Titan - bu. Metall titan Titan rudasini qaerdan qazib olish kerak

Titan dastlab 1791 yilda uni kashf etgan britaniyalik kimyogari Uilyam Gregor tomonidan "gregorit" deb nomlangan. Keyinchalik titan 1793 yilda nemis kimyogari M. X. Klaprot tomonidan mustaqil ravishda kashf etilgan. U uni yunon mifologiyasi titanlari sharafiga titan deb atadi - "tabiiy kuchning timsoli". Faqat 1797 yilda Klaprot o'zining titanining Gregor tomonidan ilgari kashf etilgan element ekanligini aniqladi.

Xususiyatlari va xususiyatlari

Titan - Ti belgisi va atom raqami 22 bo'lgan kimyoviy element. Bu kumushrang rangga ega, zichligi past va yuqori quvvatga ega yorqin metalldir. Dengiz suvi va xlordagi korroziyaga chidamli.

Element paydo bo'ladi bir qator foydali qazilma konlarida, asosan, rutil va ilmenitlar yer qobig'i va litosferada keng tarqalgan.

Titan kuchli engil qotishmalarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Metallning ikkita eng foydali xususiyati korroziyaga chidamlilik va uning qattiqlik va zichlik nisbati, har qanday metall elementning eng yuqori ko'rsatkichidir. O'zining qotishmagan holatida bu metall ba'zi po'latlar kabi kuchli, ammo kamroq zichlikka ega.

Metallning fizik xususiyatlari

Bu bardoshli metalldir past zichlikli, juda plastik (ayniqsa, kislorodsiz muhitda), yorqin va metalloid oq. 1650 °C (yoki 3000 °F) dan yuqori bo'lgan nisbatan yuqori erish nuqtasi uni o'tga chidamli metall sifatida foydali qiladi. Bu paramagnit va juda past elektr va issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.

Mohs shkalasi bo'yicha titanning qattiqligi 6. Ushbu ko'rsatkichga ko'ra, u qotib qolgan po'lat va volframdan biroz pastroq.

Savdoda sof (99,2%) titanium taxminan 434 MPa ni tashkil etadi, bu umumiy past po'lat qotishmalariga o'xshaydi, ammo titan ancha engilroq.

Titanning kimyoviy xossalari

Alyuminiy va magniy kabi titan va uning qotishmalari havo ta'sirida darhol oksidlanadi. Atrof-muhit haroratida suv va havo bilan sekin reaksiyaga kirishadi, chunki u passiv oksidli qoplama hosil qiladi, bu quyma metallni keyingi oksidlanishdan himoya qiladi.

Atmosfera passivatsiyasi titanga platinaga deyarli teng keladigan mukammal korroziyaga chidamliligini beradi. Titan suyultirilgan sulfat va xlorid kislotalar, xlorid eritmalari va ko'pgina organik kislotalarning hujumiga qarshi tura oladi.

Titan sof azotda yonib, 800 ° C (1470 ° F) da titanium nitridi hosil qilish uchun reaksiyaga kirishadigan kam sonli elementlardan biridir. Kislorod, azot va boshqa ba'zi gazlar bilan yuqori reaktivligi tufayli titan filamentlari titaniumli sublimatsiya nasoslarida ushbu gazlar uchun absorber sifatida ishlatiladi. Ushbu nasoslar arzon va ishonchli tarzda ultra yuqori vakuumli tizimlarda juda past bosim hosil qiladi.

Keng tarqalgan titan o'z ichiga olgan minerallar anataza, brukit, ilmenit, perovskit, rutil va titanit (sfen). Ushbu minerallardan faqat rutil va ilmenit iqtisodiy ahamiyatga ega, ammo ularni yuqori konsentratsiyalarda ham topish qiyin.

Titan meteoritlarda topilgan va sirt harorati 3200 ° C (5790 ° F) bo'lgan Quyosh va M tipidagi yulduzlarda topilgan.

Hozirgi vaqtda ma'lum bo'lgan turli xil rudalardan titanni olish usullari ko'p mehnat talab qiladi va qimmat.

Ishlab chiqarish va ishlab chiqarish

Hozirgi vaqtda titan va titanium qotishmalarining 50 ga yaqin navlari ishlab chiqilgan va qo'llanilgan. Bugungi kunda titaniumli metall va qotishmalarning 31 klassi tan olingan, ulardan 1-4 sinflari tijorat jihatdan toza (qotishtirilmagan). Ular kislorod miqdoriga qarab, 1-sinf eng egiluvchan (0,18% kislorod bilan eng past kuchlanish) va 4-sinf eng kam egiluvchan (0,40% kislorod bilan eng yuqori kuchlanish) bilan farqlanadi.

Qolgan sinflar qotishmalar bo'lib, ularning har biri o'ziga xos xususiyatlarga ega:

• plastik;
• kuch;
• qattiqlik;
• elektr qarshilik;
• maxsus korroziyaga chidamlilik va ularning birikmalari.

Ushbu spetsifikatsiyalarga qo'shimcha ravishda, titanium qotishmalari aerokosmik va harbiy spetsifikatsiyalar (SAE-AMS, MIL-T), ISO standartlari va mamlakatga xos spetsifikatsiyalar, shuningdek, aerokosmik, harbiy, tibbiy va sanoat uchun oxirgi foydalanuvchi talablariga javob berish uchun ishlab chiqariladi. ilovalar.

Tijorat nuqtai nazaridan sof tekis mahsulot (choyshab, plita) osongina shakllantirilishi mumkin, ammo ishlov berishda metallning "xotirasi" va orqaga qaytish tendentsiyasi mavjudligini hisobga olish kerak. Bu, ayniqsa, ba'zi yuqori quvvatli qotishmalar uchun to'g'ri keladi.

Titan ko'pincha qotishmalarni tayyorlash uchun ishlatiladi:

• alyuminiy bilan;
• vanadiy bilan;
• mis bilan (qattiqlashtirish uchun);
• temir bilan;
• marganets bilan;
• molibden va boshqa metallar bilan.

Foydalanish sohalari

Plitalar, plastinka, novda, sim va quyma shakldagi titanium qotishmalari sanoat, aerokosmik, rekreatsion va rivojlanayotgan bozorlarda qo'llaniladi. Titan kukuni pirotexnikada yorqin yonuvchi zarrachalar manbai sifatida ishlatiladi.

Titan qotishmalari yuqori cho'zilish kuchi va zichlik nisbati, yuqori korroziyaga chidamliligi, charchoqqa chidamliligi, yuqori yorilishga chidamliligi va o'rtacha yuqori haroratga bardosh berish qobiliyatiga ega bo'lgani uchun ular samolyotlarda, zirhlarda, dengiz kemalarida, kosmik kemalarda va raketalarda qo'llaniladi.

Ushbu ilovalar uchun titan alyuminiy, tsirkonyum, nikel, vanadiy va boshqa elementlar bilan qotishma bo'lib, turli xil tarkibiy qismlarni, shu jumladan muhim tarkibiy qismlarni, xavfsizlik devorlarini, qo'nish moslamalarini, egzoz quvurlarini (vertolyotlar) va gidravlik tizimlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Aslida, ishlab chiqarilgan titan metallining taxminan uchdan ikki qismi samolyot dvigatellari va ramkalarida ishlatiladi.

Titan qotishmalari dengiz suvi korroziyasiga chidamli bo'lganligi sababli ular pervanel vallari, issiqlik almashinuvchi qurilmalari va boshqalar uchun ishlatiladi. Bu qotishmalar fan va harbiylar uchun okean kuzatuvi va monitoringi qurilmalarining korpuslari va komponentlarida qo'llaniladi.

Maxsus qotishmalar yuqori mustahkamligi uchun neft va gaz quduqlarida va nikel gidrometallurgiyada qo'llaniladi. Pulpa va qog'oz sanoati natriy gipoxlorit yoki nam xlor gazi (oqartirishda) kabi agressiv muhitga ta'sir qiladigan texnologik uskunalarda titandan foydalanadi. Boshqa ilovalar ultratovushli payvandlash, to'lqinli lehimlashni o'z ichiga oladi.

Bundan tashqari, ushbu qotishmalar avtomobilsozlikda, ayniqsa avtomobil va mototsikl poygalarida qo'llaniladi, bu erda past og'irlik, yuqori kuch va qattiqlik zarur.

Titan ko'plab sport buyumlarida qo'llaniladi: tennis raketkalari, golf klublari, lakros shaftlari; kriket, xokkey, lakros va futbol dubulg'alari, shuningdek, velosiped ramkalari va komponentlari.

Chidamliligi tufayli titan dizaynerlik zargarlik buyumlari (ayniqsa, titaniumli uzuklar) uchun ko'proq mashhur bo'ldi. Uning harakatsizligi uni allergiyasi bo'lgan odamlar yoki basseyn kabi muhitda zargarlik buyumlarini kiyadiganlar uchun yaxshi tanlov qiladi. Titan, shuningdek, 24 karat oltin sifatida sotilishi mumkin bo'lgan qotishma ishlab chiqarish uchun oltin bilan qotishtiriladi, chunki qotishma 1% Ti pastroq navni talab qilish uchun etarli emas. Olingan qotishma taxminan 14 karat oltinning qattiqligi va sof 24 karat oltindan kuchliroqdir.

Ehtiyot choralari

Titan hatto katta dozalarda ham toksik emas. Kukun yoki metall to'ldirish shaklida bo'ladimi, u jiddiy yong'in xavfini va havoda qizdirilsa, portlash xavfini keltirib chiqaradi.

Titan qotishmalarining xususiyatlari va qo'llanilishi

Quyida sinflarga bo'lingan eng keng tarqalgan titanium qotishmalarining umumiy ko'rinishi, ularning xususiyatlari, afzalliklari va sanoat qo'llanilishi.

7-sinf

7-sinf mexanik va fizik jihatdan 2-darajali sof titanga teng, oraliq element palladiy qo'shilishi bundan mustasno, uni qotishma qiladi. U mukammal payvandlanish va elastiklikka ega, bu turdagi barcha qotishmalarning eng korroziyaga chidamliligi.

7-sinf kimyoviy jarayonlar va asbob-uskunalar komponentlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladi.

11-sinf

11-sinf 1-sinfga juda o'xshaydi, korroziyaga chidamliligini yaxshilash uchun palladiy qo'shilishi bundan mustasno, uni qotishma qiladi.

Boshqa foydali xususiyatlar optimal egiluvchanlik, mustahkamlik, qattiqlik va mukammal payvandlanish qobiliyatini o'z ichiga oladi. Ushbu qotishma ayniqsa korroziya muammosi bo'lgan ilovalarda ishlatilishi mumkin:

• kimyoviy tozalash;
• xloratlar ishlab chiqarish;
• tuzsizlantirish;
• dengiz ilovalari.

Ti 6Al-4V, 5-sinf

Ti 6Al-4V qotishmasi yoki 5-sinf titan eng ko'p ishlatiladi. Bu butun dunyo bo'ylab umumiy titan iste'molining 50% ni tashkil qiladi.

Foydalanish qulayligi uning ko'plab afzalliklarida yotadi. Ti 6Al-4V quvvatini oshirish uchun issiqlik bilan ishlov berish mumkin. Ushbu qotishma past og'irlik bilan yuqori quvvatga ega.

Bu foydalanish uchun eng yaxshi qotishma bir qancha sohalarda, masalan, aerokosmik, tibbiyot, dengiz va kimyoviy qayta ishlash sanoati. U yaratish uchun ishlatilishi mumkin:

• samolyot turbinalari;
• dvigatel komponentlari;
• samolyot konstruktiv elementlari;
• aerokosmik mahkamlagichlar;
• yuqori samarali avtomatik qismlar;
• sport jihozlari.

Ti 6AL-4V ELI, 23-sinf

23-sinf - jarrohlik titanium. Ti 6AL-4V ELI qotishmasi yoki 23-sinf Ti 6Al-4V ning yuqori tozalikdagi versiyasidir. U rulonlardan, iplardan, simlardan yoki tekis simlardan tayyorlanishi mumkin. Bu yuqori quvvat, past og'irlik, yaxshi korroziyaga chidamlilik va yuqori qattiqlik kombinatsiyasi talab qilinadigan har qanday vaziyat uchun eng yaxshi tanlovdir. U mukammal zarar qarshiligiga ega.

U bio-uyg'unligi, yaxshi charchoqqa chidamliligi tufayli implantatsiya qilinadigan komponentlar kabi biomedikal ilovalarda qo'llanilishi mumkin. Bundan tashqari, quyidagi tuzilmalarni yaratish uchun jarrohlik muolajalarida ham foydalanish mumkin:

• ortopedik pinlar va vintlar;
• ligature qisqichlari;
• jarrohlik shtapellari;
• buloqlar;
• ortodontik asboblar;
• kriyojenik tomirlar;
• suyaklarni mahkamlash moslamalari.

12-sinf

12-darajali titanium yuqori sifatli payvandlash qobiliyatiga ega. Bu yuqori haroratlarda yaxshi quvvatni ta'minlaydigan yuqori quvvatli qotishma. 12-sinf titanium 300 seriyali zanglamaydigan po'latlarga o'xshash xususiyatlarga ega.

Turli xil shakllarda shakllantirilishi uni ko'plab ilovalarda foydali qiladi. Qotishmaning yuqori korroziyaga chidamliligi ham uni uskunalar ishlab chiqarish uchun bebaho qiladi. 12-sinf quyidagi sohalarda qo'llanilishi mumkin:

• issiqlik almashinuvchilari;
• gidrometallurgik qo'llanmalar;
• yuqori haroratlarda kimyoviy ishlab chiqarish;
• dengiz va havo komponentlari.

Ti 5Al-2,5Sn

Ti 5Al-2.5Sn - qarshilik bilan yaxshi payvandlanishni ta'minlay oladigan qotishma. Bundan tashqari, yuqori harorat barqarorligi va yuqori quvvatga ega.

Ti 5Al-2.5Sn asosan aviatsiya sohasida, shuningdek, kriogenik dasturlarda qo'llaniladi.

Keling, yomg'irdan boshlaylik. Aniqlanishicha, Titandagi bulutlar asosan metan va kamroq miqdorda etan bilan ifodalangan organik birikmalar - bikarbonatlardan iborat. Propan va ammiak oz miqdorda mavjud**, asetilen, shuningdek, suv muzi. Bulutlar metan va etan yomg'irining manbalari hisoblanadi**. Eng ko'p bulutlar Titanning shimoliy va janubiy qutb mintaqalarida to'plangan. Shimolda, odatda, bu doimiy bulutlar zonasi bo'lib, u Titanni 62 ° N kenglikgacha "ko'rpa" bilan qoplaydi.

Bundan tashqari, olimlar metan, etan va propanning "er osti" rezervuarlari mavjudligi to'g'risida dalillarga ega bo'lishdi, ular geyzerlar va ozuqa daryolari ko'rinishida yuzaga chiqadi. Titandagi daryolar va dengizlar ham quyidagilardan iboratmetan va etan.
Shunday qilib, Titanda moddalarning aylanishi doimo sodir bo'ladi: chuqurlikdan gaz va suyuqlikning otilishi, yomg'ir yoki qor ko'rinishidagi yog'ingarchilik, moddalarning cho'kindi va bug'lanishi. Bu jarayon Yerda sodir bo'ladigan jarayonga o'xshaydi, faqat bizning sayyoramizda suv aylanishda, Titanda esa uglevodorodlar ishtirok etadi. Bu rostmi, Titanda ham suv ko'p miqdorda topilgan - suv muzining cho'kindilari va "kriovulkanik" deb ataladigan o'ta qizib ketgan muz oqimi yoki suyuq suv va ammiak aralashmasi shaklida. Arizona va Nant universiteti olimlarining fikricha, Titan yuzasi ostida ammiak erigan suyuq suv okeani bo‘lishi mumkin.
E Titan sirtining uni Yerga yaqinlashtiradigan yana bir xususiyati ko'pincha bir-biri bilan kesishadigan turli xil relyefli hududlarni chegaralovchi kengaytirilgan chiziqlar va chiziqli zonalardir.
Mutaxassislarning fikriga ko'ra, ular suv va gidrokarbonatli muz aralashmasidan iborat bu sayyora qobig'idagi yoriqlarni ifodalaydi. Bundan tashqari, Titan yuzasida diametri 30 km bo'lgan vulqonga juda o'xshash tuzilma topildi, undan lava oqimlari oqadi - muz yoki suyuq suv va ammiak aralashmasi, diametri 30 km bo'lgan vulqon kalderasi. 180 km, vulqon kalderalaridiametri 20-30 km va uzunligi 200 km dan ortiq muz yoki suyuq suv va ammiak aralashmasidan iborat lava oqimlari.
Shunday qilib, Titan -u har tomonlama faol sayyoradir , bilan tavsiflanadi:
- bulutlarning paydo bo'lishi va tashishida, yog'ingarchilik (yomg'ir va ehtimol qor) va ob-havo o'zgarishida namoyon bo'ladigan atmosfera sirkulyatsiyasi;
- yoriqlar va kriolit vulkanizmining shakllanishida namoyon bo'lgan endogen (chuqur) faoliyat;
- tog' jinslarining parchalanishi va cho'kishida namoyon bo'ladigan ekzogen (er usti) faollik.
Hozirda sanab o'tilgan uchta faoliyat turi bir vaqtning o'zida faqat Yer va Titanda kuzatiladi.

Quyosh tizimining boshqa sayyoralarida bo'lgani kabi, diametri 40 dan 80 km gacha bo'lgan bir nechta (ishonchli ravishda ikkita - Xa va Sinlap) meteorit kraterlari va diametri taxminan 450 km bo'lgan bitta ulkan halqali tuzilma Circus Maximum yoki Mernva deb nomlangan. Titan. Bu qadimiy meteorit krateri - halqasimon tog‘ tizmalari bilan chegaralangan suv havzasi bo‘lib ko‘rinadi, u o‘nlab kilometrlik asteroid yoki kometa Titan bilan to‘qnashganda hosil bo‘lgan. Titan yuzasida topilgan kam sonli meteorit kraterlari hozirgi vaqtda shakllanishda davom etayotgan sirtining yoshligini ko'rsatadi.

Titan yashaydimi?

Bir qarashda, Titan yuzasida -180°C harorat hukmronlik qilayotgani bu sayyoradagi hayot haqida o'ylashga ham imkon bermayotgandek tuyulishi mumkin. Lekin bu o'z nuqtai nazaridan qulayroq sharoitlarda yashashga odatlangan yerliklarning fikrida. "Yo'q, bunday sovuqda hayot mumkin emas", deb aytishimiz mumkin 99,9%.
Lekin shundaymi? Axir tabiatda hech narsa tasodifan sodir bo'lmaydi. Har qanday yashash uchun mo'ljallangan dunyoda yomg'ir erni sug'orib, daryolarni to'ldirishi mumkin; daryolar, ko'llar va dengizlar - suyuqlik manbai va dengiz turmush tarzini olib boradigan organizmlar uchun yashash joyi bo'lib xizmat qiladi. Tekisliklar va tog'lar turli quruqlik organizmlari uchun yashash joylari bo'lishi kerak.
Ma'lumki, Yerdagi barcha tirik mavjudotlar asosan suvdan iborat. Turli organizmlarda suv miqdori 50-75% (quruqlik o'simliklari), 60-65% (quruqlikdagi umurtqalilar), 80-99% (baliq va dengiz hayvonlari va o'simliklari) ni tashkil qiladi. Agar Titan aholisi, agar ular, albatta, mavjud bo'lsa, 50 yoki 99% suyuq metan yoki etandan, qolgan 50 yoki 1% esa bunday past haroratlarga bardosh beradigan ba'zi materiallardan iborat bo'lsa-chi? Bu holda, ular mustahkam skeletga egami, masalan, kremniydan yasalganmi yoki ular jelga o'xshash jonzotlarmi (darvoqe, Yerdagi meduzalar oziq-ovqat sifatida azotdan foydalanadi) noma'lum. Qanday bo'lmasin, Titanda organizmlar va ular uchun oziq-ovqat yaratish uchun etarli miqdorda organik moddalar mavjud. Bu hayotning rivojlanishi uchun zarur shart-sharoitlar mavjudligini anglatadi. Xo'sh, hayotning o'zi-chi?..
Bir narsa aniq: agar Titanda hayot mavjud bo'lsa, u bilan bog'lanish qiyin bo'lgan boshqa hayot bo'ladi.

Men NASA va ECA ga fotosuratlardan foydalanish imkoniyati uchun samimiy minnatdorchiligimni bildiraman

Titanda hayotning mavjudligi haqidagi gipoteza ko'plab olimlarning ishlarida tasdiqlangan. NASAning Ames tadqiqot markazidan Kristofer Makkey, Strasburgdagi Xalqaro kosmik universitetidan Xezer Smit, Vashington shtat universitetidan Dirk Shulze-Makuxa, Denver tabiat muzeyidan Devid Grinspun va boshqa tadqiqotchilar Titan atmosferasida metan miqdori shunchalik yuqori ekanligiga ishonishadi. tasodifiy emas. Aslida, sayyora yuzasiga yetib boradigan quyosh nurlari metan molekulalarini yo'q qilishi kerak va uni doimiy ravishda to'ldirib turmasa, Titanda mavjud bo'lgan barcha atmosfera metanlari 10-20 million yil ichida yo'q qilinishi kerak edi. Ushbu gazning mumkin bo'lgan manbalari Titanda sodir bo'lgan vulqon faolligi va u erda mavjud bo'lgan hayot bo'lishi mumkin. Titanda hayot mavjudligi ehtimoli uning atmosferasining pastki qismida vodorod miqdorining pasayishi bilan tasdiqlangan ko'rinadi. Kristofer Makkeyning fikricha, bu uning tirik organizmlar tomonidan iste'mol qilinishi bilan bog'liq.

Ushbu maqola yozilganidan deyarli 5 yil o'tgach, Titanda hayot mavjudligini ishonchli isbotlaydigan yangi ma'lumotlar olindi. Bu haqda yangiliklarda o'qing

O'qing mening yangi ishim"Titandagi hayot. U qanday?"

Men barchani ushbu materialni sahifalarda muhokama qilishga taklif qilaman

Abadiy, sirli, kosmik - bularning barchasi va boshqa ko'plab epithets turli manbalarda titanga berilgan. Ushbu metallning kashf etilishi tarixi ahamiyatsiz emas edi: bir vaqtning o'zida bir nechta olimlar elementni sof shaklda ajratish ustida ishladilar. Hozirgi kunda fizik, kimyoviy xossalarni o'rganish va uni qo'llash sohalarini aniqlash jarayoni. Titan - kelajak metalli, uning inson hayotidagi o'rni hali aniqlanmagan, bu zamonaviy tadqiqotchilarga ijodkorlik va ilmiy izlanishlar uchun katta imkoniyatlar beradi.

Xarakterli

Kimyoviy element D.I.Mendeleyevning davriy sistemasida Ti belgisi bilan belgilangan. U to'rtinchi davrning IV guruhining ikkilamchi kichik guruhida joylashgan va seriya raqami 22. Titan oq-kumush metall, engil va bardoshli. Atomning elektron konfiguratsiyasi quyidagi tuzilishga ega: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2. Shunga ko'ra, titan bir nechta mumkin bo'lgan oksidlanish darajasiga ega: 2, 3, 4 eng barqaror birikmalarda u tetravalentdir.

Titan - qotishma yoki metall?

Bu savol ko'pchilikni qiziqtiradi. 1910 yilda amerikalik kimyogar Hunter birinchi marta sof titan oldi. Metall tarkibida atigi 1% aralashmalar bor edi, lekin uning miqdori ahamiyatsiz bo'lib chiqdi va uning xususiyatlarini yanada o'rganishga imkon bermadi. Olingan moddaning plastisiyasiga faqat normal sharoitda (xona harorati) yuqori harorat ta'sirida erishildi, namuna juda mo'rt edi; Aslida, olimlar bu elementga qiziqish bildirmadi, chunki uni ishlatish istiqbollari juda noaniq bo'lib tuyuldi. Olish va tadqiq etishdagi qiyinchilik undan foydalanish imkoniyatlarini yanada pasaytirdi. Faqat 1925 yilda Gollandiyadan kelgan kimyogarlar I. de Boer va A. Van Arkel titan metallini olishdi, uning xususiyatlari butun dunyo bo'ylab muhandislar va dizaynerlarning e'tiborini tortdi. Ushbu elementni o'rganish tarixi 1790 yilda boshlanadi, aynan o'sha paytda, parallel ravishda, bir-biridan mustaqil ravishda, ikki olim titanni kimyoviy element sifatida kashf qilishgan. Ularning har biri metallni sof shaklda ajratib ololmaydigan moddaning birikmasini (oksidini) oladi. Titanning kashfiyotchisi ingliz mineralogi monax Uilyam Gregor hisoblanadi. Angliyaning janubi-g'arbiy qismida joylashgan cherkov hududida yosh olim Menakan vodiysining qora qumini o'rganishni boshladi. Natijada titan birikmasi bo'lgan porloq donalar ajralib chiqdi. Shu bilan birga, Germaniyada kimyogar Martin Geynrix Klaproth rutil mineralidan yangi moddani ajratib oldi. 1797 yilda u parallel ravishda ochilgan elementlarning o'xshashligini ham isbotladi. Titan dioksidi ko'p kimyogarlar uchun bir asrdan ko'proq vaqt davomida sir bo'lib kelgan; 20-asrning eng so'nggi texnologiyalari ushbu elementni o'rganish jarayonini sezilarli darajada tezlashtirdi va undan foydalanishning dastlabki yo'nalishlarini aniqladi. Shu bilan birga, qo'llash doirasi doimiy ravishda kengayib bormoqda. Uning ko'lami faqat sof titan kabi moddani olish jarayonining murakkabligi bilan cheklanishi mumkin. Qotishma va metallning narxi ancha yuqori, shuning uchun bugungi kunda u an'anaviy temir va alyuminiy o'rnini bosa olmaydi.

ismning kelib chiqishi

Menakin titanning birinchi nomi bo'lib, 1795 yilgacha ishlatilgan. V. Gregor yangi elementni hududiy mansubligidan kelib chiqqan holda aynan shunday deb atagan. Martin Klaproth 1797 yilda elementga "titan" nomini berdi. Bu vaqtda uning frantsuz hamkasblari ancha nufuzli kimyogar A.L.Lavuazye boshchiligida yangi kashf etilgan moddalarni asosiy xossalariga muvofiq nomlashni taklif qilishdi. Nemis olimi bu yondashuvga rozi bo'lmadi, u kashfiyot bosqichida moddaga xos bo'lgan barcha xususiyatlarni aniqlash va ularni nomda aks ettirish juda qiyin deb hisobladi. Biroq, tan olish kerakki, Klaproth tomonidan intuitiv ravishda tanlangan atama metallga to'liq mos keladi - bu zamonaviy olimlar tomonidan bir necha bor ta'kidlangan. Titan nomining kelib chiqishi haqida ikkita asosiy nazariya mavjud. Metall elf malikasi Titaniya (nemis mifologiyasi qahramoni) sharafiga shunday belgilanishi mumkin edi. Bu nom moddaning ham yengilligi, ham mustahkamligini anglatadi. Aksariyat olimlar qadimgi yunon mifologiyasining versiyasidan foydalanishga moyil bo'lib, unda yer ma'budasi Gayaning qudratli o'g'illari titanlar deb atalgan. Ushbu versiya ilgari topilgan element - uran nomi bilan ham qo'llab-quvvatlanadi.

Tabiatda bo'lish

Odamlar uchun texnik jihatdan qimmatli metallar orasida titan yer qobig'ida ko'pligi bo'yicha to'rtinchi o'rinda turadi. Tabiatda faqat temir, magniy va alyuminiy yuqori foizga ega. Titanning eng yuqori miqdori bazalt qobig'ida, granit qatlamida biroz kamroq qayd etilgan. Dengiz suvida bu moddaning miqdori past - taxminan 0,001 mg/l. Titan kimyoviy elementi juda faol, shuning uchun uni sof holda topish mumkin emas. Ko'pincha u kislorod bilan birikmalarda mavjud va to'rt valentlikka ega. Titan o'z ichiga olgan minerallar soni 63 dan 75 gacha (turli manbalarda) o'zgarib turadi, ayni paytda tadqiqotning hozirgi bosqichida olimlar uning birikmalarining yangi shakllarini kashf etishda davom etmoqdalar. Amaliy foydalanish uchun quyidagi minerallar katta ahamiyatga ega:

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

Barcha mavjud titanli rudalar platser va asosiy rudalarga bo'linadi. Bu element zaif muhojir bo'lib, u faqat singan toshlar yoki loyli pastki jinslarning harakati shaklida sayohat qilishi mumkin. Biosferada titanning eng katta miqdori suv o'tlarida uchraydi. Er usti faunasi vakillarida element shoxli to'qimalarda va sochlarda to'planadi. Inson tanasi taloq, buyrak usti bezlari, platsenta va qalqonsimon bezda titanning mavjudligi bilan tavsiflanadi.

Jismoniy xususiyatlar

Titan rangli metall bo'lib, tashqi ko'rinishida po'latga o'xshash kumush-oq rangga ega. 0 0 S haroratda uning zichligi 4,517 g/sm 3 ni tashkil qiladi. Moddaning o'ziga xos og'irligi past bo'lib, u gidroksidi metallar (kadmiy, natriy, litiy, seziy) uchun xosdir. Zichlik bo'yicha titan temir va alyuminiy o'rtasida oraliq o'rinni egallaydi, uning ishlash ko'rsatkichlari ikkala elementga qaraganda yuqori. Metalllarning qo'llanilish doirasini aniqlashda hisobga olinadigan asosiy xossalari qattiqlikdir. Titan alyuminiydan 12 marta, temir va misdan 4 baravar kuchli, ammo u ancha engilroq. Uning plastisitivligi va oquvchanligi uni boshqa metallarda bo'lgani kabi past va yuqori haroratlarda, ya'ni perchinlash, zarb qilish, payvandlash va prokatlash usullari bilan qayta ishlashga imkon beradi. Titanning o'ziga xos xususiyati uning past issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi bo'lib, bu xususiyatlar yuqori haroratlarda, 500 0 S gacha saqlanadi. Magnit maydonda titan paramagnit element bo'lib, u temir kabi tortilmaydi va tashqariga surilmaydi; mis kabi. Agressiv muhitda va mexanik stressda juda yuqori korroziyaga qarshi ishlash noyobdir. Dengiz suviga 10 yildan ortiq vaqt davomida ta'sir qilish titan plastinkasining ko'rinishini va tarkibini o'zgartirmadi. Bunday holda, temir korroziya bilan butunlay vayron bo'ladi.

Titanning termodinamik xususiyatlari

1. Zichlik (normal sharoitda) 4,54 g / sm 3 ni tashkil qiladi.
2. Atom raqami - 22.
3. Metalllar guruhi - o'tga chidamli, engil.
4. Titanning atom massasi 47,0 ga teng.
5. Qaynash nuqtasi (0 C) - 3260.
6. Molyar hajm sm 3 /mol - 10,6.
7. Titanning erish nuqtasi (0 C) 1668 ga teng.
8. Bug'lanishning solishtirma issiqligi (kJ/mol) - 422,6.
9. Elektr qarshiligi (20 0 S da) Ohm*sm*10 -6 - 45.

Kimyoviy xossalari

Elementning korroziyaga chidamliligi oshishi sirtda kichik oksidli plyonka hosil bo'lishi bilan izohlanadi. U (normal sharoitda) titan metalli kabi elementni o'rab turgan atmosferada joylashgan gazlarni (kislorod, vodorod) oldini oladi. Uning xususiyatlari harorat ta'sirida o'zgaradi. 600 0 S gacha ko'tarilganda kislorod bilan reaksiya yuzaga keladi, natijada titan oksidi (TiO 2) hosil bo'ladi. Atmosfera gazlarini singdirishda amaliy qo'llanilishi bo'lmagan mo'rt birikmalar hosil bo'ladi, shuning uchun titanni payvandlash va eritish vakuum sharoitida amalga oshiriladi. Qaytariladigan reaktsiya - bu vodorodning metallda erishi jarayoni, u haroratning oshishi bilan (400 0 C va undan yuqori) faolroq sodir bo'ladi; Titan, ayniqsa uning kichik zarralari (ingichka plastinka yoki sim), azotli atmosferada yonadi. Kimyoviy reaksiya faqat 700 0 S haroratda sodir bo'ladi, natijada TiN nitridi hosil bo'ladi. Ko'p metallar bilan yuqori qattiq qotishmalar hosil qiladi va ko'pincha qotishma element hisoblanadi. Galogenlar (xrom, brom, yod) bilan faqat katalizator (yuqori harorat) ishtirokida va quruq modda bilan o'zaro ta'sir qilishda reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, juda qattiq, o'tga chidamli qotishmalar hosil bo'ladi. Titan ko'pgina ishqorlar va kislotalarning eritmalari bilan kimyoviy faol emas, konsentrlangan sulfat kislota (uzoq vaqt qaynash bilan), gidroflorik kislota va issiq organik kislotalar (chumoli kislotasi, oksalat kislotasi) bundan mustasno.

Tug'ilgan joyi

Tabiatda ilmenit rudalari eng keng tarqalgan - ularning zahiralari 800 million tonnaga baholangan. Rutil konlarining konlari ancha sodda, ammo umumiy hajm - ishlab chiqarish o'sishini saqlab qolgan holda - keyingi 120 yil davomida insoniyatni titan kabi metall bilan ta'minlashi kerak. Tayyor mahsulotning narxi talabga va ishlab chiqarishning ishlab chiqarish darajasining oshishiga bog'liq bo'ladi, lekin o'rtacha 1200 dan 1800 rubl / kg gacha o'zgarib turadi. Doimiy texnik takomillashtirish sharoitida barcha ishlab chiqarish jarayonlarining narxi ularni o'z vaqtida modernizatsiya qilish bilan sezilarli darajada kamayadi. Xitoy va Rossiyaning eng yirik zaxiralari Yaponiya, Janubiy Afrika, Avstraliya, Qozog'iston, Hindiston, Janubiy Koreya, Ukraina va Seylonda ham foydali qazilmalar bazasiga ega. Konlar ishlab chiqarish hajmi va rudadagi titanning ulushi bo'yicha bir-biridan farq qiladi, bu esa metallning bozor qiymatining pasayishini va undan kengroq foydalanishni taxmin qilish imkonini beradi. Rossiya hozirgacha eng yirik titan ishlab chiqaruvchisi.

Kvitansiya

Titan ishlab chiqarish uchun eng kam miqdordagi aralashmalarni o'z ichiga olgan titan dioksidi ko'pincha ishlatiladi. U ilmenit konsentratlarini yoki rutil rudalarini boyitish orqali olinadi. Elektr boshq pechida ruda issiqlik bilan ishlov beradi, bu temirning ajralishi va titan oksidi o'z ichiga olgan cüruf hosil bo'lishi bilan birga keladi. Temirsiz fraksiyani davolash uchun sulfat kislota yoki xlorid usuli qo'llaniladi. Titan oksidi kulrang kukundir (rasmga qarang). Titan metall uni bosqichma-bosqich qayta ishlash orqali olinadi.

Birinchi bosqich - shlakni koks bilan sinterlash va xlor bug'iga ta'sir qilish jarayoni. Olingan TiCl 4 850 0 S haroratga ta'sir qilganda magniy yoki natriy bilan kamayadi Kimyoviy reaksiya natijasida olingan titan shimgichni (g'ovak eritilgan massa) tozalanadi yoki ingotlarga eritiladi. Foydalanishning keyingi yo'nalishiga qarab, qotishma yoki sof metall hosil bo'ladi (iflosliklar 1000 0 S ga qizdirilganda chiqariladi). Nopoklik tarkibi 0,01% bo'lgan moddani ishlab chiqarish uchun yodid usuli qo'llaniladi. U halogen bilan oldindan ishlangan titanli shimgichdan bug'larini bug'lash jarayoniga asoslangan.

Qo'llash sohalari

Titanning erish nuqtasi ancha yuqori, bu metallning engilligini hisobga olgan holda, uni strukturaviy material sifatida ishlatishning bebaho afzalligi hisoblanadi. Shuning uchun u kemasozlik, aviatsiya sanoati, raketa ishlab chiqarish va kimyoviy ishlab chiqarishda eng ko'p foydalaniladi. Titan ko'pincha qattiqlik va issiqlikka chidamlilik xususiyatlariga ega bo'lgan turli qotishmalarda qotishma qo'shimcha sifatida ishlatiladi. Yuqori korroziyaga qarshi xususiyatlar va eng agressiv muhitlarga bardosh berish qobiliyati bu metallni kimyo sanoati uchun ajralmas qiladi. Kislotalar va boshqa kimyoviy faol moddalarni distillash va tashishda ishlatiladigan quvurlar, konteynerlar, o'chirish klapanlari va filtrlar titandan (uning qotishmalaridan) tayyorlanadi. Bu yuqori haroratlarda ishlaydigan qurilmalarni yaratishda talabga ega. Titan aralashmalari bardoshli kesish asboblari, bo'yoqlar, plastmassa va qog'ozlar, jarrohlik asboblari, implantlar, zargarlik buyumlari, pardozlash materiallari ishlab chiqarish uchun ishlatiladi va oziq-ovqat sanoatida qo'llaniladi. Barcha yo'nalishlarni tasvirlash qiyin. Zamonaviy tibbiyot to'liq biologik xavfsizlik tufayli ko'pincha titan metallidan foydalanadi. Narx - bu elementni qo'llash kengligiga ta'sir qiladigan yagona omil. Aytish joizki, titan kelajak materiali bo'lib, uni o'rganish orqali insoniyat rivojlanishning yangi bosqichiga o'tadi.

Titanning kashf etilishi tarixi oldindan aytib bo'lmaydigan va juda hayajonli. Sizningcha, titanni kim kashf etgan? Variantlar:

1. Olim.
2. Tajribali mineralog.
3. O'rmonchi.
4. Ruhoniy.

Titan ochildi va topildi Britaniyalik ruhoniy 1791 yilda Menaquin vodiysida (joylashuv quyida Google xaritasida ko'rsatilgan):

Qanday qilib ruhoniy Uilyam Gregor titanni topdi?

Mineralogiya pastorlik kasbi emas edi. Bu ko'proq hobbi, sevimli mashg'ulotiga o'xshardi. Titanning kashf etilishi katta muvaffaqiyat va Gregor hayotidagi eng ajoyib ishdir. U titanni Menakin vodiysidagi mahalliy ko'prik yaqinida topgan qora qum tufayli oldi. Gregor qumning antrasitga o'xshash magnitlanishiga qiziqib qoldi va u o'zining mini-laboratoriyasida topilma ustida tajriba o'tkazishga qaror qildi.
Ruhoniy topilgan qum namunasini xlorid kislotaga botirdi. Natijada, namunaning engil qismi eriydi va faqat quyuq qum qoldi. Keyin Uilyam qumga sulfat kislota qo'shdi, u namunaning qolgan qismini eritdi. Gregor tajribani davom ettirishga qaror qilib, eritmani qizdirdi va u loyqalana boshladi. Natijada ohak sutiga o'xshash narsa paydo bo'ldi:

Gregorni suspenziyaning rangi hayratda qoldirdi, ammo yangi Ti elementining kashfiyoti haqida dadil xulosalar chiqarish uchun etarli emas edi. U ko'proq H2SO4 kislotasini qo'shishga qaror qildi, ammo loyqalik yo'qolmadi. Keyin pastor suyuqlik to'liq bug'lanib ketguncha suspenziyani isitishni davom ettirdi. Uning o'rnida oq kukun bor edi:

Aynan o'sha paytda Uilyam Gregor o'ziga noma'lum ohak turi bilan shug'ullanishga qaror qildi. U kukunni kalsinlagandan so'ng darhol o'z fikrini o'zgartirdi (400 daraja va undan yuqori haroratgacha qizdirish) - modda sarg'aygan. Topilmani aniqlay olmay, u pastordan farqli o'laroq, mineralogiya bilan professional ravishda shug'ullangan do'stini yordamga chaqirdi. Uning do'sti, olim Xokins kashfiyotni tasdiqladi - bu yangi element!
Keyinchalik, pastor elementni ochish uchun ariza topshirdi. V " Jismoniy jurnal"U topilgan toshni "menakanit" deb atadi, qazib olingan oksid " menakin" Ammo o'sha paytda elementning o'zi nom olmadi ...
Titan kashfiyoti sharafiga 2002 yil aprel oyida Uilyam Gregor "g'alati" quyuq qumni topib olgan ko'prik yaqinidagi joyda plaket o'rnatildi. Keyinchalik ruhoniy minerallarni o'rganishga chuqurroq kirishga qaror qildi va o'zining tug'ilgan shahri Kornuollda o'zining Geologik jamiyatini ochdi. Shuningdek, u Tibet korundida titan va o'z tug'ilgan tumanida qalay topdi.
Memorial plaket:

Titan metalliga kim nom berdi?

Martin Geynrix Klaproth Menakinning kashf etilishi haqidagi "Fizika jurnali" maqolasini shubha bilan qabul qildi. O'shanda ko'p narsa kashf etilgan. Olimning o'zi kashf qildi Uran Va Zirkonyum! U ruhoniyning so'zlarining to'g'riligini amalda sinab ko'rishga qaror qildi. Qidiruv paytida men ma'lum bir "Vengriya Qizil Schorl" ni topdim va uni elementlarga ajratishga qaror qildim. Natijada men Gregorovskiyga o'xshash oq kukun oldim. Zichliklarni solishtirgandan so'ng, ular bir xil modda ekanligi ma'lum bo'ldi.

Ruhoniy va taniqli olim bir xil mineralni topdilar - bu menakin yoki sherl emas, balki rutil edi. Gregor qora qumni topgan tosh endi ilmenit deb ataladi. Klaprot pastor dioksidni birinchi bo'lib kashf qilganini bilar edi va bu kashfiyotga da'vo qilmadi (ayniqsa u uran va sirkoniyni allaqachon kashf etgani uchun). Ammo ilmiy jamoatchilik olimning sa'y-harakatlarini ruhoniydan ko'ra ko'proq qabul qildi. Endi Gregor va Klaprotning ikkalasi ham teng darajada ishtirok etgan va 1791 yilda Titanni "birgalikda" kashf etgan deb ishoniladi (garchi birinchi bo'lib pastor buni qilgan bo'lsa ham).

Nima uchun titan bunday deb nomlangan?

18-asrda frantsuz kimyogar Lavuazye maktabi katta ta'sir ko'rsatdi. Maktab tamoyillariga ko'ra, yangi elementlarning asosiy belgilaridan kelib chiqqan holda nom berildi. Ushbu printsipga ko'ra, ular kislorod (havoda hosil bo'lgan), vodorod (suv orqali hosil bo'lgan) va azot ("jonsiz") deb nomlashdi. Ammo Klaproth uning boshqa ta'limotlarini qo'llab-quvvatlagan bo'lsa-da, Lavoisierning ushbu tamoyilini tanqid qildi. U o'z printsipiga amal qilishga qaror qildi: Martin elementlarni afsonaviy nomlar, sayyoralar va moddaning xususiyatlariga bog'liq bo'lmagan boshqa nomlar bilan chaqirdi.
Geynrix Klaprot rutildan olingan elementni Titan deb atadi. Yer sayyorasining birinchi aholisi sharafiga. Titan Prometey odamlarga olov berdi va topilgan metall titan endi aviatsiya, kemasozlik va raketani yangi kashfiyotlar uchun xom ashyo bilan ta'minlaydi!

Titan Saturnning sun'iy yo'ldoshi emas. Metall. Oxirgi voqealarni hisobga olsak, mavzu biroz sirpanchiq.

Shunday qilib, titan

Titan eshak. Mineral-xomashyo bazamizning o‘tmishdagi barcha muammolari, kamchiliklari va boshqa merosini bitta mineral boylik – titan bilan ko‘rsatish mumkin edi.

Lekin tartibda.

Rossiya Federatsiyasida titan zaxiralari 570 dan 640 megatongacha (faqat xitoylarda ko'proq). Nega bunday yugurish? Batafsil bilib oling.

Titan konsentratini olish. Taxminan 130 kilotonna, ularning katta qismini eksport qilamiz.

Nima uchun barcha yuqori raqamlar taxminan?

Chunki bu yerda titan maxsus qazib olinmaydi. Mana bunday. Faqat bog'langan komponent sifatida va uning bir qismi titan balansi hisoblab chiqilmagan ob'ektlardan olinadi.

Misol uchun, 2011 yilda biz Rasvumchorrdagi zaxiralarni hisoblash orqali titan uchun KO'Kni ko'paytirdik (men fin-ugr xalqini bunday nomlar uchun yomon ko'raman) va afsuski, +6 megaton.

Har doimgidek, zaxiralarni taqsimlash va rudalarning sifati bizga omad kulib boqdi. Bizning titanimizning 50% Yarega neft-titan konida (Komi) leykoksinli neft qumtoshlari deb ataladigan joyda joylashgan. Kanadadagi (Athabasca) shunga o'xshash saytda ishlab chiqarish hali boshlanmagan. Bizning Yaregskoye rivojlanishga tayyor, ammo u erda bo'lishiga hali 100 yil bor. Chunki texnologik jihatdan bu juda murakkab. Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, bu erda fikrlarimiz vayron bo'lib qolmasligi uchun zaxiramizning 97 foizi foydalanilmagan fondda yotadi.

Keling, yanada zavqlanaylik: agar biz titanni metall sifatida gapiradigan bo'lsak, unda TiO2 konsentratidan keyin (ishlab chiqarish bo'yicha biz hatto birinchi o'ntalikka kirmaymiz), keyingi bosqich shimgich titan, bu erda biz allaqachon uchinchimiz. Hurmatli. Va keyin - sof beton titan ingotlari. Va mana, Rossiya titan ishlab chiqarish bo'yicha etakchi hisoblanadi! Biz butun dunyodan - Ukraina, Avstraliya, Mozambik, Xitoy, hatto Syerra-Leonedan titan xomashyosini yeyayotgan la'nat changyutgichga o'xshaymiz...

Titandan yana bir foydalanish bor, bu haqda hamma ham bilmaydi. Xo'sh, agar siz hipster sovun ishlab chiqaruvchilarni yoki ushbu sevimli mashg'ulotdan ilhomlangan xotinni bilsangiz, unda ha. Titan dioksidi- kosmetika, shuningdek, bo'yoqlar, laklar va boshqalarda ishlatiladigan oq pigment. va h.k. Ha, ha, sovun juda xiralashgan, aynan shu sababli. TiO2 pigmenti va sanoat TiO2 o'rtasidagi farq nima? Men bilamanki, Rossiya yiliga 230 kiloton sotmoqda, sof import. Lekin...

Armyansk shahridagi "Krysma Titan" aynan shu maqsadda ishlab chiqilgan. To'g'ri, u sof Ukraina xom ashyosi ustida ishlagan. Bu bema'nilik.

PS: o'ng tomonda Rossiyadagi zaxiralar haqidagi oldingi postlarim bor. Yangi boshlanuvchilar uchun men o'qishni boshlashni maslahat beraman.