Titan je. Metalni titan Gdje kopati rudu titana

Titan je izvorno nazvao "gregorit" od strane britanskog kemičara velečasnog Williama Gregora, koji ga je otkrio 1791. godine. Titan je zatim neovisno otkrio njemački kemičar M. H. Klaproth 1793. godine. Nazvao ga je titan prema Titanima iz grčke mitologije - "utjelovljenje prirodne snage". Tek 1797. godine Klaproth je otkrio da je njegov titan bio element koji je prethodno otkrio Gregor.

Karakteristike i svojstva

Titan je kemijski element sa simbolom Ti i atomskim brojem 22. To je sjajni metal srebrnaste boje, male gustoće i velike čvrstoće. Otporan je na koroziju u morskoj vodi i kloru.

Element se javlja u brojnim nalazištima minerala, uglavnom rutila i ilmenita, koji su rasprostranjeni u zemljinoj kori i litosferi.

Titan se koristi za proizvodnju jakih lakih legura. Dva najkorisnija svojstva metala su otpornost na koroziju i njegov omjer tvrdoće i gustoće, najveći od svih metalnih elemenata. U svom nelegiranom stanju, ovaj metal je jak kao neki čelici, ali manje gust.

Fizikalna svojstva metala

Ovo je izdržljiv metal niske gustoće, prilično plastičan (osobito u okruženju bez kisika), sjajan i metaloidno bijel. Njegovo relativno visoko talište od preko 1650 °C (ili 3000 °F) čini ga korisnim kao vatrostalni metal. Paramagnetski je i ima prilično nisku električnu i toplinsku vodljivost.

Na Mohsovoj ljestvici, tvrdoća titana je 6. Prema ovom pokazatelju, malo je inferiorna od otvrdnutog čelika i volframa.

Komercijalno čisti (99,2%) titan ima krajnju vlačnu čvrstoću od oko 434 MPa, što je slično uobičajenim niskokvalitetnim čeličnim legurama, ali titan je puno lakši.

Kemijska svojstva titana

Poput aluminija i magnezija, titan i njegove legure odmah oksidiraju kada su izloženi zraku. Sporo reagira s vodom i zrakom na sobnoj temperaturi, jer stvara pasivnu oksidnu prevlaku, koji štiti masu metala od daljnje oksidacije.

Atmosferska pasivizacija daje titanu izvrsnu otpornost na koroziju gotovo jednaku platini. Titan je sposoban odoljeti napadu razrijeđene sumporne i klorovodične kiseline, otopina klorida i većine organskih kiselina.

Titan je jedan od rijetkih elemenata koji izgaraju u čistom dušiku, reagirajući na 800°C (1470°F) i stvarajući titanijev nitrid. Zbog svoje visoke reaktivnosti s kisikom, dušikom i nekim drugim plinovima, titanijeve niti se koriste u pumpama za sublimaciju titana kao apsorberi za te plinove. Ove pumpe su jeftine i pouzdano proizvode izuzetno niske tlakove u sustavima ultra visokog vakuuma.

Uobičajeni minerali koji sadrže titan su anataz, brukit, ilmenit, perovskit, rutil i titanit (sfen). Od ovih minerala samo rutil i ilmenit su ekonomski važni, ali čak ih je teško pronaći u visokim koncentracijama.

Titan se nalazi u meteoritima i pronađen je u Suncu i zvijezdama tipa M s površinskom temperaturom od 3200°C (5790°F).

Trenutno poznate metode ekstrakcije titana iz raznih ruda su radno intenzivne i skupe.

Proizvodnja i proizvodnja

Trenutno je razvijeno i korišteno oko 50 vrsta titana i titanovih legura. Danas je priznata 31 klasa metala i legura titana, od kojih su klase 1-4 komercijalno čiste (nelegirane). Razlikuju se u vlačnoj čvrstoći ovisno o sadržaju kisika, pri čemu je klasa 1 najduktilnija (najniža vlačna čvrstoća s 0,18% kisika), a klasa 4 najmanje duktilna (najveća vlačna čvrstoća s 0,40% kisika).

Preostale klase su legure, od kojih svaka ima specifična svojstva:

• plastika;
• snaga;
• tvrdoća;
• električni otpor;
• specifična otpornost na koroziju i njihove kombinacije.

Osim ovih specifikacija, legure titana također se proizvode kako bi zadovoljile zrakoplovne i vojne specifikacije (SAE-AMS, MIL-T), ISO standarde i specifikacije specifične za državu, kao i zahtjeve krajnjih korisnika za zrakoplovne, vojne, medicinske i industrijske aplikacije.

Komercijalno čist plosnati proizvod (lim, ploča) može se lako oblikovati, ali obrada mora uzeti u obzir činjenicu da metal ima "pamćenje" i tendenciju odbijanja. To posebno vrijedi za neke legure visoke čvrstoće.

Titan se često koristi za izradu legura:

• s aluminijem;
• s vanadijem;
• s bakrom (za otvrdnjavanje);
• sa željezom;
• s manganom;
• s molibdenom i drugim metalima.

Područja upotrebe

Legure titana u limovima, pločama, šipkama, žici i odljevcima nalaze primjenu u industriji, zrakoplovstvu, rekreaciji i tržištima u razvoju. Titan u prahu koristi se u pirotehnici kao izvor žarko gorućih čestica.

Budući da legure titana imaju visok omjer vlačne čvrstoće i gustoće, visoku otpornost na koroziju, otpornost na zamor, visoku otpornost na pukotine i sposobnost podnošenja umjereno visokih temperatura, koriste se u zrakoplovima, oklopima, mornaričkim brodovima, svemirskim letjelicama i projektilima.

Za ove primjene, titan je legiran s aluminijem, cirkonijem, niklom, vanadijem i drugim elementima za proizvodnju raznih komponenti, uključujući kritične strukturne elemente, vatrozide, stajne trapove, ispušne cijevi (helikopteri) i hidrauličke sustave. Zapravo, oko dvije trećine proizvedenog metala titana koristi se u zrakoplovnim motorima i okvirima.

Budući da su legure titana otporne na koroziju u morskoj vodi, koriste se za osovine propelera, opremu izmjenjivača topline, itd. Ove se legure koriste u kućištima i komponentama uređaja za nadzor i praćenje oceana za znanost i vojsku.

Specifične legure koriste se u naftnim i plinskim bušotinama i hidrometalurgiji nikla zbog svoje visoke čvrstoće. Industrija celuloze i papira koristi titan u procesnoj opremi koja je izložena agresivnim okruženjima kao što je natrijev hipoklorit ili vlažni plin klor (pri izbjeljivanju). Druge primjene uključuju ultrazvučno zavarivanje, valovito lemljenje.

Dodatno, ove se legure koriste u automobilskim aplikacijama, posebno u automobilskim i motociklističkim utrkama gdje su mala težina, velika čvrstoća i krutost bitni.

Titan se koristi u mnogim sportskim proizvodima: teniski reketi, palice za golf, batine za lakros; kacige za kriket, hokej, lacrosse i nogomet, kao i okviri i komponente za bicikle.

Zbog svoje izdržljivosti, titan je postao popularniji za dizajnerski nakit (osobito prstenje od titana). Njegova inertnost čini ga dobrim izborom za osobe s alergijama ili one koji će nositi nakit u okruženjima kao što su bazeni. Titan je također legiran sa zlatom kako bi se proizvela legura koja se može prodavati kao 24 karatno zlato jer 1% legiranog Ti nije dovoljno da zahtijeva niži stupanj. Dobivena legura približno je tvrdoće zlata od 14 karata i jača je od čistog zlata od 24 karata.

Mjere opreza

Titan je netoksičan čak iu velikim dozama. Bilo da je u obliku praha ili metala, predstavlja ozbiljnu opasnost od požara i, ako se zagrijava na zraku, opasnost od eksplozije.

Svojstva i primjena legura titana

U nastavku je pregled najčešćih legura titana, podijeljenih u klase, njihova svojstva, prednosti i industrijske primjene.

7. razred

Grade 7 je mehanički i fizički ekvivalentan čistom titanu Grade 2, osim dodatka srednjeg elementa paladija, što ga čini legurom. Ima izvrsnu zavarljivost i elastičnost, najveću otpornost na koroziju od svih legura ove vrste.

Klasa 7 koristi se u kemijskim procesima i komponentama proizvodne opreme.

11. razred

Klasa 11 vrlo je slična klasi 1, osim što je dodat paladij radi poboljšanja otpornosti na koroziju, što je čini legurom.

Ostala korisna svojstva uključuju optimalnu duktilnost, čvrstoću, žilavost i izvrsnu zavarljivost. Ova se legura može posebno koristiti u primjenama gdje je korozija problem:

• kemijska obrada;
• proizvodnja klorata;
• desalinizacija;
• pomorske primjene.

Ti 6Al-4V, klasa 5

Najčešće se koristi legura Ti 6Al-4V ili titan stupnja 5. Zauzima 50% ukupne potrošnje titana u svijetu.

Jednostavnost korištenja leži u brojnim prednostima. Ti 6Al-4V može se toplinski obraditi kako bi se povećala njegova čvrstoća. Ova legura ima visoku čvrstoću s malom težinom.

Ovo je najbolja legura za korištenje u nekoliko industrija, kao što su zrakoplovna, medicinska, pomorska i kemijska industrija. Može se koristiti za izradu:

• zrakoplovne turbine;
• komponente motora;
• strukturni elementi zrakoplova;
• pričvršćivači za zrakoplovstvo;
• automatski dijelovi visokih performansi;
• sportska oprema.

Ti 6AL-4V ELI, klasa 23

Klasa 23 - kirurški titan. Ti 6AL-4V ELI legura, ili stupanj 23, verzija je Ti 6Al-4V veće čistoće. Može se izraditi od svitaka, niti, žice ili plosnate žice. To je najbolji izbor za svaku situaciju u kojoj je potrebna kombinacija visoke čvrstoće, male težine, dobre otpornosti na koroziju i visoke žilavosti. Ima izvrsnu otpornost na oštećenja.

Može se koristiti u biomedicinskim primjenama kao što su implantabilne komponente zbog svoje biokompatibilnosti, dobre otpornosti na zamor. Također se može koristiti u kirurškim zahvatima za izradu sljedećih struktura:

• ortopedske igle i vijci;
• stezaljke za ligature;
• kirurške spajalice;
• opruge;
• ortodontski uređaji;
• kriogene posude;
• uređaji za fiksiranje kostiju.

12. razred

Titan stupnja 12 ima izvrsnu visokokvalitetnu zavarljivost. To je legura visoke čvrstoće koja osigurava dobru čvrstoću na visokim temperaturama. Titan stupnja 12 ima karakteristike slične nehrđajućem čeliku serije 300.

Njegova sposobnost da se oblikuje na različite načine čini ga korisnim u mnogim primjenama. Visoka otpornost legure na koroziju također je čini neprocjenjivom za proizvodnu opremu. Klasa 12 može se koristiti u sljedećim industrijama:

• izmjenjivači topline;
• hidrometalurške primjene;
• kemijska proizvodnja na povišenim temperaturama;
• pomorske i zračne komponente.

Ti 5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2.5Sn je legura koja može pružiti dobru zavarljivost s otpornošću. Također ima visoku temperaturnu stabilnost i visoku čvrstoću.

Ti 5Al-2.5Sn uglavnom se koristi u području zrakoplovstva i također u kriogenim primjenama.

Počnimo s kišama. Utvrđeno je da se oblaci na Titanu sastoje od organskih spojeva - bikarbonata, zastupljenih uglavnom metanom i, u manjim količinama, etanom. Propan i amonijak prisutni su u malim količinama**, acetilen, kao i vodeni led. Oblaci su izvori metana i etanske kiše**. Najveći broj oblaka koncentriran je u sjevernom i južnom polarnom području Titana. Na sjeveru je to uglavnom zona kontinuirane naoblake, koja prekriva Titan "pokrivačem" do 62°S geografske širine.

Osim toga, znanstvenici su dobili dokaze o postojanju "podzemnih" rezervoara metana, etana i propana, koji svoj put do površine pronalaze u obliku gejzira i napojnih rijeka. Rijeke i mora na Titanu također se sastoje odmetana i etana.
Dakle, na Titanu se neprestano odvija ciklus tvari: izbijanje plina i tekućine iz dubina, padalina u obliku kiše ili snijega, taloženje tvari i isparavanje. Ovaj proces je sličan onome koji se odvija na Zemlji, samo što je na našem planetu voda uključena u ciklus, a na Titanu - ugljikovodici. To je istina, Na Titanu je također otkrivena voda i to u velikim količinama - u obliku naslaga vodenog leda i tokova takozvanog “kriovulkanskog” pregrijanog leda ili mješavine tekuće vode i amonijaka. Prema znanstvenicima sa Sveučilišta Arizona i Sveučilišta Nantes, ispod površine Titana možda postoji ocean tekuće vode u kojoj je otopljen amonijak.
E Još jedna značajka Titanove površine koja ga približava Zemlji su proširene linije i linearne zone koje omeđuju područja s različitim vrstama reljefa, koja se često međusobno presijecaju.
Prema riječima stručnjaka, oni predstavljaju greške u kori ovog planeta, koja se sastoji od mješavine vode i hidrokarbonatnog leda. Osim toga, na površini Titana otkrivena je struktura koja je vrlo slična vulkanu promjera 30 km iz kojeg teku potoci lave - leda ili mješavine tekuće vode i amonijaka, vulkanska kaldera promjera 180 km, vulkanske kalderepromjera 20-30 km i tokova lave od leda ili mješavine tekuće vode i amonijaka duljine preko 200 km.
Dakle, Titan -to je aktivan planet u svakom pogledu , koju karakterizira:
- atmosferska cirkulacija, koja se očituje u stvaranju i transportu oblaka, padalina (kiše i eventualno snijega) i vremenskih promjena;
- endogena (dubinska) aktivnost, koja se očituje u nastanku rasjeda i kriolitnog vulkanizma,
- egzogena (površinska) aktivnost, koja se očituje u trošenju stijena i taloženju.
Trenutno se tri navedene vrste aktivnosti istovremeno promatraju samo na Zemlji i Titanu.

Kao i na drugim planetima Sunčevog sustava, otkriveno je nekoliko (pouzdano dva - Xa i Sinlap) meteoritskih kratera promjera od 40 do 80 km i jedna gigantska prstenasta struktura promjera oko 450 km, nazvana Circus Maximum ili Mernva. Titan. Čini se da se radi o drevnom meteoritskom krateru - vodenom bazenu omeđenom planinskim lancima u obliku prstena, koji je nastao kada se asteroid ili komet veličine desetke kilometara sudario s Titanom. Mali broj meteoritskih kratera pronađenih na površini Titana ukazuje na mladu starost njegove površine, koja se nastavlja formirati u današnje vrijeme.

Je li Titan naseljen?

Na prvi pogled može se činiti da temperature koje vladaju na površini Titana od -180°C ne dopuštaju ni razmišljanje o životu na ovom planetu. Ali to je mišljenje zemljana koji su navikli živjeti u uvjetima koji su s njihove točke gledišta ugodniji. “Ne, život je nemoguć na ovakvoj hladnoći”, vjerojatno bi reklo 99,9% nas.
Ali je li? Uostalom, u prirodi se ništa ne događa slučajno. Na bilo kojem nastanjivom svijetu kiša bi vjerojatno navodnjavala zemlju i punila rijeke; rijeke, jezera i mora - služe kao izvor tekućine i stanište za organizme koji vode morski način života. Ravnice i planine moraju biti staništa za razne kopnene organizme.
Poznato je da se sva živa bića na Zemlji uglavnom sastoje od vode. Sadržaj vode u različitim organizmima kreće se od 50-75% (kopnene biljke), 60-65% (kopneni kralješnjaci), 80-99% (ribe i morske životinje i biljke). Što ako se i stanovnici Titana, ako oni, naravno, postoje, također sastoje od 50 ili 99% tekućeg metana ili etana, a preostalih 50 ili 1% od nekog materijala koji može podnijeti tako niske temperature? Imaju li u ovom slučaju čvrsti kostur, na primjer napravljen od silicija, ili su gelasta bića poput meduza (inače, meduze na Zemlji koriste dušik kao hranu) nije poznato. Bilo kako bilo, na Titanu ima više nego dovoljno organske tvari za izgradnju organizama i hrane za njih. To znači da postoje preduvjeti za razvoj života. Pa, što je sa samim životom?..
Jedno je jasno: ako postoji život na Titanu, to će nedvojbeno biti drugi životi s kojima će biti teško doći u kontakt.

Izražavam iskrenu zahvalnost NASA-i i ECA-i na prilici korištenja fotografija

Hipoteza o mogućnosti postojanja života na Titanu potvrđena je u radovima mnogih znanstvenika. Christopher McKay iz NASA-inog istraživačkog centra Ames, Heather Smith s Međunarodnog svemirskog sveučilišta u Strasbourgu, Dirk Schulze-Makuha sa Sveučilišta Washington State, David Grinspoon iz Denverskog muzeja prirode i još neki istraživači smatraju da je tako visok sadržaj metana u Titanovoj atmosferi nije slučajno. Zapravo, sunčeve zrake koje dopiru do površine planeta trebale bi uništiti molekule metana, a bez njegovog stalnog obnavljanja sav atmosferski metan prisutan na Titanu morao bi biti uništen za 10-20 milijuna godina. Mogući izvori ovog plina mogli bi biti vulkanska aktivnost koja se odvija na Titanu i život koji tamo postoji. Čini se da je mogućnost postojanja života na Titanu potvrđena smanjenjem sadržaja vodika u donjem dijelu njegove atmosfere. Prema Christopheru McKayu, to je zbog činjenice da ga konzumiraju živi organizmi.

Gotovo 5 godina nakon pisanja ovog članka, dobiveni su novi podaci koji uvjerljivo dokazuju postojanje života na Titanu. Pročitajte o tome u vijestima

Čitati također moj novi posao"Život na Titanu. Kakva je ona?"

Pozivam sve da dalje raspravljaju o ovom materijalu na stranicama

Vječni, tajanstveni, kozmički - svi ti i mnogi drugi epiteti dodijeljeni su titanu u različitim izvorima. Povijest otkrića ovog metala nije bila trivijalna: nekoliko znanstvenika istovremeno je radilo na izolaciji elementa u čistom obliku. Proces proučavanja fizikalnih, kemijskih svojstava i određivanje područja njegove primjene danas. Titan je metal budućnosti, njegovo mjesto u ljudskom životu još nije konačno određeno, što suvremenim istraživačima daje ogroman prostor za kreativnost i znanstvena istraživanja.

Karakteristično

Kemijski element je u periodnom sustavu D.I. Mendeljejeva označen simbolom Ti. Nalazi se u sekundarnoj podskupini grupe IV četvrte periode i ima redni broj 22. Titan je bijelo-srebrni metal, lagan i izdržljiv. Elektronska konfiguracija atoma ima sljedeću strukturu: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2. Prema tome, titan ima nekoliko mogućih oksidacijskih stanja: 2, 3, 4 u najstabilnijim spojevima on je četverovalentan.

Titan - legura ili metal?

Ovo pitanje zanima mnoge. Godine 1910. američki kemičar Hunter prvi je put dobio čisti titan. Metal je sadržavao samo 1% nečistoća, ali se pokazalo da je njegova količina zanemariva i nije omogućila daljnje proučavanje njegovih svojstava. Plastičnost dobivene tvari postignuta je samo pod utjecajem visokih temperatura; u normalnim uvjetima (sobna temperatura) uzorak je bio previše krhak. Zapravo, znanstvenici nisu bili zainteresirani za ovaj element, jer su se izgledi za njegovu upotrebu činili previše neizvjesnim. Poteškoće u nabavi i istraživanju dodatno su smanjile njegov potencijal za korištenje. Tek 1925. godine kemičari iz Nizozemske I. de Boer i A. Van Arkel dobili su metalni titan, čija su svojstva privukla pozornost inženjera i dizajnera širom svijeta. Povijest proučavanja ovog elementa počinje 1790. godine, u to su vrijeme, paralelno, neovisno jedan o drugom, dva znanstvenika otkrila titan kao kemijski element. Svaki od njih prima spoj (oksid) tvari, nesposoban izolirati metal u čistom obliku. Otkrivačem titana smatra se engleski monah mineralog William Gregor. Na području svoje župe, koja se nalazi u jugozapadnom dijelu Engleske, mladi znanstvenik počeo je proučavati crni pijesak doline Menacan. Rezultat je bio oslobađanje sjajnih zrnaca, koja su bila spoj titana. U isto vrijeme, u Njemačkoj je kemičar Martin Heinrich Klaproth izolirao novu tvar iz minerala rutila. Godine 1797. također je dokazao da su elementi otvoreni paralelno slični. Titanijev dioksid bio je misterij za mnoge kemičare više od jednog stoljeća; čak ni Berzelius nije uspio dobiti čisti metal. Najnovije tehnologije 20. stoljeća značajno su ubrzale proces proučavanja ovog elementa i odredile početne pravce njegove uporabe. Istodobno, područje primjene se stalno širi. Njegov opseg može biti ograničen samo složenošću procesa dobivanja takve tvari kao što je čisti titan. Cijena legura i metala je prilično visoka, tako da danas ne može zamijeniti tradicionalno željezo i aluminij.

porijeklo imena

Menakin je bio prvi naziv za titan, koji se koristio do 1795. godine. Upravo tako je W. Gregor nazvao novi element, temeljen na njegovoj teritorijalnoj pripadnosti. Martin Klaproth dodijelio je naziv "titan" elementu 1797. godine. U to su vrijeme njegovi francuski kolege, predvođeni prilično autoritativnim kemičarom A.L. Lavoisierom, predložili imenovanje novootkrivenih tvari u skladu s njihovim osnovnim svojstvima. Njemački znanstvenik nije se složio s ovim pristupom; on je sasvim razumno vjerovao da je u fazi otkrića prilično teško odrediti sve karakteristike svojstvene tvari i odražavati ih u imenu. Međutim, treba priznati da izraz koji je intuitivno odabrao Klaproth u potpunosti odgovara metalu - to su više puta naglasili moderni znanstvenici. Postoje dvije glavne teorije o podrijetlu imena titan. Metal je mogao biti označen na ovaj način u čast vilenjačke kraljice Titanije (lika iz njemačke mitologije). Ovo ime simbolizira i lakoću i snagu tvari. Većina znanstvenika sklona je korištenju verzije starogrčke mitologije, u kojoj su moćni sinovi božice zemlje Geje nazivani titanima. Ovu verziju podupire i naziv prethodno otkrivenog elementa - uran.

Biti u prirodi

Od metala koji su tehnički vrijedni za ljude, titan je na četvrtom mjestu po zastupljenosti u zemljinoj kori. Visok postotak u prirodi imaju samo željezo, magnezij i aluminij. Najveći sadržaj titana zabilježen je u bazaltnoj ljusci, nešto manji u granitnom sloju. U morskoj vodi sadržaj ove tvari je nizak - oko 0,001 mg/l. Kemijski element titan je prilično aktivan, pa ga je nemoguće pronaći u čistom obliku. Najčešće je prisutan u spojevima s kisikom, a ima valenciju četiri. Broj minerala koji sadrže titan varira od 63 do 75 (u različitim izvorima), dok u sadašnjoj fazi istraživanja znanstvenici nastavljaju otkrivati ​​nove oblike njegovih spojeva. Za praktičnu upotrebu od najveće važnosti su sljedeći minerali:

1. Ilmenit (FeTiO 3).
2. Rutil (TiO 2).
3. Titanit (CaTiSiO 5).
4. Perovskit (CaTiO 3).
5. Titanomagnetit (FeTiO 3 + Fe 3 O 4) itd.

Sve postojeće rude koje sadrže titan dijele se na placer i bazične rude. Ovaj element je slab migrant; može putovati samo u obliku slomljenog kamenja ili kretanja muljevitih stijena na dnu. U biosferi se najveća količina titana nalazi u algama. U predstavnicima kopnene faune, element se nakuplja u rožnatim tkivima i kosi. Ljudsko tijelo karakterizira prisutnost titana u slezeni, nadbubrežnim žlijezdama, placenti i štitnoj žlijezdi.

Fizička svojstva

Titan je obojeni metal koji ima srebrno-bijelu boju i izgleda kao čelik. Na temperaturi od 0 0 C gustoća mu je 4,517 g/cm 3 . Tvar ima nisku specifičnu težinu, što je tipično za alkalijske metale (kadmij, natrij, litij, cezij). Što se tiče gustoće, titan zauzima međupoložaj između željeza i aluminija, dok su njegova svojstva veća od karakteristika oba elementa. Glavna svojstva metala koja se uzimaju u obzir pri određivanju opsega njihove primjene su tvrdoća. Titan je 12 puta jači od aluminija, 4 puta od željeza i bakra, ali je puno lakši. Njegova plastičnost i granica razvlačenja omogućuju mu obradu na niskim i visokim temperaturama, kao što je slučaj s drugim metalima, tj. metodama zakivanja, kovanja, zavarivanja i valjanja. Posebnost titana je njegova niska toplinska i električna vodljivost, a ta se svojstva zadržavaju i na povišenim temperaturama, do 500 0 C. Titan je u magnetskom polju paramagnetski element, ne privlači se kao željezo i ne istiskuje se poput bakra. Jedinstvena je vrlo visoka učinkovitost protiv korozije u agresivnom okruženju i pod mehaničkim opterećenjem. Više od 10 godina izloženosti morskoj vodi nije promijenilo izgled i sastav titanske ploče. U tom bi slučaju željezo bilo potpuno uništeno korozijom.

Termodinamička svojstva titana

1. Gustoća (u normalnim uvjetima) je 4,54 g/cm 3 .
2. Atomski broj - 22.
3. Skupina metala - vatrostalni, lagani.
4. Atomska masa titana je 47,0.
5. Vrelište (0 C) - 3260.
6. Molarni volumen cm 3 /mol - 10,6.
7. Talište titana (0 C) je 1668.
8. Specifična toplina isparavanja (kJ/mol) - 422,6.
9. Električni otpor (pri 20 0 C) Ohm*cm*10 -6 - 45.

Kemijska svojstva

Povećana otpornost elementa na koroziju objašnjava se stvaranjem malog oksidnog filma na površini. Sprječava (u normalnim uvjetima) plinove (kisik, vodik) koji se nalaze u okolnoj atmosferi elementa kao što je metalni titan. Svojstva mu se mijenjaju pod utjecajem temperature. Kada se poveća na 600 0 C, dolazi do reakcije s kisikom, što rezultira stvaranjem titanijevog oksida (TiO 2). U slučaju apsorpcije atmosferskih plinova nastaju krti spojevi koji nemaju praktičnu primjenu, zbog čega se zavarivanje i taljenje titana provodi u uvjetima vakuuma. Reverzibilna reakcija je proces otapanja vodika u metalu; javlja se aktivnije s povećanjem temperature (od 400 0 C i više). Titan, posebno njegove male čestice (tanka ploča ili žica), izgaraju u atmosferi dušika. Kemijska reakcija moguća je samo na temperaturi od 700 0 C, pri čemu nastaje TiN nitrid. S mnogim metalima stvara legure visoke tvrdoće i često je legirajući element. Reagira s halogenima (krom, brom, jod) samo u prisutnosti katalizatora (visoka temperatura) i podložan interakciji sa suhom tvari. U tom slučaju nastaju vrlo tvrde, vatrostalne legure. Titan nije kemijski aktivan s otopinama većine lužina i kiselina, s izuzetkom koncentrirane sumporne kiseline (s produljenim vrenjem), fluorovodične kiseline i vrućih organskih kiselina (mravlja kiselina, oksalna kiselina).

Mjesto rođenja

U prirodi su najčešće rude ilmenita - njihove se rezerve procjenjuju na 800 milijuna tona. Naslage rutilnih naslaga znatno su skromnije, no ukupni bi volumen – uz zadržavanje rasta proizvodnje – trebao osigurati čovječanstvu metal kakav je titan za sljedećih 120 godina. Cijena gotovog proizvoda ovisit će o potražnji i povećanju razine obradivosti proizvodnje, ali u prosjeku varira u rasponu od 1200 do 1800 rubalja/kg. U uvjetima stalnog tehničkog usavršavanja, troškovi svih proizvodnih procesa značajno su smanjeni njihovom pravovremenom modernizacijom. Kina i Rusija imaju najveće rezerve; Japan, Južna Afrika, Australija, Kazahstan, Indija, Južna Koreja, Ukrajina i Cejlon također imaju baze mineralnih resursa. Ležišta se razlikuju po obujmu proizvodnje i postotku titana u rudi, geološka istraživanja su u tijeku, što omogućuje pretpostavku smanjenja tržišne vrijednosti metala i njegove šire upotrebe. Rusija je daleko najveći proizvođač titana.

Priznanica

Za proizvodnju titana najčešće se koristi titanov dioksid koji sadrži minimalnu količinu nečistoća. Dobiva se obogaćivanjem koncentrata ilmenita ili rutilnih ruda. U elektrolučnoj peći ruda se toplinski obrađuje, što je popraćeno odvajanjem željeza i stvaranjem troske koja sadrži titanijev oksid. Metoda sumporne kiseline ili klorida koristi se za obradu frakcije bez željeza. Titanijev oksid je sivi prah (vidi sliku). Metalni titan dobiva se njegovom postupnom preradom.

Prva faza je proces sinteriranja troske s koksom i izlaganje parama klora. Rezultirajući TiCl 4 reducira se magnezijem ili natrijem kada se izloži temperaturi od 850 0 C. Titanska spužva (porozna stopljena masa) dobivena kao rezultat kemijske reakcije se pročišćava ili topi u ingote. Ovisno o daljnjem smjeru uporabe nastaje legura ili čisti metal (nečistoće se uklanjaju zagrijavanjem na 1000 0 C). Za proizvodnju tvari s udjelom nečistoća od 0,01% koristi se jodidna metoda. Temelji se na procesu isparavanja njegovih para iz titanijske spužve prethodno obrađene halogenom.

Područja primjene

Talište titana je prilično visoko, što je, s obzirom na lakoću metala, neprocjenjiva prednost korištenja kao konstrukcijskog materijala. Stoga najveću primjenu nalazi u brodogradnji, zrakoplovnoj industriji, raketnoj i kemijskoj proizvodnji. Titan se često koristi kao aditiv za legiranje u raznim legurama koje imaju povećanu tvrdoću i otpornost na toplinu. Visoka antikorozivna svojstva i sposobnost da izdrže većinu agresivnih okruženja čine ovaj metal nezamjenjivim za kemijsku industriju. Od titana (njegove legure) izrađuju se cjevovodi, spremnici, zaporni ventili i filtri koji se koriste u destilaciji i transportu kiselina i drugih kemijski aktivnih tvari. Tražen je pri stvaranju uređaja koji rade na povišenim temperaturama. Spojevi titana koriste se za izradu izdržljivih alata za rezanje, boja, plastike i papira, kirurških instrumenata, implantata, nakita, materijala za završnu obradu i koriste se u prehrambenoj industriji. Sve pravce je teško opisati. Moderna medicina često koristi metalni titan zbog potpune biološke sigurnosti. Cijena je jedini faktor koji za sada utječe na širinu primjene ovog elementa. Pošteno je reći da je titan materijal budućnosti, proučavanjem kojeg će čovječanstvo prijeći na novu fazu razvoja.

Povijest otkrića titana nepredvidiv i vrlo uzbudljiv. Što mislite tko je otkrio titan? Mogućnosti:

1. znanstvenica.
2. Iskusni mineralog.
3. Šumar.
4. Svećenik.

Titan je otvorio i pronašao britanski svećenik 1791. u dolini Menaquin (lokacija prikazana dolje na Google karti):

Kako je svećenik William Gregor otkrio titan?

Mineralogija nije bila pastorova profesija. Bilo je to više kao hobi, strast. Otkriće titana veliki je uspjeh i najistaknutiji čin u Gregorovu životu. Titan je dobio zahvaljujući tamnom pijesku, koji je otkrio u blizini lokalnog mosta u dolini Menakin. Gregor se zainteresirao za magnetizam pijeska, sličan antracitu, te je odlučio provesti eksperiment na nalazu u svom mini laboratoriju.
Svećenik je uzorak pronađenog pijeska uronio u solnu kiselinu. Kao rezultat toga, svijetli dio uzorka se otopio i ostao je samo tamni pijesak. Zatim je William dodao sumpornu kiselinu u pijesak, koja je otopila ostatak uzorka. Odlučivši nastaviti pokus, Gregor je zagrijao otopinu i ona se počela zamućivati. Rezultat je bio nešto poput vapnenog mlijeka:

Gregor je bio iznenađen nijansom ovjesa, ali nedovoljno da bi izvukao hrabre zaključke o otkriću novog elementa Ti. Odlučio je dodati još kiseline H2SO4, ali zamućenje nije nestalo. Zatim je pastor nastavio zagrijavati suspenziju dok tekućina potpuno ne ispari. Na njegovom mjestu bio je bijeli prah:

Tada je William Gregor odlučio da ima posla s njemu nepoznatom vrstom vapna. Odmah se predomislio nakon kalciniranja praha (zagrijavanje na 400 stupnjeva Celzijusa i više) - tvar je požutjela. Kako nije mogao identificirati otkriće, pozvao je u pomoć svog prijatelja koji se, za razliku od župnika, profesionalno bavio mineralogijom. Njegov prijatelj, znanstvenik Hawkins, potvrdio je otkriće - ovo novi element!
Zatim je župnik podnio zahtjev za otvaranje elementa. V " Physical Journal"Pronađenu stijenu nazvao je "menakanit", ekstrahirani oksid" menakin" Ali sam element tada nije dobio ime...
U čast otkrića titana u travnju 2002. postavljena je ploča na mjestu u blizini mosta gdje je William Gregor pronašao "čudan" tamni pijesak. Kasnije je svećenik odlučio dublje zaroniti u proučavanje minerala i otvorio vlastito Geološko društvo u svom rodnom gradu Cornwallu. Također je pronašao titan u tibetanskom korundu i kositar u svom rodnom okrugu.
Spomen ploča:

Tko je dao ime metalnom Titanu?

Martin Heinrich Klaproth skeptično prihvatio članak iz "Physical Journala" o otkriću menakina. Puno toga se tada otkrilo. Znanstvenik je sam otkrio Uran I Cirkonij! Odlučio je u praksi provjeriti istinitost svećenikovih riječi. Tijekom moje potrage, otkrio sam određeni "mađarski crveni Schorl" i odlučio ga raščlaniti na njegove elemente. Kao rezultat toga, dobio sam bijeli prah sličan Gregorovskom. Nakon usporedbe gustoća pokazalo se da se radi o istoj tvari.

Svećenik i ugledni znanstvenik otkrili su isti mineral - to nije bio menakin ili scherl, već rutil. Stijena u kojoj je Gregor pronašao crni pijesak sada se zove ilmenit. Klaproth je znao da je pastor prvi otkrio dioksid i nije tvrdio da je otkriće (pogotovo jer je već otkrio uran i cirkonij). No, znanstvena zajednica više je prihvatila napore znanstvenika nego svećenika. Sada se vjeruje da su i Gregor i Klaproth bili podjednako uključeni i otkrili Titan "zajedno" 1791. (iako je pastor to učinio prvi).

Zašto je titan tako nazvan?

U 18. stoljeću veliki utjecaj imala je francuska škola kemičara Lavoisiera. Prema načelima škole, novi elementi su imenovani prema njihovim ključnim karakteristikama. Prema tom principu nazvali su kisik (koji stvara zrak), vodik (koji stvara voda) i dušik ("beživotni"). Ali Klaproth je bio kritičan prema ovom Lavoisierovom principu, iako je podržavao njegova druga učenja. Odlučio je slijediti vlastiti princip: Martin je elemente nazivao mitskim imenima, planetima i drugim imenima koja nisu bila povezana sa svojstvima tvari.
Heinrich Klaproth nazvao je element ekstrahiran iz rutila Titan. u čast prvih stanovnika planete Zemlje. Titan Prometej dao je ljudima vatru, a otkriveni metal titanij sada zrakoplovstvu, brodogradnji i raketarstvu daje sirovine za nova otkrića!

Titan nije Saturnov satelit. Metal. U svjetlu nedavnih događaja, tema je malo skliska.

I tako, titan

Titan je magarac. Sve probleme, nedostatke i ostale ostavštine prošlosti naše mineralno-sirovinske baze mogli bismo ilustrirati jednom mineralnom sirovinom - titanom.

Ali po redu.

Rezerve titana u Ruskoj Federaciji kreću se od 570 do 640 megatona (više imaju samo Kinezi). Zašto toliki rast? Saznajte dalje.

Ekstrakcija titanovog koncentrata. Otprilike 130 kilotona, od čega većinu izvozimo.

Zašto su svi najveći brojevi približni?

Jer titan se ovdje posebno ne vadi. Kao ovo. Samo kao pridružena komponenta i dio je preuzet iz objekata za koje nije niti izračunata bilanca titana.

Na primjer, 2011. povećali smo SME za titan jednostavno izračunavanjem rezervi u Rasvumchorru (mrzim ugro-finske ljude zbog takvih naziva) i, ups, +6 megatona.

Kao i uvijek, imali smo sreće s raspodjelom rezervi i kvalitetom ruda. 50% našeg titana nalazi se u naftno-titanskom polju Yarega (Komi) u takozvanim naftnim pješčenjacima s leukoksenom. Na sličnoj lokaciji u Kanadi (Athabasca) proizvodnja još nije započela. Naše Yaregskoye navedeno je kao priprema za razvoj, ali još je 100 godina udaljeno od toga. Jer tehnološki je to tako komplicirano. Ukratko, da ne pustimo misli ovdje divljati, 97% naših rezervi leži u neiskorištenom fondu.

Zabavljajmo se dalje: ako govorimo o titanu kao metalu, onda je nakon koncentrata TiO2 (po čijoj proizvodnji nismo ni u prvih deset) na redu spužvasti titan, tu smo već treći. časni. A onda - čisto betonski ingoti od titana. I, gle čuda, Rusija je lider u proizvodnji titana! Mi smo poput jebenog usisavača koji jede titanijske sirovine iz cijelog svijeta - Ukrajine, Australije, Mozambika, Kine, čak i Sierra Leonea...

Postoji još jedna upotreba titana za koju ne znaju svi. Pa, ako poznajete hipsterske sapunare ili ženu inspiriranu ovim hobijem, onda da. Titanijev dioksid- bijeli pigment koji se koristi u kozmetici, ali iu bojama, lakovima itd. i tako dalje. Da, da, sapun je tako mutno blijed upravo zbog toga. Koja je razlika između pigmenta TiO2 i industrijskog TiO2? Znam da je Rusija prodavala oko 230 kilotona godišnje, neto uvoz. Ali...

"Krysma Titan" u gradu Armyansk dizajniran je samo za ovu svrhu. Istina, radio je na čisto ukrajinskim sirovinama. Ovo je sranje.

PS: desno su moji prethodni postovi o rezervatima u Rusiji. Početnicima preporučam započeti čitanje s.