Abadiy, sirli, kosmik, kelajak materiali - bularning barchasi va boshqa ko'plab epitetlar turli manbalarda titanga berilgan. Ushbu metallning kashf etilishi tarixi ahamiyatsiz emas edi: bir vaqtning o'zida bir nechta olimlar elementni sof shaklda ajratib olish ustida ishladilar. Fizikaviy, kimyoviy xossalarini oʻrganish va uni qoʻllash sohalarini aniqlash jarayoni shu kungacha tugallanmagan. Titan - kelajak metalli, uning inson hayotidagi o'rni hali aniq belgilanmagan, bu zamonaviy tadqiqotchilarga ijodkorlik va ilmiy izlanishlar uchun katta imkoniyatlar beradi.
Xususiyatlar
Titan (titan) kimyoviy elementi D. I. Mendeleyev davriy sistemasida Ti belgisi bilan koʻrsatilgan. U to'rtinchi davrning IV guruhining ikkilamchi kichik guruhida joylashgan va seriya raqami 22. Titan oddiy moddasi oq-kumush metall, engil va bardoshli. Atomning elektron konfiguratsiyasi quyidagi tuzilishga ega: +22)2)8)10)2, 1S22S22P 6 3S23P63d24S 2. Shunga ko'ra, titan bir nechta mumkin bo'lgan oksidlanish holatlariga ega: 2,3, 4, eng barqaror birikmalarda u tetravalentdir.
Titan - qotishma yoki metall?
Bu savol koʻpchilikni qiziqtiradi. 1910 yilda amerikalik kimyogar Hunter birinchi sof titanni oldi. Metall tarkibida atigi 1% aralashmalar bor edi, lekin shu bilan birga, uning miqdori ahamiyatsiz bo'lib chiqdi va uning xususiyatlarini yanada o'rganishga imkon bermadi. Olingan moddaning plastikligiga faqat yuqori haroratlar ta'sirida erishildi, normal sharoitda (xona harorati) namuna juda mo'rt edi. Aslida, bu element olimlarni qiziqtirmadi, chunki undan foydalanish istiqbollari juda noaniq bo'lib tuyuldi. Olish va tadqiq etishning qiyinligi uni qo'llash 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 shu vaqtda, parallel ravishda, bir-biridan mustaqil ravishda, ikki olim titanni kimyoviy element sifatida kashf etadilar. Ularning har biri metallni sof shaklda ajratib ololmaydigan moddaning birikmasini (oksid) oladi. Titanning kashfiyotchisi ingliz mineralogi monax Uilyam Gregordir. Angliyaning janubi-g'arbiy qismida joylashgan cherkov hududida yosh olim Menaken vodiysining qora qumini o'rganishni boshladi. Magnit bilan o'tkazilgan tajribalar natijasi titan birikmasi bo'lgan porloq donalarning chiqishi edi. Ayni paytda Germaniyada kimyogar Martin Geynrix Klaprot mineraldan yangi modda ajratib oldi.rutil. 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 va hatto Berzelius ham sof metall ololmagan. 20-asrning eng yangi 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. Faqat sof titan kabi moddani olish jarayonining murakkabligi uning ko'lamini cheklashi mumkin. Qotishma va metall narxi ancha yuqori, shuning uchun bugungi kunda u an'anaviy temir va alyuminiyni siqib chiqara olmaydi.
Ismning kelib chiqishi
Menakin - titanning birinchi nomi, 1795 yilgacha ishlatilgan. Hududiy mansubligi bo'yicha V. Gregor yangi elementni shunday deb atagan. Martin Klaproth 1797 yilda elementga "titan" nomini berdi. Bu vaqtda uning fransuz hamkasblari, etarlicha obro'li kimyogar A. L. Lavuazye boshchiligida, yangi kashf etilgan moddalarni asosiy xususiyatlariga ko'ra 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 uchun ikkita asosiy nazariya mavjud. Metall elf malikasi Titaniya sharafiga shunday belgilanishi mumkin edi(german mifologiyasining xarakteri). Bu nom moddaning ham yengilligi, ham mustahkamligini anglatadi. Ko'pgina olimlar qadimgi yunon mifologiyasidan foydalanish versiyasidan foydalanishga moyil bo'lib, unda er ma'budasi Gayaning kuchli o'g'illari titanlar deb atalgan. Ilgari topilgan uran elementining nomi ham ushbu versiya foydasiga gapiradi.
Tabiatda bo'lish
Odamlar uchun texnik jihatdan qimmatli metallar orasida titan yer qobig'ida eng ko'p bo'lgan to'rtinchi o'rinni egallaydi. Tabiatda faqat temir, magniy va alyuminiy katta foiz bilan tavsiflanadi. Titanning eng yuqori miqdori baz alt qobig'ida, granit qatlamida biroz kamroq qayd etilgan. Dengiz suvida ushbu moddaning miqdori past - taxminan 0,001 mg / l. Titan kimyoviy elementi juda faol, shuning uchun uni sof holda topib bo'lmaydi. Ko'pincha u kislorodli birikmalarda mavjud bo'lib, u to'rt valentlikka ega. Titan o'z ichiga olgan minerallar soni 63 dan 75 gacha (turli manbalarda), tadqiqotning hozirgi bosqichida olimlar uning birikmalarining yangi shakllarini kashf etishda davom etmoqdalar. Amaliy foydalanish uchun quyidagi minerallar katta ahamiyatga ega:
- Ilmenit (FeTiO3).
- Rutil (TiO2).
- Titanit (CaTiSiO5).
- Perovskit (CaTiO3).
- Titanomagnetit (FeTiO3+Fe3O4) va boshqalar
Barcha mavjud titanli rudalar boʻlinadiallyuvial va asosiy. Bu element zaif muhojir bo'lib, u faqat tosh bo'laklari yoki siltli pastki jinslar shaklida sayohat qilishi mumkin. Biosferada titanning eng katta miqdori suv o'tlarida uchraydi. Er usti faunasi vakillarida element shoxli to'qimalarda, sochlarda to'planadi. Inson tanasi taloq, buyrak usti bezlari, platsenta, qalqonsimon bezda titanning mavjudligi bilan tavsiflanadi.
Jismoniy xususiyatlar
Titan rangli metall boʻlib, rangi kumush-oq rangga ega boʻlib, tashqi koʻrinishi poʻlatga oʻxshaydi. 0 0C haroratda uning zichligi 4,517 g/sm3 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 ishlashi ikkala elementga qaraganda yuqori. Metalllarning qo'llanilish doirasini aniqlashda e'tiborga olinadigan asosiy xossalari oquvchanlik va qattiqlikdir. Titan alyuminiydan 12 baravar kuchli, temir va misdan 4 baravar kuchli, shu bilan birga ancha engilroq. Sof moddaning plastikligi va uning oquvchanligi boshqa metallardagi kabi past va yuqori haroratlarda, ya'ni perchinlash, zarb qilish, payvandlash, prokatlash orqali qayta ishlashga imkon beradi. Titanning o'ziga xos xususiyati uning past issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi bo'lib, bu xususiyatlar yuqori haroratlarda, 500 0S gacha saqlanib qoladi. Magnit maydonda titan paramagnit element bo'lib, unday emastemir kabi tortiladi va mis kabi tashqariga surilmaydi. Agressiv muhitda va mexanik stressda juda yuqori korroziyaga qarshi ishlash noyobdir. Dengiz suvida 10 yildan ortiq vaqt davomida titan plastinkasining ko'rinishi va tarkibi o'zgarmadi. Bu holda temir korroziya tufayli butunlay vayron bo'ladi.
Titanning termodinamik xususiyatlari
- Zichlik (normal sharoitda) 4,54 g/sm3.
- Atom raqami 22.
- Metallar guruhi - o'tga chidamli, engil.
- Titanning atom massasi 47,0.
- Qaynash nuqtasi (0S) – 3260.
- Molar hajmi sm3/mol – 10, 6.
- Titanning erish nuqtasi (0S) – 1668.
- Bugʻlanishning solishtirma issiqligi (kJ/mol) – 422, 6.
- Elektr qarshiligi (20 0S da) Ohmsm10-6 – 45.
Kimyoviy xossalari
Elementning korroziyaga chidamliligi oshishi sirtda kichik oksidli plyonka hosil bo'lishi bilan bog'liq. Titan metalli kabi elementni o'rab turgan atmosferada gazlar (kislorod, vodorod) bilan kimyoviy reaktsiyalarni (normal sharoitda) oldini oladi. Uning xususiyatlari harorat ta'sirida o'zgaradi. U 600 0S ga koʻtarilganda kislorod bilan oʻzaro taʼsir reaksiyasi yuzaga keladi, natijada titanium oksidi (TiO2) hosil boʻladi. Atmosfera gazlarini yutishda amaliy qo'llanilishi bo'lmagan mo'rt birikmalar hosil bo'ladi, shuning uchun titanni payvandlash va eritish vakuum sharoitida amalga oshiriladi. qaytariladigan reaktsiyavodorodning metallda erishi jarayoni bo'lib, u haroratning oshishi bilan faolroq sodir bo'ladi (400 0S va undan yuqori). Titan, ayniqsa uning kichik zarralari (ingichka plastinka yoki sim), azotli atmosferada yonadi. O'zaro ta'sirning kimyoviy reaktsiyasi faqat 700 0S haroratda mumkin, natijada TiN nitridi hosil bo'ladi. Ko'pincha qotishma element sifatida ko'p metallar bilan juda qattiq qotishmalar hosil qiladi. 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 refrakter qotishmalar hosil bo'ladi. Aksariyat ishqorlar va kislotalarning eritmalari bilan titan kimyoviy jihatdan faol emas, konsentrlangan sulfat (uzoq vaqt qaynaydigan), gidroflorik, issiq organik (chumoli, oksalat) bundan mustasno.
Depozitlar
Ilmenit rudalari tabiatda eng keng tarqalgan - ularning zahiralari 800 million tonnaga baholangan. Rutil konlarining konlari ancha sodda, ammo umumiy hajmi - 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 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 Rossiya titan rudalari, shuningdek, minerallarning eng katta zaxiralariga egaYaponiya, Janubiy Afrika, Avstraliya, Qozog'iston, Hindiston, Janubiy Koreya, Ukraina, Seylon xomashyo bazasiga ega. Konlar ishlab chiqarish hajmi va rudadagi titan ulushi bilan farqlanadi, geologik tadqiqotlar davom etmoqda, bu esa metallning bozor qiymatining pasayishi va undan kengroq foydalanishni taxmin qilish imkonini beradi. Rossiya hozirgacha titanning eng yirik ishlab chiqaruvchisi.
Qabul qilish
Titan ishlab chiqarish uchun eng kam miqdordagi aralashmalarni o'z ichiga olgan titan dioksidi ko'pincha ishlatiladi. U ilmenit konsentratlari yoki rutil rudalarini boyitish orqali olinadi. Elektr boshq pechida rudaning issiqlik bilan ishlov berish jarayoni sodir bo'ladi, bu temirning ajralishi va titan oksidi o'z ichiga olgan cüruf shakllanishi bilan birga keladi. Temirsiz fraksiyani qayta ishlash uchun sulfat 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 jarayonidir. Olingan TiCl4 850 0C harorat ta'sirida magniy yoki natriy bilan kamayadi. Kimyoviy reaksiya natijasida olingan titanium shimgich (g'ovakli eritilgan massa) tozalanadi yoki ingotlarga eritiladi. Foydalanishning keyingi yo'nalishiga qarab, qotishma yoki sof metall hosil bo'ladi (iflosliklar 1000 0S gacha qizdirilganda chiqariladi). Nopoklik tarkibi 0,01% bo'lgan moddani ishlab chiqarish uchun yodid usuli qo'llaniladi. Bu jarayonga asoslanadigalogen bilan oldindan ishlangan titan shimgichning bug'lanishi, uning bug'lari.
Ilova joylari
Titanning erish nuqtasi ancha yuqori, bu metallning engilligini hisobga olgan holda, uni strukturaviy material sifatida ishlatishning bebaho afzalligi hisoblanadi. Shuning uchun u kemasozlikda, aviatsiya sanoatida, raketa ishlab chiqarishda va kimyo sanoatida eng katta qo'llanilishini topadi. Titan ko'pincha qattiqlik va issiqlikka chidamlilik xususiyatlariga ega bo'lgan turli xil qotishmalarda qotishma qo'shimchasi sifatida ishlatiladi. Yuqori korroziyaga qarshi xususiyatlar va eng agressiv muhitlarga bardosh berish qobiliyati bu metallni kimyo sanoati uchun ajralmas qiladi. Titan (uning qotishmalari) kislotalar va boshqa kimyoviy faol moddalarni distillash va tashishda ishlatiladigan quvurlar, tanklar, klapanlar, filtrlarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Ko'tarilgan harorat ko'rsatkichlari sharoitida ishlaydigan qurilmalarni yaratishda talab katta. Titan birikmalari bardoshli kesish asboblari, bo'yoqlar, plastmassa va qog'ozlar, jarrohlik asboblari, implantlar, zargarlik buyumlari, pardozlash materiallari tayyorlash 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. To'g'ri aytish kerakki, titan kelajak materialidir, uni o'rganish orqali insoniyat o'tadirivojlanishning yangi bosqichiga.
