Совет 1: Что делают из титана

Титан – серебристо-белый металл, впервые обнаруженный английским химиком Уильямом Грегором в 1791 году. Легкий и прочный, он быстро обратил на себя внимание конструкторов. Но прошло больше ста лет после его открытия, прежде чем титан начали реально применять в промышленности.
Что делают из титана
У титана много достоинств и всего один существенный недостаток – высокая стоимость. Последнее обстоятельство и привело к тому, что титан, в первую очередь, начали использовать в стратегических целях. И лишь значительно позже титан нашел применение в медицине и гражданских областях промышленности.

Удельный вес титана 4,505 грамма в кубическом сантиметре. Сравните с железом – 7,8 грамма в кубическом сантиметре и алюминием – 2,7 грамма. При этом прочность титана в два раза выше, чем у железа и почти в шесть раз выше прочности алюминия. Особенно важно свойство титана сохранять прочность при высоких температурах. Именно это обстоятельство определило широкое применение титана в авиации и ракетостроении. В современных самолетах, военных и гражданских, самые нагруженные детали выполнены из титана. Это позволяет получить значительный выигрыш в весе при сохранении необходимых прочностных характеристик. Из титана изготавливаются лопатки и многие другие детали реактивных двигателей.


Титан очень широко применяется в судостроении. Самая быстрая в мире атомная подводная лодка, советская К-162, была сделана из титана. На испытаниях в 1970 году ей удалось развить подводную скорость 44,7 узла, или 82,78 км/час. Этот рекорд скорости не побит до сих пор. Но при всех своих выдающихся характеристиках эта лодка оказалась очень дорога из-за применения титана, поэтому вошла в историю еще под одним названием – «Золотая рыбка».

Несмотря на дороговизну, титан нашел широкое применение в медицине. В частности, его применяют при изготовлении искусственных суставов и при лечении сложных переломов – поврежденную кость скрепляют с помощью титановых элементов. Такое использование титана стало возможным вследствие его высокой прочности и хорошей совместимости с тканями человека.

Титан используют в качестве легирующей добавки при производстве качественных сталей. Благодаря своей высокой коррозионной стойкости его широко используют в химической промышленности при производстве химических реакторов, емкостей, трубопроводов.

Все чаще можно встретить титан и в повседневной жизни, из него начинают изготавливать различные инструменты. Большой популярностью пользуются титановые лопаты. На такие лопаты не налипает земля, они легче стальных.

Единственным сдерживающим фактором для повсеместного распространения титана по-прежнему остается его высокая цена. Если когда-нибудь удастся найти дешевый способ получения титана, этот замечательный металл получит еще более широкое распространение.
Видео по теме

Совет 2 : Как добывают титан

Массовое производство титана началось в 40-е годы XX века. Главной особенностью металла является его прочность, а из-за высокой температуры плавления он широко используется в военной и химической промышленности. По сравнению с другими металлами, титан добывается сравнительно в небольших количествах, что связано с высокой стоимостью работ по его обработке.
Как добывают титан
Инструкция
1
Для получения титана добываются руды с его содержанием – ильменит, рутил и титанит. Рутил имеет меньшее количество посторонних примесей, а потому он чаще служит в качестве исходного материала для добычи. Часто металл добывается из шлака – расплав, оставшийся после обработки ильменитовых руд.
2
Если извлечение происходит из шлака, титан получается в губчатом виде. После этого материал переплавляется на слитки в вакуумных печах с добавлением легирующих добавок, если изготавливается сплав. Легирование – добавление примесей, улучшающих свойства материала.
3
Другой способ получения титана – магниетермический. Сначала добываются титаносодержащие руды, перерабатываемые в диоксид. При очень высокой температуре добавляются хлор и магний. Полученный состав нагревается в вакуумных печах, где происходит испарение ненужных элементов и остается лишь металл.
4
Гидридно-кальциевый метод состоит в том, что сначала химическим способом получается гибрид титана, а затем полученный состав разделяется на титан и водород. Процесс также проходит в вакуумных печах. При электролизном методе получение металла производится при помощи тока высокой силы.
5
Для получения материала иодидным способом применяется химическое взаимодействие вещества, из которого получается материал, с парами йода. После этого полученное вещество разогревается при высокой температуре и получается нужный металл. Данный способ является наиболее дорогостоящим и эффективным. При иодидном разложении получается чистый титан, не содержащий примесей.
6
В промышленности чаще всего применяется магниетермический метод, который позволяет получить больше материала за минимальное количество времени и небольшие финансовые затраты.
Видео по теме
Обратите внимание
Высокая стоимость получения металла объясняется тем, что в свободном виде он не встречается нигде, а потому требует проведения химических реакций для отсоединения от других элементов.

Совет 3 : Титан как химический элемент

Титан — химический элемент IV группы периодической системы Менделеева, он относится к легким металлам. Природный титан представлен смесью пяти стабильных изотопов, известно также несколько искусственных радиоактивных.
Титан как химический элемент
Инструкция
1
Титан считается распространенным химическим элементом, его содержание в земной коре составляет около 0,57% по массе. Среди конструкционных металлов от занимает четвертое место по распространенности, уступаю алюминию, железу и магнию. В свободном виде этот металл не встречается. Больше всего титана содержится в основных породах базальтовой оболочки, меньше всего — в ультраосновных породах.
2
Среди горных пород, обогащенных титаном, наиболее известны сиениты и пегматиты. Существует более 100 минералов титана, в основном магматического происхождения, важнейшие из них: рутил и его более редкие кристаллические модификации - анатаз и брукит, титанит, титаномагнетит, перовскит и ильменит. В биосфере титан рассеян, этот химический элемент считается слабо мигрирующим.
3
Титан существует в двух аллотропических модификациях: ниже 882°С устойчива его форма с гексагональной плотноупакованной решёткой, выше этой температуры — с объемно-центрированной кубической.
4
Технический титан, который используется в промышленности, содержит примеси азота, кислорода, железа, углерода и кремния, снижающие его пластичность и повышающие прочность.
5
Чистый титан — химически активный переходный элемент, в соединениях он имеет степень окисления +4, реже +2 и +3. Из-за наличия на поверхности металла тонкой и прочной оксидной пленки он устойчив к коррозии при температуре до 500-550°С, с кислородом воздуха этот металл начинает заметно взаимодействовать при температуре выше 600°С.
6
В процессе механической работы тонкая титановая стружка может возгораться, если в окружающей среде достаточная концентрация кислорода, а окисная пленка повреждена ударом или трением. Возможно загорание титана при комнатной температуре даже в сравнительно крупных кусках.
7
Плавку и сварку титана проводят в вакууме или в атмосфере нейтрального газа, поскольку в жидком состоянии окисная пленка не защищает металл от взаимодействия с кислородом. Титан способен поглощать водород и атмосферные газы, при этом образуются хрупкие сплавы, которые не пригодны для практического использования.
8
Титан устойчив к воздействию азотной кислоты в любой концентрации, за исключением красной дымящейся, она вызывает растрескивание металла, причем данная реакция может протекать со взрывом. С титаном реагируют следующие кислоты: соляная, концентрированная серная, плавиковая, щавелевая, трихлоруксусная и муравьиная.
9
Технический титан применяется для изготовления емкостей, трубопроводов, насосов, арматуры и других изделий, которые постоянно находятся в агрессивных средах. Им покрывают детали, выполненные из стали, используют для изготовления оборудования пищевой промышленности, а также в восстановительной хирургии.
Видео по теме
Источники:
  • ХиМиК.ру, Титан (хим. Элемент)

Совет 4 : Что такое титан как химический элемент

Титан является химическим элементом периодической системы с атомным номером 22 и обозначением «Ti». Его атомная масса – 47,867 г/моль. В естественном состоянии он представляет собой очень легкий металл серебристого или белого цвета. Известен титан и своей высокой плотностью.
Что такое титан как химический элемент
Инструкция
1
Открытие титана знаменательно тем, что его «родителями» являются сразу двое ученых – британец У. Грегор и немец М. Клапрот. Первый еще в 1791 году проводил исследования состава магнитного железистого песка, в результате чего был выделен неизвестный до этого момента металл. А в 1795-ом Клапрот проводил научные изыскания в части минерала рутила и также получил какой-то металл. Спустя десять лет уже француз Л. Воклен сам получил титан и доказал то, что предыдущие металлы были идентичны.
2
Полноценный образец химического элемента был получен ученым Й. Я. Берцелиусом в 1825 году, но он тогда считался сильно загрязненным, а уже чистый титан смогли получить двое голландцев – А. ванн Аркел и И. де Бур.
3
Титан является 10-ым по концентрации в природе химическим элементом среди всей периодической таблицы. Он есть в земной коре, морской воде, ультраосновных породах, в глинистой почве и в сланцах. Переносится элемент путем выветривания, после чего образуются крупные концентрации титана в россыпях. Минералы, содержащие в себе этот химический элемент – рутил, ильменит, титаномагнетит, перовскит, титанит, также различаются коренные титановые руды. Лидером по добыче элемента считаются Китай и Россия, но его запасы также есть в Украине, Японии, Австралии, Казахстане, в Южной Корее, Индии, Бразилии и на Цейлоне. В 2013 году мировое производство титана составило 4,5 млн тонн.
4
Плавится титан при температуре в 1660 градусов Цельсия, кипит - при 3260 градусах, плотность его - 4,32-4,505 г/см3. Химический элемент довольно пластичен и сваривается в инертной атмосфере, он очень вязкий, склонен к налипанию на инструмент резки, в силу чего данный процесс осуществляется только при использовании специальной смазки. Взрывоопасной считается титановая пыль при температуре вспыхивания в 400 градусов Цельсия, а металлическая стружка пожароопасна.
5
Титан устойчив к прогрессирующей коррозии, а также к растворам кислот и щелочей. Известно и то, что, в случае нагревания до 1200 градусов Цельсия, элемент начинает гореть очень ярким белым пламенем и образует оксидные фазы. Путем воздействия водорода, алюминия и кремния титан частично преобразуется в трихлорид и дихлорид титана, представляющие собой твердые вещества с сильными восстановительными свойствами.
6
Отрасли применения титана – металлургия и литье, где из этого химического элемента изготовляют высокопрочные реакторы, трубопроводы, арматуру, медицинское оборудование (инструменты и протезы), а также многое другое. Интересно и то, что из титана частично выполнен памятник Юрию Гагарину на одноименной площади в Москве.
Видео по теме
Совет полезен?
Поиск
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500