvo pastebėtas. Po to gryną titaną gavo švedai L. Nilssonas ir O. Petersonas, taip pat prancūzas Moissanas. Ir tik 1910 m. amerikiečių chemikas M. Hunteris patobulino ankstesnius titano gavimo būdus ir gavo kelis gramus gryno 99 % titano, todėl daugumoje knygų būtent Hanteris nurodo, kaip mokslininkas, gavęs metalinį titaną Niekas neprognozavo titanui didelės ateities, nes buvo menkiausių priemaišų. savo sudėtimi padarė jį labai trapią ir trapią, todėl nebuvo galimybės apdirbti mechaniniu būdu Todėl kai kurie titano junginiai buvo plačiai naudojami anksčiau nei pats metalas Titano tetrachloridas buvo naudojamas Pirmajame pasauliniame kare dūmų uždangoms kurti. Atvirame ore titanas tetrachloridas hidrolizuojasi, sudarydamas titano oksichloridus ir titano oksidą. Baltieji dūmai, kuriuos matome, yra oksichloridų dalelės ir titano oksidas Kas tiksliai yra šios dalelės Patvirtinti galime įlašinus kelis lašus titano tetrachlorido į vandenį.Šiuo metu metaliniam titanui gauti naudojamas titano tetrachloridas.Gryno titano gavimo būdas nepasikeitė per šimtą metų.Pirmiausia titano dioksidas su chloru paverčiamas titano tetrachloridu. , apie kurį kalbėjome anksčiau.Tada magniotermijos pagalba iš titano tetrachlorido gaunamas titano metalas, kuris susidaro kempinės pavidalu.Šis procesas atliekamas 900°C temperatūroje plieninėse retortose Dėl atšiauriomis reakcijos sąlygomis, deja, neturime galimybės parodyti šio proceso.Todėl gaunama titano kempinė, kuri išlydoma į kompaktišką metalą.Išgaunant itin gryną titaną naudojamas jodido rafinavimo būdas, kurį atliksime išsamiai aptarkite vaizdo įraše apie cirkonį.Kaip jau pastebėjote, titano tetrachloridas normaliomis sąlygomis yra skaidrus bespalvis skystis.Bet jei imsime titano trichloridą, tai yra kietas purpurinis dalykas. Tik vienu chloro atomu molekulėje mažiau, o jau kitokia būsena Titano trichloridas yra higroskopinis. Todėl dirbti su juo galima tik inertinėje atmosferoje.Titano trichloridas gerai tirpsta druskos rūgštyje.Dabar stebite šį procesą.Tirpale susidaro kompleksinis jonas 3.Kas yra kompleksiniai jonai,papasakosiu kitą kartą Kitą kartą. Tuo tarpu tik pasibaisėkite :) Jei į gautą tirpalą įpilate šiek tiek azoto rūgšties, susidaro titano nitratas ir išsiskiria rudos dujos, kurias realiai matome. Vyksta kokybinė reakcija į titano jonus. Lašiname vandenilio peroksidą Kaip matote, susidaro reakcija, kai susidaro ryškios spalvos junginys Tai pertitano rūgštis. 1908 m. JAV baltos spalvos gamybai buvo naudojamas titano dioksidas, kuris pakeitė baltą, kurios pagrindas buvo švinas ir cinkas Titano baltasis buvo daug pranašesnis už švino ir cinko atitikmenis. Taip pat iš titano oksido buvo gaminamas emalis, kuris buvo naudojamas metalo ir medžio dangoms laivų statyboje Šiuo metu titano dioksidas maisto pramonėje naudojamas kaip baltas dažiklis – tai yra priedas E171, kurio galima rasti krabų lazdelėse, pusryčių dribsniuose, majoneze, kramtomojoje gumoje, pieno produktuose ir kt. Taip pat titano dioksidas naudojamas kosmetikoje – jis patenka į sos turėti kremą nuo saulės "Viskas, kas blizga, nėra auksas" - šį posakį žinome nuo vaikystės O šiuolaikinės bažnyčios ir titano atžvilgiu tai veikia tiesiogine prasme Ir atrodo, kas gali būti bendro tarp bažnyčios ir titano? Ir štai ką: visi modernūs auksu tviskantys bažnyčių kupolai, tiesą sakant, neturi nieko bendro su auksu.Tiesą sakant, visi kupolai yra padengti titano nitridu.Taip pat metalo grąžtai yra padengti titano nitridu.Tik 1925 m. -gautas grynumo titanas,kas leido jį tirti.fizinės ir cheminės savybės Ir jos pasirodė fantastiškos.Paaiškėjo,kad titanas,būdamas beveik dvigubai lengvesnis už geležį savo stiprumu lenkia daugelį plienų.Taip pat,nors titanas yra pusantro karto sunkesnis už aliuminį, yra šešis kartus stipresnis už jį ir išlaiko savo stiprumą iki 500 ° C. - dėl didelio elektros laidumo ir nemagnetiškumo titanas yra labai dominantis elektrotechnikoje Titanas turi didelis atsparumas korozijai Dėl savo savybių titanas tapo kosmoso technologijų medžiaga Rusijoje, Verkhnyaya Saldoje, veikia korporacija VSMPO-AVISMA, gaminanti titaną pasaulio aviacijos ir kosmoso pramonei Iš Verkhne Salda titano gamina Boeings, Airbuses, Rolls -Ro ledo kubelių, įvairios cheminės įrangos ir daug kito brangaus šlamšto Tačiau kiekvienas iš jūsų gali įsigyti kastuvą ar laužtuvą iš gryno titano! Ir tai ne pokštas! Ir štai kaip smulkiai išsklaidyti titano milteliai reaguoja su atmosferos deguonimi Tokio spalvingo degimo dėka titanas rado pritaikymą pirotechnikoje Ir viskas, užsiprenumeruokite, kelkite pirštą, nepamirškite paremti projekto ir papasakokite draugams! Ate!

Istorija

TiO 2 atradimą beveik vienu metu ir nepriklausomai padarė anglas V. Gregoras?! ir vokiečių chemikas M. G. Klaprothas. W. Gregoras, tyrinėdamas magnetinio geležies smėlio sudėtį (Creed, Cornwall, Anglija,), išskyrė naują nežinomo metalo „žemę“ (oksidą), kurį pavadino menakenu. 1795 metais vokiečių chemikas Klaprothas mineraliniame rutile atrado naują elementą ir pavadino jį titanu. Po dvejų metų Klaprothas nustatė, kad rutilas ir menaken žemė yra to paties elemento oksidai, už kurių liko Klaproto pasiūlytas pavadinimas „titanas“. Po 10 metų titano atradimas įvyko trečią kartą. Prancūzų mokslininkas L. Vauquelinas atrado titaną anatazėje ir įrodė, kad rutilas ir anatazė yra identiški titano oksidai.

Pirmąjį metalinio titano pavyzdį 1825 m. gavo J. Ya. Berzelius. Dėl didelio titano cheminio aktyvumo ir jo valymo sudėtingumo olandai A. van Arkelis ir I. de Boeras 1925 m. gavo gryną Ti mėginį termiškai skaidydami titano jodido garus TiI 4 .

vardo kilmė

Metalas gavo savo pavadinimą titanų, senovės graikų mitologijos veikėjų, Gajos vaikų garbei. Elemento pavadinimą davė Martin Klaproth pagal savo požiūrį į cheminę nomenklatūrą, priešingai nei prancūzų chemijos mokykloje, kur jie bandė pavadinti elementą pagal jo chemines savybes. Kadangi pats vokiečių tyrinėtojas pastebėjo, kad naujo elemento savybių nustatyti neįmanoma tik pagal jo oksidą, jis pasirinko jam pavadinimą iš mitologijos, pagal analogiją su anksčiau jo atrastu uranu.

Buvimas gamtoje

Titanas yra 10 pagal gausumą gamtoje. Žemės plutoje yra 0,57 masės%, jūros vandenyje - 0,001 mg / l. Ultrabazinėse uolienose 300 g/t, bazinėse uolienose 9 kg/t, rūgštinėse uolienose 2,3 kg/t, moliuose ir skalūnuose 4,5 kg/t. Žemės plutoje titanas beveik visada yra keturvalentinis ir jo yra tik deguonies junginiuose. Laisva forma neatsiranda. Titanas oro sąlygų ir kritulių sąlygomis turi geocheminį giminingumą Al 2 O 3 . Jis telkiasi atmosferos plutos boksituose ir jūrinėse molingose ​​nuosėdose. Titano pernešimas atliekamas mechaninių mineralų fragmentų ir koloidų pavidalu. Kai kuriuose moliuose susikaupia iki 30 % TiO 2 pagal masę. Titano mineralai yra atsparūs atmosferos poveikiui ir formuoja dideles koncentracijas įdėklose. Yra žinoma daugiau nei 100 mineralų, kurių sudėtyje yra titano. Svarbiausi iš jų: rutilas TiO 2, ilmenitas FeTiO 3, titanomagnetitas FeTiO 3 + Fe 3 O 4, perovskitas CaTiO 3, titanitas CaTiSiO 5. Yra pirminės titano rūdos - ilmenitas-titanomagnetitas ir placer - rutilas-ilmenitas-cirkonis.

Gimimo vieta

Titano telkiniai yra Pietų Afrikos, Rusijos, Ukrainos, Kinijos, Japonijos, Australijos, Indijos, Ceilono, Brazilijos, Pietų Korėjos, Kazachstano teritorijose. NVS šalyse pagal išžvalgytas titano rūdos atsargas pirmauja Rusijos Federacija (58,5%) ir Ukraina (40,2%). Didžiausias telkinys Rusijoje yra Jaregskoje.

Atsargos ir gamyba

2002 m. 90 % išgaunamo titano buvo panaudota titano dioksido TiO 2 gamybai. Pasaulyje titano dioksido pagaminama 4,5 mln. tonų per metus. Patvirtintos titano dioksido atsargos (be Rusijos) yra apie 800 mln.t.. 2006 m., JAV geologijos tarnybos duomenimis, skaičiuojant titano dioksidu ir neįskaitant Rusijos, ilmenito rūdų atsargos siekia 603-673 mln.t, o rutilo. - 49, 7-52,7 mln.t. Taigi, esant dabartiniam gamybos tempui, pasaulyje patikrintų titano atsargų (išskyrus Rusiją) užteks daugiau nei 150 metų.

Rusija turi antrą pagal dydį titano atsargas pasaulyje po Kinijos. Titano mineralinių išteklių bazę Rusijoje sudaro 20 telkinių (iš kurių 11 pirminių ir 9 aliuvinių), gana tolygiai paskirstytų visoje šalyje. Didžiausias iš tyrinėtų telkinių (Jaregskoje) yra 25 km nuo Uchtos miesto (Komi Respublika). Apskaičiuota, kad telkinio atsargos yra 2 milijardai tonų rūdos, kurioje vidutinis titano dioksido kiekis yra apie 10%.

Didžiausia pasaulyje titano gamintoja yra Rusijos įmonė VSMPO-AVISMA.

Kvitas

Paprastai pradinė titano ir jo junginių gamybos medžiaga yra titano dioksidas su palyginti nedideliu kiekiu priemaišų. Visų pirma, tai gali būti rutilo koncentratas, gautas sodrinant titano rūdas. Tačiau rutilo atsargos pasaulyje labai ribotos, dažniau naudojamas vadinamasis sintetinis rutilo arba titano šlakas, gaunamas apdorojant ilmenito koncentratus. Norint gauti titano šlaką, ilmenito koncentratas redukuojamas elektros lankinėje krosnyje, o geležis atskiriama į metalinę fazę (ketaus), o ne redukuoti titano oksidai ir priemaišos sudaro šlako fazę. Turtingi šlakai apdorojami chlorido arba sieros rūgšties metodu.

Titano rūdos koncentratas yra apdorojamas sieros rūgštimi arba pirometalurginiu būdu. Sieros rūgšties apdorojimo produktas yra titano dioksido milteliai TiO 2 . Taikant pirometalurginį metodą, rūda sukepinama koksu ir apdorojama chloru, gaunant titano tetrachlorido TiCl 4 porą:

T i O 2 + 2 C + 2 Cl 2 → T i C l 4 + 2 C O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2C+2Cl_(2)\rightarrow TiCl_(4)+2CO)))

850 °C temperatūroje susidarę TiCl4 garai redukuojami magniu:

T i Cl 4 + 2 M g → 2 M g C l 2 + T i (\displaystyle (\mathsf (TiCl_(4)+2Mg\rightarrow 2MgCl_(2)+Ti)))

Be to, dabar pradeda populiarėti vadinamasis FFC Cambridge procesas, pavadintas jo kūrėjų Dereko Frey, Tomo Farthingo ir George'o Cheno vardu bei Kembridžo universitetu, kuriame jis buvo sukurtas. Šis elektrocheminis procesas leidžia tiesiogiai nepertraukiamai redukuoti titaną iš oksido lydytame kalcio chlorido ir negesintų kalkių mišinyje. Šiame procese naudojama elektrolitinė vonia, užpildyta kalcio chlorido ir kalkių mišiniu, su grafito aukojamuoju (arba neutraliu) anodu ir katodu, pagamintu iš redukuojamo oksido. Praleidus srovę per vonią, temperatūra greitai pasiekia ~1000–1100°C, o kalcio oksido lydalas prie anodo skyla į deguonį ir metalinį kalcį:

2 C a O → 2 C a + O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CaO\rightarrow 2Ca+O_(2))))

Susidaręs deguonis oksiduoja anodą (jei naudojamas grafitas), o kalcis lydaloje migruoja į katodą, kur atkuria titaną iš oksido:

O 2 + C → C O 2 (\displaystyle (\mathsf (O_(2)+C\rightarrow CO_(2)))) T i O 2 + 2 C a → T i + 2 C a O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2Ca\rightarrow Ti+2CaO)))

Gautas kalcio oksidas vėl disocijuoja į deguonį ir kalcio metalą, ir procesas kartojamas tol, kol katodas visiškai virsta titano kempinėle arba kalcio oksidas išsenka. Šiame procese kalcio chloridas naudojamas kaip elektrolitas, suteikiantis aktyviųjų kalcio ir deguonies jonų lydalo elektrinį laidumą ir judrumą. Naudojant inertinį anodą (pavyzdžiui, alavo oksidą), vietoj anglies dioksido prie anodo išsiskiria molekulinis deguonis, kuris mažiau teršia aplinką, tačiau procesas tokiu atveju tampa mažiau stabilus, be to, esant tam tikroms sąlygoms. , chlorido skaidymas tampa energetiškai palankesnis, o ne kalcio oksidas, todėl išsiskiria molekulinis chloras.

Gauta titano „kempinė“ išlydoma ir išvaloma. Titanas rafinuojamas jodido metodu arba elektrolizės būdu, atskiriant Ti nuo TiCl 4 . Norint gauti titano luitus, naudojamas lanko, elektronų pluošto arba plazmos apdorojimas.

Fizinės savybės

Titanas yra lengvas, sidabriškai baltas metalas. Egzistuoja dvi kristalinės modifikacijos: α-Ti su šešiakampe sandaria gardele (a = 2,951 Å; c = 4,679 Å; z = 2; erdvės grupė C6mmc), β-Ti su kubiniu korpuso centru (a = 3,269 Å; z = 2; erdvės grupė Im3m), pereinamoji temperatūra α↔β 883 °C, ΔH perėjimas 3,8 kJ/mol. Lydymosi temperatūra 1660 ± 20 °C, virimo temperatūra 3260 °C, α-Ti ir β-Ti tankis yra atitinkamai 4,505 (20 °C) ir 4,32 (900 °C) g/cm³, atominis tankis 5,71⋅10 22 at cm³ [ ] . Plastikas, suvirintas inertinėje atmosferoje. Atsparumas 0,42 µOm m 20 val °C

Jis pasižymi dideliu klampumu, apdirbant yra linkęs prilipti prie pjovimo įrankio, todėl įrankį reikia padengti specialiomis dangomis, įvairiais tepalais.

Esant normaliai temperatūrai, jis yra padengtas apsaugine pasyvinančia TiO 2 oksido plėvele, dėl kurios yra atsparus korozijai daugelyje aplinkų (išskyrus šarminę).

Titano dulkės linkusios sprogti. Pliūpsnio temperatūra - 400 °C. Titano drožlės yra degios.

Titanas kartu su plienu, volframu ir platina yra labai atsparus vakuumui, o tai kartu su lengvumu daro jį labai perspektyviu erdvėlaivių konstrukcijoje.

Cheminės savybės

Titanas atsparus daugelio rūgščių ir šarmų (išskyrus H 3 PO 4 ir koncentruotą H 2 SO 4) tirpalams.

Lengvai reaguoja net su silpnomis rūgštimis esant kompleksą sudarontiems agentams, pavyzdžiui, su vandenilio fluorido rūgštimi, sąveikauja dėl kompleksinio anijono 2− susidarymo. Titanas yra jautriausias korozijai organinėse terpėse, nes, esant vandeniui, titano gaminio paviršiuje susidaro tanki pasyvi oksidų ir titano hidrido plėvelė. Labiausiai pastebimas titano atsparumo korozijai padidėjimas, kai vandens kiekis agresyvioje aplinkoje padidėja nuo 0,5 iki 8,0%, tai patvirtina elektrocheminiai titano elektrodų potencialo tyrimai rūgščių ir šarmų tirpaluose mišriame vandenyje. -ekologiškos terpės.

Kaitinamas ore iki 1200°C, Ti užsidega ryškia balta liepsna, susidarant kintamos sudėties TiO x oksido fazėms. Hidroksidas TiO(OH) 2 ·xH 2 O nusėda iš titano druskų tirpalų, kuriuos kruopščiai kalcinuojant gaunamas oksidas TiO 2. TiO(OH) 2 hidroksidas xH 2 O ir TiO 2 dioksidas yra amfoteriniai.

Taikymas

Gryna forma ir lydinių pavidalu

• Titanas lydinių pavidalu yra svarbiausia konstrukcinė medžiaga orlaivių, raketų ir laivų statyboje.
• Metalas naudojamas: chemijos pramonėje (reaktoriai, vamzdynai, siurbliai, vamzdynų jungiamosios detalės), karinėje pramonėje (šarvai, šarvai ir ugnies barjerai aviacijoje, povandeninių laivų korpusai), pramoniniuose procesuose (gėlinimo gamyklos, celiuliozės ir popieriaus procesai), automobilių pramonėje. , žemės ūkio pramonė, maisto pramonė, papuošalai auskarų vėrimui, medicinos pramonė (protezai, osteoprotezai), odontologijos ir endodontiniai instrumentai, dantų implantai, sporto prekės, juvelyriniai dirbiniai, mobilieji telefonai, lengvieji lydiniai ir kt.
• Titano liejimas atliekamas vakuuminėse krosnyse grafito formose. Taip pat naudojamas vakuuminis investicinis liejimas. Dėl technologinių meninio liejimo sunkumų jis naudojamas ribotai. Pirmoji pasaulyje monumentali titano skulptūra yra paminklas Jurijui Gagarinui jo vardu pavadintoje aikštėje Maskvoje.
• Titanas yra legiruojamasis priedas daugelyje legiruotų plienų ir daugumos specialiųjų lydinių [ ką?] .
• Nitinolis (nikelis-titanas) yra formos atminties lydinys, naudojamas medicinoje ir technologijose.
• Titano aliuminidai yra labai atsparūs oksidacijai ir karščiui, o tai savo ruožtu lėmė jų naudojimą aviacijos ir automobilių pramonėje kaip konstrukcines medžiagas.
• Titanas yra viena iš labiausiai paplitusių medžiagų, naudojamų didelio vakuumo siurbliuose.

Ryšių pavidalu

• Baltasis titano dioksidas (TiO 2 ) naudojamas dažuose (pvz., titano baltuosiuose), taip pat popieriaus ir plastiko gamyboje. Maisto priedas E171.
• Organotino junginiai (pavyzdžiui, tetrabutoksititanas) naudojami kaip katalizatorius ir kietiklis chemijos ir dažų pramonėje.
• Neorganiniai titano junginiai naudojami chemijos, elektronikos, stiklo pluošto pramonėje kaip priedai ar dangos.
• Titano karbidas, titano diboridas, titano karbonitridas yra svarbūs ypač kietų metalo apdirbimo medžiagų komponentai.
• Titano nitridas naudojamas įrankiams, bažnyčių kupolams dengti ir papuošalų gamyboje, nes jo spalva panaši į auksą.
• Bario titanatas BaTiO 3, švino titanatas PbTiO 3 ir daugelis kitų titanatų yra feroelektrikai.

Yra daug titano lydinių su skirtingais metalais. Legiravimo elementai skirstomi į tris grupes, priklausomai nuo jų poveikio polimorfinės transformacijos temperatūrai: beta stabilizatoriai, alfa stabilizatoriai ir neutralūs kietikliai. Pirmieji sumažina transformacijos temperatūrą, antrieji ją padidina, o antrieji jai nedaro įtakos, bet lemia matricos sukietėjimą tirpale. Alfa stabilizatorių pavyzdžiai: aliuminis, deguonis, anglis, azotas. Beta stabilizatoriai: molibdenas, vanadis, geležis, chromas, nikelis. Neutralūs kietikliai: cirkonis, alavas, silicis. Beta stabilizatoriai, savo ruožtu, skirstomi į beta izomorfinius ir beta eutektoidus formuojančius.

Labiausiai paplitęs titano lydinys yra Ti-6Al-4V lydinys (rusų klasifikacijoje - VT6).

Vartotojų rinkų analizė

Neapdoroto titano (titano kempinės) grynumą ir klasę dažniausiai lemia jo kietumas, kuris priklauso nuo priemaišų kiekio. Labiausiai paplitę prekių ženklai yra TG100 ir TG110 [ ] .

Fiziologinis veiksmas

Kaip minėta aukščiau, titanas taip pat naudojamas odontologijoje. Išskirtinis titano panaudojimo bruožas slypi ne tik stiprume, bet ir paties metalo gebėjime augti kartu su kaulu, kas leidžia užtikrinti danties pagrindo kvazikietumą.

izotopų

Natūralus titanas susideda iš penkių stabilių izotopų mišinio: 46 Ti (7,95%), 47 Ti (7,75%), 48 Ti (73,45%), 49 Ti (5,51%), 50 Ti (5, 34%).

Žinomi dirbtiniai radioaktyvieji izotopai 45 Ti (T ½ = 3,09 h), 51 Ti (T ½ = 5,79 min) ir kiti.

Pastabos

1. Michaelas E. Wieseris, Normanas Holdenas, Tyleris B. Coplenas, Johnas K. Böhlke, Michaelas Berglundas, Willi A. Brandas, Paulas De Bièvre'as, Manfredas Gröningas, Robertas D. Lossas, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenbergas, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Elementų atominiai svoriai 2011 (IUPAC Techninė ataskaita) (anglų k.) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - T. 85, Nr. 5 . - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Redakcija: Zefirov N. S. (vyr. redaktorius). Cheminė enciklopedija: 5 tomai - Maskva: Sovietų enciklopedija, 1995. - T. 4. - S. 590-592. - 639 p. – 20 000 egzempliorių. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titanas- straipsnis iš Fizinės enciklopedijos
4. J.P. Riley ir Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
5. Indėlis titano.
6. Indėlis titano.
7. Ilmenitas, rutilas, titanomagnetitas - 2006 m
8. Titanas (neterminuota) . Informacinis-analitinis centras „Mineralas“. Gauta 2010 m. lapkričio 19 d. Suarchyvuota nuo originalo 2011 m. rugpjūčio 21 d.
9. Korporacija VSMPO-AVISMA
10. Koncz, Šv. Szanto, Šv. Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) p.368-369
11. Titanas – ateities metalas (rusų k.).
12. Titanas – straipsnis iš Cheminės enciklopedijos
13. Įtaka vanduo procesui pasyvavimas titanas - 26 vasaris 2015 - Chemija ir chemijos technologijos gyvenime (neterminuota) . www.chemfive.ru Žiūrėta 2015 m. spalio 21 d.
14. Meno liejimas XX amžiuje
15. Titano rinkoje paskutinius du mėnesius kainos stabilizavosi (apžvalga)

Nuorodos

• Titanas populiarioje cheminių elementų bibliotekoje

H Jis Li Būk B C N O F Ne Na mg Al Si P S

Vienos medžiagos stiprumo ir lengvumo derinys yra toks vertingas parametras, kad į kitas medžiagos savybes ir ypatybes galima visiškai nepaisyti. brangus , atsparus temperatūrai tik itin gryna forma, sunku naudoti, bet visa tai pasirodo antraeilis dalykas, palyginti su mažo svorio ir didelio stiprumo deriniu.

Šiame straipsnyje bus pasakojama apie titano naudojimą karinėje aviacijoje, pramonėje, medicinoje, orlaivių gamyboje, papuošalų, titano lydinių gamyboje ir buityje.

Metalo taikymo sritis būtų daug platesnė, jei nebūtų didelių jo gamybos sąnaudų. Dėl šios priežasties titanas naudojamas tik tose srityse, kuriose tokios brangios medžiagos naudojimas yra ekonomiškai pagrįstas. Tai lemia ne tik tvirtumą ir lengvumą, bet ir atsparumą korozijai, palyginamą su tauriųjų metalų atsparumu ir ilgaamžiškumu.

Metalo savybės neįprastai stipriai priklauso nuo grynumo, todėl techninio ir gryno titano panaudojimas yra vertinamas kaip 2 atskiri klausimai.

Apie tai, kokias savybes titanas taip plačiai naudojamas pramonėje, šis vaizdo įrašas parodys:

techninis metalas

Techniniame titane gali būti įvairių priemaišų, kurios neturi įtakos cheminėms medžiagos savybėms, bet turi įtakos fizinėms. Techninis titanas praranda tokią vertingą savybę kaip atsparumas karščiui ir gebėjimą dirbti aukštesnėje nei 500-600 C temperatūroje. Bet jo atsparumas korozijai niekaip nesumažėja.

• Tai ir yra jo panaudojimo priežastis – chemijos pramonėje ir bet kurioje kitoje srityje, kur būtina užtikrinti gaminių atsparumą agresyvioje aplinkoje. Iš titano gaminamos talpyklos, jungiamosios detalės, reaktorių dalys, vamzdynai ir siurbliai, kurių paskirtis – neorganinių ir organinių rūgščių bei bazių judėjimas. Dauguma titano lydinių turi tas pačias savybes.
• Lengvas svoris kartu su atsparumu korozijai suteikia dar vieną pritaikymą - transporto įrangos, ypač geležinkelio transporto, gamyboje. Titano lakštų ir strypų naudojimas vagonų ir traukinių gamyboje leidžia sumažinti traukinių masę, taigi ir ašių dėžių bei kaklų dydį, todėl trauka tampa efektyvesnė.

Įprastuose automobiliuose išmetimo sistemos ir spyruoklės yra pagamintos iš titano. Lenktyniniuose automobiliuose titano pavaros blokai gali žymiai palengvinti automobilį ir pagerinti jo savybes.

• Titanas yra nepamainomas gaminant šarvuočius: čia lemiamas stiprumo ir lengvumo derinys.
• Didelis atsparumas korozijai ir lengvumas daro medžiagą patrauklią ir jūrų reikalams. Titanas naudojamas gaminant plonasienius vamzdžius ir šilumokaičius, povandeninius išmetimo duslintuvus, vožtuvus, sraigtus, turbinų komponentus ir kt.

Titano gaminiai (nuotrauka)

grynas metalas

Grynas metalas pasižymi labai dideliu atsparumu karščiui, gali dirbti esant didelei apkrovai ir aukštai temperatūrai. Ir, atsižvelgiant į mažą svorį, metalo naudojimas raketų ir orlaivių pramonėje yra akivaizdus.

• Metalas ir jo lydiniai naudojami tvirtinimo detalėms, apdailai, važiuoklės detalėms, galios komplektui ir kt. Be to, medžiaga naudojama orlaivių variklių konstrukcijoje, todėl jų svorį galima sumažinti 10–25%.
• Per tankius atmosferos sluoksnius raketos patiria siaubingą apkrovą. Titano ir jo lydinių naudojimas leidžia išspręsti statinio aparato ištvermės, nuovargio stiprumo ir tam tikru mastu šliaužimo problemą.
• Kitas gryno titano pritaikymas yra elektrovakuuminių prietaisų dalių, skirtų veikti perkrovos sąlygomis, gamyba.
• Metalas yra nepamainomas gaminant kriogeninę technologiją: titano stiprumas tik didėja mažėjant temperatūrai, tačiau išlaikomas tam tikras plastiškumas.
• Titanas yra turbūt pati biologiškai inertiškiausia medžiaga. Komerciniu požiūriu grynas metalas naudojamas visų rūšių išoriniams ir vidiniams protezams iki širdies vožtuvų gaminti. Titanas yra suderinamas su biologiniais audiniais ir nesukėlė nė vieno alergijos atvejo. Be to, medžiaga naudojama chirurginiams instrumentams, vežimėlių ramentams, vežimėliams ir pan.

Tačiau, nepaisant viso atsparumo temperatūroms ir ilgaamžiškumo, metalas nenaudojamas gaminant guolius, įvores ir kitas dalis, kur tikimasi trinties. Titanas turi mažas antifrikcines savybes ir šios problemos negalima išspręsti naudojant priedus.

Titanas yra gerai poliruotas, anoduotas – spalvotas, todėl dažnai naudojamas meno kūriniuose ir architektūroje. Pavyzdys – paminklas pirmajam dirbtiniam žemės palydovui arba paminklas. Y. Gagarinas.

Apie titano gaminių ženklinimą, jo naudojimo instrukcijas ir kitus svarbius metalo naudojimo statybose punktus apibūdinsime toliau.

Toliau pateiktame vaizdo įraše parodytas titano ironizavimo procesas:

Jo naudojimas statybose

Žinoma, liūto dalis titano naudojama orlaivių pramonėje ir transporto pramonėje, kur ypač svarbus stiprumo ir lengvumo derinys. Tačiau medžiaga taip pat naudojama statybose ir būtų naudojama plačiau, jei ne didelė kaina.

Titano danga

Ši technologija vis dar nėra paplitusi, tačiau, pavyzdžiui, Japonijoje titano lakštai itin plačiai naudojami stogų ir net vidaus patalpų apdailai. Statyboje naudojamų medžiagų dalis yra daug didesnė nei naudojama aviacijos sektoriuje.

Taip yra dėl tokio apmušimo stiprumo ir nuostabių dekoratyvinių galimybių. Anodinės oksidacijos būdu ant lakšto paviršiaus galima gauti įvairaus storio oksidų sluoksnį. Tada spalva pasikeičia. Keičiant atkaitinimo laiką ir intensyvumą, galima gauti geltoną, turkio, mėlyną, rožinę, žalią spalvas.

Anoduojant azoto atmosferoje, lakštai gaminami su titano nitrido sluoksniu. Taip gaunama pačių įvairiausių aukso atspalvių.Ši technologija naudojama restauruojant architektūros paminklus – pavyzdžiui, restauruojant bažnyčias.

Siūliniai stogai

Ši parinktis jau labai paplitusi. Tačiau, tiesa, jo pagrindas yra ne pats titanas, o jo lydinys.

Patys siūliniai stogai žinomi labai seniai, tačiau jau seniai nebuvo populiarūs. Tačiau šiandien dėl aukštųjų technologijų ir aukštųjų technologijų stilių mados atsiranda poreikis skaldytų ir įbrėžtų paviršių, ypač tų, kurie patenka į pastato fasadą. Ir tai suteikia tokią galimybę.

Jos gebėjimas formuotis yra beveik neribotas. O lydinio naudojimas suteikia ir išskirtinio stiprumo, ir neįprasčiausios išvaizdos. Nors tiesą sakant, pagrindinė matinė plieno spalva laikoma garbingiausia.

Kadangi cinkas-titanas turi gana neblogą kaliumą, iš lydinio gaminamos įvairios sudėtingos dekoratyvinės detalės: stogo kraigai, vandeniui atsparūs atoslūgiai, karnizai ir pan.

Tokia titano, kaip fasado apdaila, taikymo sritis trumpai aptariama toliau.

Fasado apdaila

Gaminant apdailos plokštes, taip pat naudojamas cinko-titano. Plokštės naudojamos tiek fasadų apdailai, tiek vidaus apdailai. Priežastis ta pati – tvirtumo, išskirtinio lengvumo ir dekoratyvumo derinys.

Gaminamos įvairių formų plokštės – lamelių, rombų, modulių, svarstyklių ir pan. Įdomiausia tai, kad plokštės gali būti ne plokščios, o įgauti beveik bet kokią trimatę formą. Dėl to tokia apdaila įmanoma ant bet kokios neįsivaizduojamos konfigūracijos sienų ir pastatų.

Produkto lengvumas lemia dar vieną visiškai unikalų pritaikymą. Įprastas ventiliuojamas fasadas taip pat reiškia tarpą tarp dangos ir izoliacijos. Tačiau lengvas cinko-titano plokštes galima montuoti ant judančių atidarymo mechanizmų, suformuojant sistemą, panašią į žaliuzes. Plokštės, jei reikia, gali nukrypti nuo plokštumos 90 laipsnių kampu.

Titanas pasižymi unikaliu stiprumo, lengvumo ir atsparumo korozijai deriniu. Šios savybės lemia jo naudojimą, nepaisant didelės medžiagos kainos.

Šis vaizdo įrašas jums pasakys, kaip pasidaryti titano žiedą: