Титан хэзээ илэрсэн бэ? Хамгийн хатуу металлуудын нэг болох титаны физик шинж чанар, шинж чанарууд. Титаныг яаж олж авдаг вэ?

Титан - металлдагина Наад зах нь элемент нь эдгээр домогт амьтдын хатны нэрээр нэрлэгдсэн байдаг. Титаниа бүх хамаатан садныхаа адил эелдэг байдлаараа ялгардаг байв.

Далавч нь дагина нисэх боломжийг олгодог төдийгүй хөнгөн жинтэй байдаг. Титан нь бас хөнгөн жинтэй. Элемент нь металлуудын дунд хамгийн бага нягтралтай байдаг. Эндээс л дагинатай төстэй байдал дуусч, цэвэр шинжлэх ухаан эхэлдэг.

Титаны химийн болон физик шинж чанар

Титан - элементмөнгөлөг цагаан өнгөтэй, тод гялалзсан. Металлын тусгалд та ягаан, хөх, улаан өнгийг харж болно. Солонгын бүх өнгөөр гялалзах нь 22-р элементийн онцлог шинж юм.

Түүний туяа үргэлж тод байдаг, учир нь титан нь тэсвэртэйзэврэлтэнд. Материал нь үүнээс оксидын хальсаар хамгаалагдсан байдаг. Энэ нь стандарт температурт гадаргуу дээр үүсдэг.

Үүний үр дүнд металлын зэврэлт нь агаар, усанд эсвэл ихэнх түрэмгий орчинд аюултай биш юм. Үүнийг химичид төвлөрсөн ба хүчиллэг нэгдлүүдийн холимог гэж нэрлэдэг.

22-р элемент Цельсийн 1660 хэмд хайлдаг. Энэ нь болж байна, титан - өнгөт металлгалд тэсвэртэй бүлэг. Материал нь зөөлрөхөөс өмнө шатаж эхэлдэг.

1200 градусын температурт цагаан дөл гарч ирдэг. Уг бодис 3260 Цельсийн температурт буцалгана. Элементийг хайлуулах нь наалдамхай болгодог. Энэ нь наалдахаас сэргийлдэг тусгай урвалжуудыг ашиглах шаардлагатай.

Хэрэв металлын шингэн масс нь наалдамхай, наалдамхай бол нунтаг төлөвт титан нь тэсрэх аюултай байдаг. "Тэсрэх бөмбөг" -ийг өдөөхөд 400 хэм хүртэл халаахад хангалттай. Дулааны энергийг хүлээн авах үед элемент нь түүнийг муу дамжуулдаг.

Титаныг мөн цахилгаан дамжуулагч болгон ашигладаггүй. Гэхдээ материалыг хүч чадлаараа үнэлдэг. Энэ нь бага нягтрал, жинг хослуулан олон салбарт ашигтай байдаг.

Химийн хувьд титан нь нэлээд идэвхтэй байдаг. Ямар нэг байдлаар металл нь ихэнх элементүүдтэй харилцан үйлчилдэг. Үл хамаарах зүйл: - идэвхгүй хий, , натри, кали, , кальци ба.

Титаныг үл тоомсорлодог ийм бага хэмжээний бодис нь цэвэр элементийг олж авах үйл явцыг улам хүндрүүлдэг. Үйлдвэрлэхэд амаргүй ба титан металлын хайлш. Гэсэн хэдий ч үйлдвэрчид үүнийг хийж сурсан. 22-р бодис дээр суурилсан хольцын практик ашиг тус хэт өндөр байна.

Титаны хэрэглээ

Онгоц, пуужин угсрах - энэ нь хамгийн түрүүнд хэрэгтэй зүйл юм. титан. Металл худалдаж авахкабинетийн дулааны эсэргүүцэл ба дулааны эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Дулааны эсэргүүцэл - өндөр температурт тэсвэртэй.

Жишээлбэл, агаар мандалд пуужингаа хурдасгахад тэдгээр нь зайлшгүй юм. Дулааны эсэргүүцэл нь "галт" нөхцөлд хайлшийн ихэнх механик шинж чанарыг хадгалах явдал юм. Өөрөөр хэлбэл титантай бол эд ангиудын гүйцэтгэлийн шинж чанар нь хүрээлэн буй орчны нөхцлөөс хамааран өөрчлөгддөггүй.

22-р металлын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал нь бас ашигтай. Энэ өмч нь зөвхөн машин үйлдвэрлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. Элементийг химийн лабораторийн колбонд болон бусад шилэн эдлэл хийхэд ашигладаг бөгөөд үнэт эдлэлийн түүхий эд болдог.

Түүхий эд нь хямдхан биш. Гэхдээ бүх салбарт титан бүтээгдэхүүний ашиглалтын хугацаа, анхны төрхийг нь хадгалах чадвараар зардлаа нөхдөг.

Тиймээс, Санкт-Петербургийн компаниас цуврал хоол "Нева" "Метал Титан" PC" нь хайруулын үед металл халбага ашиглах боломжийг олгодог. Тэд Teflon-ыг устгаж, маажих болно. Титан бүрэх нь ган, хөнгөн цагааны довтолгоонд санаа тавьдаггүй.

Энэ нь үнэт эдлэлд бас хамаатай. Алтаар хийсэн бөгжийг маажих нь амархан. Титан загварууд хэдэн арван жилийн турш жигд хэвээр байна. Тиймээс 22-р элементийг хуримын бөгжний түүхий эд гэж үзэж эхэлсэн.

"Титан металл" хайруулын таваг Teflon бүхий аяга таваг шиг хөнгөн. 22-р элемент нь хөнгөн цагаанаас арай л хүнд юм. Энэ нь зөвхөн хөнгөн үйлдвэрийн төлөөлөгчид төдийгүй автомашины мэргэжилтнүүдэд урам зориг өгсөн. Машинд хөнгөн цагаан эд анги их байдаг нь нууц биш.

Тээврийн жинг багасгахын тулд тэдгээр нь шаардлагатай. Гэхдээ титан нь илүү хүчтэй байдаг. Гүйцэтгэх машинуудын тухайд автомашины салбар 22-р металлыг ашиглахад бараг бүрэн шилжсэн.

Титан болон түүний хайлшаар хийсэн эд анги нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн жинг 30% бууруулдаг. Үнэ нь өсдөг ч бие нь хөнгөн болдог. Хөнгөн цагаан нь хямд хэвээр байна.

Хатуу "Нева Метал Титан", тоймихэвчлэн нэмэх тэмдэг үлдээдэг нь аяга таваг үйлдвэрлэдэг. Автомашины брэндүүд машинд титан ашигладаг. элементэд бөгж, ээмэг, бугуйвчны хэлбэрийг өгөх. Энэ жагсаалтад эмнэлгийн компаниуд хангалтгүй байна.

22 дахь металл нь протез, мэс заслын багажийн түүхий эд юм. Бүтээгдэхүүн нь бараг нүхгүй тул ариутгахад хялбар байдаг. Үүнээс гадна титан нь хөнгөн жинтэй тул асар их ачааллыг тэсвэрлэдэг. Жишээлбэл, өвдөгний шөрмөсний оронд гадны хэсгийг байрлуулсан бол өөр юу хэрэгтэй вэ?

Материал дахь нүх сүв байхгүйг амжилттай ресторанчид үнэлдэг. Мэс заслын эмчийн хусуурын цэвэр байдал чухал. Гэхдээ тогоочийн ажлын гадаргуугийн цэвэр байдал бас чухал. Хүнсний аюулгүй байдлыг хангахын тулд титан ширээн дээр хайчилж, уураар жигнэнэ.

Тэд зурж болохгүй, цэвэрлэхэд хялбар байдаг. Дунд түвшний байгууллагууд нь дүрмээр бол ган сав суулга ашигладаг боловч чанар муутай байдаг. Тиймээс Мишелин одтой рестораны тоног төхөөрөмж нь титан юм.

Титан олборлолт

Элемент нь дэлхийн хамгийн түгээмэл 20 элементийн нэг бөгөөд чансааны яг дунд байна. Гаригийн царцдасын массыг үндэслэн титаны агууламж 0.57% байна. Далайн усанд нэг литр 24 дэх металлын 0.001 миллиграмм агуулагддаг. Занар, шавар нь тонн тутамд 4.5 кг элемент агуулдаг.

Хүчиллэг чулуулагт, өөрөөр хэлбэл цахиураар баялаг титан нь мянга тутамд 2.3 кг байдаг. Магмаас үүссэн үндсэн ордуудад 22-р металл нь тонн тутамд 9 кг байдаг. Хамгийн бага титан нь 1000 кг түүхий эдэд 300 грамм буюу 30 хувийн цахиурын агууламжтай хэт ягаан чулуулагт нуугдаж байдаг.

Байгаль дээр тархсан хэдий ч цэвэр титан нь түүнд байдаггүй. 100 хувь металл авах материал нь түүний иодит байв. Бодисын дулааны задралыг Аркел, Де Бур нар гүйцэтгэсэн. Эдгээр нь Голландын химич юм. Туршилт 1925 онд амжилттай болсон. 1950-иад он гэхэд масс үйлдвэрлэл эхэлсэн.

Орчин үеийн хүмүүс дүрмээр бол титаныг түүний давхар ислээс гаргаж авдаг. Энэ бол рутил хэмээх эрдэс юм. Энэ нь гадны хольцыг хамгийн бага хэмжээгээр агуулдаг. Титанит шиг харагддаг ба .

Ильменитийн хүдрийг боловсруулахад шаар үлддэг. Энэ нь 22-р элементийг олж авах материал болж өгдөг. Гаралт нь сүвэрхэг. Нэмэлттэй вакуум зууханд хоёрдогч хайлалтыг хийх шаардлагатай.

Хэрэв та титаны давхар исэлтэй ажилладаг бол түүнд магни, хлор нэмнэ. Хольцыг вакуум зууханд халаана. Бүх илүүдэл элементүүд уурших хүртэл температурыг нэмэгдүүлнэ. Савны ёроолд үлддэг цэвэр титан. Энэ аргыг магнийн дулаан гэж нэрлэдэг.

Кальцийн гидридийн аргыг мөн боловсруулсан. Энэ нь электролиз дээр суурилдаг. Өндөр гүйдэл нь метал гидридийг титан ба устөрөгч болгон салгах боломжийг олгодог. 1925 онд боловсруулсан элементийг гаргаж авах иодитын аргыг үргэлжлүүлэн ашигласаар байна. Гэтэл 21-р зуунд хамгийн их хөдөлмөр, зардал ихтэй учраас мартагдаж эхэлж байна.

Титаны үнэ

Асаалттай металл титан үнэкг тутамд тогтоосон. 2016 оны эхээр 18 орчим ам.доллар байсан. Өнгөрсөн жилийн хугацаанд 22 дахь элементийн дэлхийн зах зээл 7,000,000 тоннд хүрсэн. Хамгийн том нийлүүлэгчид нь Орос, Хятад юм.

Энэ нь тэдний хайгуул хийсэн, ашиглахад тохиромжтой нөөцтэй холбоотой. 2015 оны хоёрдугаар хагаст титан, хуудасны эрэлт буурч эхэлсэн.

Металл нь утас, янз бүрийн эд анги, жишээлбэл, хоолой хэлбэрээр зарагддаг. Тэд биржийн үнээс хамаагүй хямд байдаг. Гэхдээ ембүүнд юу орж ирдэгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй цэвэр титан, түүн дээр суурилсан хайлшийг бүтээгдэхүүнд ашигладаг.

Титан(Латин титан), ти, Менделеевийн үечилсэн системийн IV бүлгийн химийн элемент; атомын дугаар 22, атомын масс 47.90; мөнгөлөг цагаан өнгөтэй байна, хамаарна хөнгөн металлууд.Байгалийн T. нь 46 ти (7.95%), 47 ти (7.75%), 48 ти (73.45%), 49 ти (5.51%), 50 ти (5.34%) гэсэн таван тогтвортой изотопын холимогоос бүрдэнэ. Мэдэгдэж байгаа хиймэл цацраг идэвхт изотопууд 45 ти (ti 1/2 = 3.09) h, 51 ти (ti 1/2 = 5.79 мин), гэх мэт.

Түүхэн мэдээлэл. Диоксидын хэлбэрийн T.-ийг 1791 онд Английн сонирхогч эрдэс судлаач В.Грегор Менакан (Англи) хотын соронзон төмөрлөг элсэнд нээсэн; 1795 онд Германы химич М.Г.Клапрот уг ашигт малтмалын рутилЭнэ нь ижил металлын байгалийн исэл бөгөөд түүнийг "титан" гэж нэрлэсэн [Грекийн домог зүйд титанууд бол Тэнгэрийн ван (Тэнгэр) ба Гайа (Дэлхий) хүүхдүүд юм]. Удаан хугацааны туршид T.-ийг цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарлах боломжгүй байсан; Зөвхөн 1910 онд Америкийн эрдэмтэн М.А.Хантер хлоридыг нь битүүмжилсэн ган бөмбөгөнд натритай халааж металл натри гаргаж авсан; Түүний олж авсан метал нь зөвхөн өндөр температурт уян хатан байсан ба өрөөний температурт хольц ихтэй тул хэврэг байв. Цэвэр титаны шинж чанарыг судлах боломж 1925 онд Голландын эрдэмтэд А.Ван Аркел, И.де Бур нар титан иодид дулааны диссоциацийг ашиглан бага температурт хуванцар шинж чанартай өндөр цэвэршилттэй металл олж авснаар л гарч ирсэн.

Байгаль дахь тархалт. Т. нь хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг бөгөөд дэлхийн царцдас дахь дундаж агууламж (кларк) жингийн хувьд 0.57% байдаг (бүтцийн металлуудын дунд элбэг дэлбэг байдал, төмөр, хөнгөн цагаан, магнийн дараа дөрөвдүгээрт ордог). Т.-ийн хамгийн их хэмжээ нь "базальт бүрхүүл" гэж нэрлэгддэг үндсэн чулуулагт (0.9%), "боржин чулуулаг"-ын чулуулагт бага (0.23%), хэт суурь чулуулагт (0.03%) бүр бага байдаг. , г.м. Ториумаар баяжуулсан уулсын чулуулагт үндсэн чулуулгийн пегматит, шүлтлэг чулуулаг, сиенит ба түүнтэй холбоотой пегматит гэх мэт орно. Цээжний 67 эрдэс бодис мэдэгдэж байгаа бөгөөд гол төлөв магмын гаралтай; хамгийн чухал нь рутил ба ильменит

Биосферт T. голчлон тархсан байдаг. Далайн ус 1 × 10 -7%; Т нь сул цагаач юм.

Физик шинж чанар. T. нь хоёр аллотроп өөрчлөлтийн хэлбэрээр байдаг: 882.5 ° C-аас доош температурт зургаан өнцөгт нягт савласан тортой a-хэлбэр тогтвортой байна ( А= 2.951 å, -тай= 4.679 å) ба энэ температураас дээш - куб биет төвтэй тортой b-хэлбэр a = 3.269 å. Бохирдол ба хайлшийн нэмэлтүүд нь a/b хувиргах температурыг ихээхэн өөрчилдөг.

20 0С-ийн а хэлбэрийн нягт 4.505 г/см 870 ° C-д 3 a 4.35 г/см 3 b-хэлбэр 900 ° C-д 4.32 г/см 3; атомын радиус ti 1.46 å, ионы радиус ti + 0.94 å, ti 2+ 0.78 å, ti 3+ 0.69 å, ti 4+ 0.64 å ,т pl 1668±5°С, тбоодол 3227 ° C; дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 20-25 0С 22.065 Мяг/(м? TO); 20 ° С-т шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент 8.5? 10 -6, 20-700 ° C-ийн хүрээнд 9.7? 10 -6; дулааны багтаамж 0.523 кЖ/(кг? TO); цахилгаан эсэргүүцэл 42.1? 10-6 ом? см 20 хэмд; цахилгаан эсэргүүцлийн температурын коэффициент 20 ° C-д 0.0035; 0.38±0.01 К-аас бага хэт дамжуулагчтай. Т. парамагнит, өвөрмөц соронзон мэдрэмж (3.2±0.4) үү? 20 хэмд 10-6. Суналтын бат бэх 256 Mn/m 2 (25,6 кгс/мм 2) , харьцангуй суналт 72%, Бринеллийн хатуулаг 1000-аас бага Mn/m 2 (100 кгс/мм 2) . Хэвийн уян хатан байдлын модуль 108000 Mn/m 2 (10800 кгс/мм 2) . Өндөр цэвэршилттэй металл нь энгийн температурт уян хатан байдаг.

Аж үйлдвэрт ашигладаг техникийн металл нь хүчилтөрөгч, азот, төмөр, цахиур, нүүрстөрөгчийн хольцыг агуулдаг бөгөөд энэ нь түүний бат бөх чанарыг нэмэгдүүлж, уян хатан чанарыг бууруулж, 865-920 ° C-ийн хооронд тохиолддог полиморф хувирлын температурт нөлөөлдөг. VT1-00 ба VT1-0 техникийн T. зэрэглэлийн хувьд нягт нь 4.32 орчим байна. г/см 3 , суналтын бат бэх 300-550 Mn/m 2 (30-55 кгс/мм 2) , харьцангуй суналт 25%-иас багагүй, Бринеллийн хатуулаг 1150-1650 Mn/m 2 (115-165 кгс/мм 2) . ti 3 атомын гаднах электрон бүрхүүлийн тохиргоо г 2 4 с 2 .

Химийн шинж чанар . Цэвэр T. - химийн идэвхтэй шилжилтийн элемент,нэгдлүүдийн хувьд энэ нь исэлдэлтийн төлөвтэй + 4, ихэвчлэн +3 ба +2 байдаг. Энгийн температурт 500-550 ° C хүртэл зэврэлтэнд тэсвэртэй бөгөөд энэ нь түүний гадаргуу дээр нимгэн боловч удаан эдэлгээтэй оксидын хальс байгаатай холбоотой юм.

Энэ нь 600 ° C-аас дээш температурт агаар мандлын хүчилтөрөгчтэй мэдэгдэхүйц урвалд орж tio 2 үүсгэдэг. . Хэрэв тосолгооны материал хангалтгүй бол нимгэн титан үртэс нь боловсруулах явцад гал авалцаж болно. Хэрэв хүрээлэн буй орчинд хүчилтөрөгчийн хангалттай концентраци байгаа бөгөөд оксидын хальс нь цохилт, үрэлтийн улмаас гэмтсэн бол метал нь өрөөний температурт, харьцангуй том хэсгүүдэд гал авалцаж болно.

Исэл хальс нь шингэн төлөвт байгаа металыг хүчилтөрөгчтэй цаашдын харилцан үйлчлэлээс хамгаалахгүй (жишээлбэл, хөнгөн цагаанаас ялгаатай нь) тул хайлах, гагнах ажлыг вакуум, төвийг сахисан хийн орчинд эсвэл живсэн нуман дор хийх ёстой. T. нь агаар мандлын хий, устөрөгчийг шингээх чадвартай, практик ашиглахад тохиромжгүй хэврэг хайлш үүсгэдэг; идэвхжүүлсэн гадаргуу байгаа тохиолдолд устөрөгчийн шингээлт нь өрөөний температурт аль хэдийн бага хурдтай явагддаг бөгөөд энэ нь 400 ° C ба түүнээс дээш температурт мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Устөрөгчийн устөрөгчийн уусах чадвар нь буцах чадвартай бөгөөд энэ хийг вакуумд шахах замаар бараг бүрэн арилгах боломжтой. T. 700 ° C-аас дээш температурт азоттой урвалд орж, цагаан тугалганы төрлийн нитридүүдийг олж авдаг; нарийн нунтаг буюу утас хэлбэрээр T. азотын агаар мандалд шатаж болно. T. дахь азот ба хүчилтөрөгчийн тархалтын хурд нь устөрөгчөөс хамаагүй бага байдаг. Эдгээр хийтэй харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүссэн давхарга нь хатуулаг, хэврэг чанараараа тодорхойлогддог бөгөөд титан бүтээгдэхүүний гадаргуугаас сийлбэр эсвэл механик боловсруулалтаар арилгадаг. T. хуурай галогентэй хүчтэй урвалд ордог , Чийг нь дарангуйлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг тул чийгтэй галогенд тэсвэртэй.

Металл нь бүх концентрацитай азотын хүчилд тогтвортой байдаг (улаан утааны хүчлийг эс тооцвол энэ нь T. зэврэлтээс үүдэлтэй хагарал үүсгэдэг, заримдаа тэсрэлттэй урвал явагддаг), хүхрийн хүчлийн сул уусмалд (5% хүртэл) тогтвортой байдаг. жин). Давсны, гидрофторын, төвлөрсөн хүхрийн, түүнчлэн халуун органик хүчил: оксалик, формац, трихлорацетик Т-тэй урвалд ордог.

Т. нь агаар мандлын агаар, далайн ус, далайн агаар мандал, нойтон хлор, хлорын ус, хлоридын халуун, хүйтэн уусмал, химийн, газрын тос, цаас үйлдвэрлэх болон бусад үйлдвэрт ашигладаг янз бүрийн технологийн уусмал, урвалжуудад зэврэлтэнд тэсвэртэй. түүнчлэн гидрометаллургийн салбарт . T. нь C, B, se, si-тай металл төстэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээр нь галд тэсвэртэй, өндөр хатуулагтай байдаг. карбидын тиг ( т mp 3140 ° C) устөрөгчийн агаар мандалд 1900-2000 ° C-т хөө тортогтой tio 2-ийн хольцыг халаах замаар олж авна; цагаан тугалга нитрид ( т pl 2950 ° C) - 700 ° C-аас дээш температурт азот дахь T. нунтаг халаах замаар. Тиси 2, ти 5 си 3, тиси ба борид тиб, ти 2 б 5, тиб 2 зэрэг силицидүүд мэдэгдэж байна. 400-600 ° C-ийн температурт дулаан нь хатуу уусмал ба гидрид (tih, tih 2) үүсэх замаар устөрөгчийг шингээдэг. Тио 2 нь шүлттэй холилдоход титан хүчлийн давсууд үүсдэг: мета- ба орто-титанатууд (жишээлбэл, na 2 tio 3 ба na 4 tio 4), түүнчлэн полититанатууд (жишээлбэл, na 2 ti 2 o 5 ба na 2 ti 3 o 7). Титанатууд нь Т.-ийн хамгийн чухал эрдсүүд, тухайлбал, ilmenite fetio 3, perovskite catio 3 зэрэг орно. Бүх титанатууд усанд бага зэрэг уусдаг. T.-ийн давхар исэл, титаны хүчил (тундас), титанатууд нь хүхрийн хүчилд уусч, титанил сульфат tioso 4 агуулсан уусмал үүсгэдэг. Уусмалыг шингэлэх, халаах үед гидролизийн үр дүнд h 2 tio 3 тунадас үүсдэг бөгөөд үүнээс устөрөгчийн хэт ислийг ti (iv) нэгдлүүд агуулсан хүчиллэг уусмалд нэмэхэд найрлага дахь хэт исэл (супра-титаник) хүчлүүд үүсдэг. h 4 tio 5 ба h 4 tio нь 8 ба тэдгээрийн харгалзах давс үүсдэг; Эдгээр нэгдлүүд нь шар эсвэл улбар шар-улаан өнгөтэй (Т-ийн концентрацаас хамаарч) бөгөөд энэ нь T-ийн аналитик тодорхойлоход ашиглагддаг.

Баримт. Металл магни үйлдвэрлэх хамгийн түгээмэл арга бол магни-дулааны арга, өөрөөр хэлбэл тетрахлоридыг металл магни (бага түгээмэл натри) -аар бууруулах явдал юм.

ticl 4 + 2mg = ti + 2mgcl 2.

Аль ч тохиолдолд эхлэлийн түүхий эд нь төмрийн оксидын хүдэр - рутил, ильменит гэх мэт. Ильменит зэрэг хүдрийн хувьд цахилгаан зууханд хайлуулах замаар шаар хэлбэртэй төмрийг төмрөөс ялгаж авдаг. Шаар (түүнчлэн рутил) нь нүүрстөрөгчийн оролцоотойгоор хлоржуулж, T. тетрахлорид үүсгэдэг бөгөөд энэ нь цэвэршүүлсний дараа төвийг сахисан уур амьсгалтай бууруулах реакторт ордог.

Энэ процессоор металыг хөвөн хэлбэрээр гаргаж авдаг бөгөөд нунтагласны дараа хайлш шаардлагатай бол хайлшлах нэмэлтийг оруулан вакуум нуман зууханд ембүү хэлбэрээр хайлуулдаг. Магни-дулааны арга нь бууралтын явцад үүссэн дайвар бүтээгдэхүүн болох магнийн хлорид нь магни, хлорыг үйлдвэрлэхийн тулд электролиз рүү илгээгддэг тул битүү технологийн цикл бүхий үйлдвэрлэлийн томоохон хэмжээний магнийн үйлдвэрлэлийг бий болгох боломжийг олгодог.

Хэд хэдэн тохиолдолд металл болон түүний хайлшаас бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд нунтаг металлургийн аргыг ашиглах нь ашигтай байдаг. Ялангуяа нарийн ширхэгтэй нунтаг (жишээлбэл, радио электроникийн хувьд) авахын тулд T. давхар ислийг кальцийн гидридээр багасгах аргыг хэрэглэж болно.

Дэлхийн металлын үйлдвэрлэл маш хурдан хөгжсөн: ойролцоогоор 2 Т 1948, 2100 он Т 1953 онд 20,000 Т 1957 онд; 1975 онд 50,000 давсан Т.

Өргөдөл . Бусад бүтцийн металлуудаас гангийн гол давуу тал нь: хөнгөн, бат бөх, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлын хослол юм. Титан хайлш нь үнэмлэхүй, тэр ч байтугай тодорхой хүч чадлын хувьд (өөрөөр хэлбэл нягтралтай холбоотой хүч чадал) -250-аас 550 ° C-ийн температурт бусад метал (жишээлбэл, төмөр эсвэл никель) дээр суурилсан ихэнх хайлшаас илүү байдаг. зэврэлтээс хамааран тэдгээрийг үнэт металлын хайлштай харьцуулж болно . Гэсэн хэдий ч Т.-ийг зөвхөн 50-аад оноос эхлэн бие даасан бүтцийн материал болгон ашиглаж эхэлсэн. 20-р зуун хүдрээс гаргаж авах, боловсруулах техникийн асар их бэрхшээлээс (тийм учраас Т. ховор металлууд) . Түлшний дийлэнх хэсгийг нисэх, пуужингийн технологи, далайн хөлөг онгоцны үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд зарцуулдаг . Ферротитан (20-50% ферротитан) гэж нэрлэгддэг төмөртэй титан хайлш нь өндөр чанартай ган, тусгай хайлшийг металлургийн ажилд хайлшлах нэмэлт, исэлдүүлэгч бодисоор үйлчилдэг.

Техникийн технологийг түрэмгий орчинд ажилладаг сав, химийн реактор, дамжуулах хоолой, холбох хэрэгсэл, насос болон бусад бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашигладаг, жишээлбэл, химийн инженерчлэлд. Өнгөт металлын гидрометаллургид Т-ээр хийсэн төхөөрөмжийг гангаар хийсэн бүтээгдэхүүнийг бүрэхэд ашигладаг . Ихэнх тохиолдолд метал ашиглах нь тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг уртасгах төдийгүй үйл явцыг эрчимжүүлэх боломжийг олгодог (жишээлбэл, никель гидрометаллургийн гэх мэт) техник, эдийн засгийн асар их үр нөлөөг өгдөг. T.-ийн биологийн хор хөнөөлгүй байдал нь хүнсний үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэх, нөхөн сэргээх мэс засал хийхэд маш сайн материал болдог. Гүн хүйтэн нөхцөлд T.-ийн бат бөх чанар нь уян хатан чанарыг хадгалахын зэрэгцээ нэмэгддэг бөгөөд энэ нь криоген технологийн бүтцийн материал болгон ашиглах боломжтой болгодог. T. нь өнгөлөх, өнгөт аноджуулах, гадаргууг өнгөлөх бусад аргуудад сайнаар нөлөөлдөг тул янз бүрийн уран сайхны бүтээгдэхүүн, тэр дундаа хөшөө баримал үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Үүний нэг жишээ бол дэлхийн анхны хиймэл дагуул хөөргөсний хүндэтгэлд зориулж Москва дахь хөшөө юм. Титаны нэгдлүүдийн дотроос өндөр температурын технологид хэрэглэгддэг титан исэл, титан галид, титан силицид зэрэг нь практик ач холбогдолтой; Т.борид ба тэдгээрийн хайлш нь галд тэсвэртэй, том нейтрон барих хөндлөн огтлолтой тул атомын цахилгаан станцуудад зохицуулагч болгон ашигладаг. Өндөр хатуулагтай T. карбид нь зүсэх хэрэгсэл үйлдвэрлэх, зүлгүүрийн материал болгон ашигладаг багажны хатуу хайлшийн нэг хэсэг юм.

Титаны давхар исэл ба барийн титанат нь суурь болдог титан керамик,мөн барийн титанат нь хамгийн чухал юм Төмөр цахилгаан.

С.Г.Глазунов.

Бие дэх титан. Т. нь ургамал, амьтны эд эсэд байнга байдаг. Газрын ургамалд түүний агууламж 10-4% орчим байдаг. , далайд - 1.2-оос? 10 -3-аас 8 хүртэл? 10 -2% , хуурай газрын амьтдын эдэд - 2-оос бага? 10 -4% , далай - 2-оос? 10 -4 - 2? 10-2%. Сээр нуруутан амьтдад голчлон эвэр, дэлүү, бөөрний дээд булчирхай, бамбай булчирхай, ихэст хуримтлагддаг; ходоод гэдэсний замаас муу шингэдэг. Хүний хоол хүнс, уснаас өдөрт авах Т.-ийн хэмжээ 0.85 байна мг;шээс, баасанд ялгардаг (0.33 ба 0.52 мгтус тус). Харьцангуй бага хортой.

Лит.:Глазунов С.Г., Моисеев В.Н., Бүтцийн титан хайлш, М., 1974; Титан металлурги, М., 1968; Горошченко Я., Титаны хими, [хэсэг. 1-2], К., 1970-72; zwicker u., titan und titanlegierungen, б., 1974; боуэн х. би. м., биохимийн элементүүдийн ул мөр, l.-n. он., 1966 он.

Титаныг анх 1791 онд нээсэн Британийн химич Уильям Грегор "грегорит" гэж нэрлэжээ. Титаныг 1793 онд Германы химич М.Х.Клапрот бие даан нээжээ. Тэрээр үүнийг "байгалийн хүч чадлын биелэл" гэж Грекийн домог судлалын титануудын нэрээр титан гэж нэрлэжээ. 1797 он хүртэл Клапрот түүний титан нь Грегорын өмнө нь нээсэн элемент болохыг олж мэдсэн.

Онцлог шинж чанар, шинж чанар

Титан бол химийн элемент бөгөөд Ti тэмдэгтэй, атомын дугаар 22. Энэ нь мөнгөлөг өнгөтэй, нягтрал багатай, өндөр бат бэхтэй гялалзсан металл юм. Далайн ус, хлорын зэврэлтэнд тэсвэртэй.

Элемент үүсдэгхэд хэдэн ашигт малтмалын ордуудад, голчлон дэлхийн царцдас, литосферт өргөн тархсан рутил ба ильменит.

Титаныг хүчтэй хөнгөн хайлш үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Металлын хамгийн ашигтай шинж чанаруудын хоёр нь зэврэлтэнд тэсвэртэй байдал ба хатуулаг ба нягтын харьцаа нь метал элементийн хамгийн өндөр үзүүлэлт юм. Хайлшгүй төлөвт энэ металл нь зарим ган шиг бат бөх боловч нягтрал багатай байдаг.

Металлын физик шинж чанар

Энэ бол удаан эдэлгээтэй металл юмбага нягтралтай, нэлээд хуванцар (ялангуяа хүчилтөрөгчгүй орчинд), гялалзсан, металлоид цагаан. Харьцангуй өндөр хайлах температур нь 1650 ° C (эсвэл 3000 ° F) нь галд тэсвэртэй металлын хувьд ашигтай байдаг. Энэ нь парамагнит шинж чанартай бөгөөд цахилгаан болон дулаан дамжуулалт багатай байдаг.

Mohs масштабаар титаны хатуулаг нь 6. Энэ үзүүлэлтээс харахад хатуурсан ган, вольфрамаас арай доогуур байдаг.

Арилжааны цэвэр (99.2%) титан нь суналтын бат бэх нь ойролцоогоор 434 МПа байдаг бөгөөд энэ нь ердийн бага агуулгатай ган хайлштай төстэй боловч титан нь илүү хөнгөн байдаг.

Титаны химийн шинж чанар

Хөнгөн цагаан, магнийн нэгэн адил титан болон түүний хайлш нь агаарт өртөхөд шууд исэлддэг. Энэ нь орчны температурт ус, агаартай удаан урвалд ордог. Учир нь энэ нь идэвхгүй ислийн бүрхүүл үүсгэдэг, энэ нь задгай металлыг цаашдын исэлдэлтээс хамгаалдаг.

Агаар мандлын идэвхгүй байдал нь цагаан алттай бараг тэнцэх хэмжээний зэврэлтэнд тэсвэртэй титаныг өгдөг. Титан нь шингэрүүлсэн хүхрийн болон давсны хүчил, хлоридын уусмал, ихэнх органик хүчлүүдийн довтолгоог эсэргүүцэх чадвартай.

Титан бол цэвэр азотод шатдаг цөөхөн элементийн нэг бөгөөд 800°C (1470°F) температурт урвалд орж титан нитрид үүсгэдэг. Хүчилтөрөгч, азот болон бусад хийтэй өндөр урвалд ордог тул титан судал нь титаны сублимацийн шахуургад эдгээр хийн шингээгч болгон ашиглагддаг. Эдгээр шахуургууд нь хямд бөгөөд хэт өндөр вакуум системд маш бага даралтыг найдвартай үүсгэдэг.

Титан агуулсан түгээмэл ашигт малтмал нь анатаз, брукит, ильменит, перовскит, рутил, титанит (сфен) юм. Эдгээр ашигт малтмалаас зөвхөн рутилболон ильменит нь эдийн засгийн хувьд чухал боловч өндөр концентрацитай үед ч эдгээрийг олоход хэцүү байдаг.

Титан нь солируудаас олддог бөгөөд 3200°C (5790°F) гадаргын температуртай нар болон М төрлийн одноос олдсон.

Төрөл бүрийн хүдрээс титан олборлох одоогоор мэдэгдэж байгаа аргууд нь хөдөлмөр их шаарддаг бөгөөд үнэтэй байдаг.

Үйлдвэрлэл ба үйлдвэрлэл

Одоогийн байдлаар 50 орчим төрлийн титан, титан хайлшийг боловсруулж ашиглаж байна. Өнөөдөр титан металл ба хайлшийн 31 ангиллыг хүлээн зөвшөөрдөг бөгөөд үүнээс 1-4 анги нь арилжааны хувьд цэвэр (хайлшгүй) байдаг. Хүчилтөрөгчийн агууламжаас хамааран суналтын бат бөх чанараараа ялгаатай бөгөөд 1-р анги нь хамгийн уян хатан (0.18% хүчилтөрөгчтэй хамгийн бага суналтын бат бөх) бөгөөд 4-р анги нь хамгийн бага уян хатан (хүчилтөрөгчийн хамгийн их хүч чадал 0.40%) юм.

Үлдсэн ангиуд нь хайлш бөгөөд тус бүр нь тодорхой шинж чанартай байдаг.

хуванцар;
хүч чадал;
хатуулаг;
цахилгаан эсэргүүцэл;
тусгай зэврэлтээс хамгаалах эсэргүүцэл ба тэдгээрийн хослолууд.

Эдгээр техникийн үзүүлэлтүүдээс гадна титан хайлшийг сансрын болон цэргийн техникийн үзүүлэлтүүд (SAE-AMS, MIL-T), ISO стандартууд болон улс орны онцлог шинж чанарууд, түүнчлэн сансар, цэрэг, эмнэлгийн болон үйлдвэрлэлийн эцсийн хэрэглэгчийн шаардлагыг хангахын тулд үйлдвэрлэдэг. програмууд.

Худалдааны хувьд цэвэр хавтгай бүтээгдэхүүн (хуудас, хавтан) амархан үүсдэг, гэхдээ боловсруулалт хийхдээ метал нь "санах ойтой" бөгөөд буцаж үсрэх хандлагатай байдаг гэдгийг харгалзан үзэх ёстой. Энэ нь ялангуяа зарим өндөр бат бэх хайлшийн хувьд үнэн юм.

Титаныг ихэвчлэн хайлш хийхэд ашигладаг:

хөнгөн цагаантай;
ванадитай;
зэстэй (хатууруулах зориулалттай);
төмөртэй;
мангантай;
молибден болон бусад металлуудтай .

Хэрэглээ

Хуудас, хавтан, саваа, утас, цутгамал хэлбэрийн титан хайлш нь аж үйлдвэр, сансар огторгуй, зугаа цэнгэл, хөгжиж буй зах зээлд хэрэглээг олж авдаг. Нунтаг титаныг пиротехникийн хэрэгсэлд тод шатаж буй хэсгүүдийн эх үүсвэр болгон ашигладаг.

Титан хайлш нь суналтын бат бэх нягтын харьцаа өндөртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй, ядрах, хагарахад тэсвэртэй, дунд зэргийн өндөр температурыг тэсвэрлэх чадвартай тул тэдгээрийг нисэх онгоц, хуяг дуулга, тэнгисийн цэргийн хөлөг онгоц, сансрын хөлөг, пуужин зэрэгт ашигладаг.

Эдгээр хэрэглээний хувьд титаныг хөнгөн цагаан, циркони, никель, ванади болон бусад элементүүдээр хайлуулж, бүтцийн чухал элементүүд, галт хана, буух төхөөрөмж, яндангийн хоолой (нисдэг тэрэг) болон гидравлик систем зэрэг төрөл бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэдэг. Үнэн хэрэгтээ үйлдвэрлэсэн титан металлын гуравны хоёр орчим нь онгоцны хөдөлгүүр, раманд ашиглагддаг.

Титан хайлш нь далайн усны зэврэлтэнд тэсвэртэй тул сэнсний босоо ам, дулаан солилцооны тоноглол гэх мэт ажилд ашиглагддаг. Эдгээр хайлшийг шинжлэх ухаан, цэргийн зориулалттай далай тэнгисийн тандалт, хяналтын төхөөрөмжийн орон сууц, эд ангиудад ашигладаг.

Тусгай хайлшийг өндөр бат бэхийн үүднээс газрын тос, байгалийн хийн цооног, никелийн гидрометаллургид ашигладаг. Целлюлоз, цаасны үйлдвэр нь натрийн гипохлорит эсвэл нойтон хлорын хий (цайруулагчид) зэрэг түрэмгий орчинд өртөх технологийн тоног төхөөрөмжид титаныг ашигладаг. Бусад хэрэглээнд хэт авианы гагнуур, долгионы гагнах зэрэг орно.

Нэмж дурдахад эдгээр хайлшийг автомашины хэрэглээнд, ялангуяа бага жинтэй, өндөр бат бэх, хөшүүн чанар чухал ач холбогдолтой автомашин, мотоциклийн уралдаанд ашигладаг.

Титаныг олон төрлийн спортын бүтээгдэхүүнд ашигладаг: теннисний цохиур, гольфын клуб, лакросс босоо ам; крикет, хоккей, лакросс, хөл бөмбөгийн дуулга, мөн дугуйн хүрээ, эд анги.

Бат бөх чанараараа титан нь дизайнеруудын үнэт эдлэлд (ялангуяа титан бөгж) илүү алдартай болсон. Түүний идэвхгүй байдал нь харшилтай хүмүүс эсвэл усан сан гэх мэт орчинд үнэт эдлэл өмсдөг хүмүүст тохиромжтой сонголт болгодог. Титаныг мөн алттай хайлуулж, 24 каратын алт болгон зарах боломжтой хайлш гаргаж авдаг, учир нь 1% Ti хайлш нь бага агуулгатай байхыг шаарддаггүй. Үүссэн хайлш нь ойролцоогоор 14 каратын алтны хатуулаг бөгөөд 24 каратын цэвэр алтнаас илүү бат бөх юм.

Урьдчилан сэргийлэх

Титан нь их хэмжээний тунгаар ч хоргүй байдаг. Нунтаг эсвэл металл хэлбэрээр хийгдсэн эсэхээс үл хамааран энэ нь галын ноцтой аюулыг үүсгэдэг бөгөөд хэрэв агаарт халсан бол дэлбэрэх аюултай.

Титан хайлшийн шинж чанар ба хэрэглээ

Доорх нь ангиудад хуваагдсан хамгийн түгээмэл титан хайлш, тэдгээрийн шинж чанар, давуу тал, үйлдвэрлэлийн хэрэглээний талаархи тойм юм.

7-р анги

7-р зэрэг нь механик болон физикийн хувьд 2-р зэргийн цэвэр титантай тэнцэх ба завсрын элементийн палладий нэмсэнээс бусад нь хайлш болдог. Энэ нь маш сайн гагнах чадвар, уян хатан чанартай бөгөөд энэ төрлийн бүх хайлшаас хамгийн зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг.

7-р анги нь химийн процесс, үйлдвэрлэлийн тоног төхөөрөмжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд ашиглагддаг.

11-р анги

11-р анги нь 1-р ангитай маш төстэй бөгөөд зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг сайжруулахын тулд палладий нэмсэн нь хайлш болдог.

Бусад ашигтай шинж чанаруудоновчтой уян хатан чанар, хүч чадал, хатуулаг, маш сайн гагнах чадварыг багтаана. Энэ хайлшийг ялангуяа зэврэлттэй холбоотой асуудлуудад ашиглаж болно.

химийн эмчилгээ;
хлоратын үйлдвэрлэл;
давсгүйжүүлэх;
далайн хэрэглээ.

Ti 6Al-4V, анги 5

Ti 6Al-4V хайлш буюу 5-р зэргийн титан нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг. Энэ нь дэлхийн нийт титаны хэрэглээний 50%-ийг эзэлдэг.

Ашиглахад хялбар байдал нь түүний олон давуу талтай байдаг. Ti 6Al-4V-ийн хүчийг нэмэгдүүлэхийн тулд дулааны боловсруулалт хийх боломжтой. Энэ хайлш нь бага жинтэй, өндөр хүч чадалтай.

Энэ бол ашиглахад хамгийн тохиромжтой хайлш юм хэд хэдэн салбарт, тухайлбал сансар судлал, анагаах ухаан, далайн болон химийн боловсруулах үйлдвэрүүд. Үүнийг бий болгоход ашиглаж болно:

нисэх онгоцны турбин;
хөдөлгүүрийн бүрэлдэхүүн хэсэг;
нисэх онгоцны бүтцийн элементүүд;
сансрын бэхэлгээ;
өндөр хүчин чадалтай автомат эд анги;
спортын тоног төхөөрөмж.

Ti 6AL-4V ELI, анги 23

23-р анги - мэс заслын титан. Ti 6AL-4V ELI хайлш буюу 23-р зэрэглэл нь Ti 6Al-4V-ийн илүү цэвэршилттэй хувилбар юм. Үүнийг өнхрөх, утас, утас эсвэл хавтгай утаснаас хийж болно. Энэ нь өндөр бат бэх, бага жинтэй, сайн зэврэлтэнд тэсвэртэй, өндөр бат бөх чанарыг хослуулах шаардлагатай ямар ч нөхцөлд хамгийн сайн сонголт юм. Энэ нь маш сайн гэмтлийн эсэргүүцэлтэй байдаг.

Биологийн нийцтэй байдал, ядаргаанд сайн тэсвэртэй тул суулгац хийх боломжтой бүрэлдэхүүн хэсгүүд гэх мэт биоанагаахын хэрэглээнд ашиглаж болно. Дараах бүтцийг бий болгохын тулд мэс заслын үйл ажиллагаанд ашиглаж болно.

ортопедийн зүү ба эрэг;
холбогч хавчаар;
мэс заслын үдээс;
булаг шанд;
ортодонт төхөөрөмж;
криоген судаснууд;
яс бэхлэх төхөөрөмж.

12-р анги

12-р зэргийн титан нь маш сайн чанарын гагнах чадвартай. Энэ нь өндөр температурт сайн хүч чадлыг өгдөг өндөр бат бэх хайлш юм. 12-р зэргийн титан нь 300 цувралын зэвэрдэггүй гантай төстэй шинж чанартай байдаг.

Төрөл бүрийн хэлбэрт оруулах чадвар нь түүнийг олон төрлийн хэрэглээнд ашиглах боломжтой болгодог. Хайлш нь зэврэлтэнд тэсвэртэй байдаг нь түүнийг тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд үнэлж баршгүй болгодог. 12-р ангиллыг дараах үйлдвэрүүдэд ашиглаж болно.

дулаан солилцуур;
гидрометаллургийн хэрэглээ;
өндөр температурт химийн үйлдвэрлэл;
далайн болон агаарын бүрэлдэхүүн хэсэг.

Ti5Al-2.5Sn

Ti 5Al-2.5Sn нь тэсвэртэй хайлш бөгөөд гагнуурын чадвар сайтай. Энэ нь мөн өндөр температурын тогтвортой байдал, өндөр бат бэхтэй.

Ti 5Al-2.5Sn нь ихэвчлэн нисэхийн салбарт, мөн криоген хэрэглээнд ашиглагддаг.

Титан (лат. Titanium; Ti тэмдэгээр тэмдэглэсэн) нь атомын дугаар 22, химийн элементүүдийн үелэх системийн дөрөв дэх үе буюу дөрөвдүгээр бүлгийн хоёрдогч дэд бүлгийн элемент юм. Титан энгийн бодис (CAS дугаар: 7440- 32-6) нь мөнгөлөг цагаан өнгөтэй цайвар металл юм.

Өгүүллэг

TiO 2-ийн нээлтийг англи хүн В.Грегор, Германы химич М.Г.Клапрот нар бараг нэгэн зэрэг, бие биенээсээ хамааралгүйгээр хийсэн. В.Грегор соронзон төмөрт элсний найрлагыг судалж байхдаа (Крид, Корнуолл, Англи, 1789) үл мэдэгдэх металлын шинэ “дэлхий” (оксид) ялгаж авч, түүнийг менакен гэж нэрлэсэн. 1795 онд Германы химич Клапрот рутилийн эрдсийн шинэ элементийг илрүүлж, түүнийг титан гэж нэрлэжээ. Хоёр жилийн дараа Клапрот рутил ба гажигтай шороо нь ижил элементийн исэл болохыг тогтоосон бөгөөд энэ нь Клапротын санал болгосон "титан" гэсэн нэрийг бий болгосон. Арван жилийн дараа титан гурав дахь удаагаа нээгдэв. Францын эрдэмтэн Л.Вокэлин анатаз дахь титаныг нээж, рутил болон анатаза нь ижил титаны исэл гэдгийг нотолсон.
Металл титаны анхны дээжийг 1825 онд Ж.Я. Титаны химийн идэвхжил өндөр, цэвэршүүлэхэд хүндрэлтэй тул 1925 онд Титаны иодидын уурын TiI 4-ийг дулаанаар задлах замаар Ти-ийн цэвэр дээжийг Голландын А.ван Аркел, И.де Бур нар гаргаж авсан.

Нэрийн гарал үүсэл

Энэ металл нь эртний Грекийн домог зүйд гардаг Титанууд, Гайагийн хүүхдүүдийн хүндэтгэлд нэрээ авчээ. Элементийн нэрийг Мартин Клапрот химийн нэршлийн талаархи үзэл бодлынхоо дагуу өгсөн бөгөөд Францын химийн сургуулийн эсрэг элементийг химийн шинж чанараар нь нэрлэхийг оролдсон. Германы судлаач өөрөө шинэ элементийн шинж чанарыг зөвхөн исэлээс нь тодорхойлох боломжгүй гэж тэмдэглэсэн тул урьд нь нээсэн урантай зүйрлүүлэн домог зүйгээс нэрийг сонгожээ.
Гэсэн хэдий ч 1980-аад оны сүүлээр "Технологи-Залуус" сэтгүүлд нийтлэгдсэн өөр хувилбараар шинээр олдсон металл нь эртний Грекийн домогт гардаг хүчирхэг титануудад биш, харин Германы домог зүй дэх дагины хатан хаан Титаниагийн нэрээр нэрлэгдсэн юм. Шекспирийн "Зуны шөнийн зүүд" киноны Обероны эхнэр). Энэ нэр нь металын ер бусын "хөнгөн" (бага нягтрал) -тай холбоотой юм.

Баримт

Дүрмээр бол титан ба түүний нэгдлүүдийг үйлдвэрлэх эхлэлийн материал нь харьцангуй бага хэмжээний хольцтой титаны давхар исэл юм. Ялангуяа титаны хүдрийг баяжуулж гаргаж авсан рутил баяжмал байж болно. Гэсэн хэдий ч дэлхий дээрх рутилийн нөөц маш хязгаарлагдмал бөгөөд ильменитийн баяжмалыг боловсруулах явцад олж авсан синтетик рутил буюу титан шаарыг ихэвчлэн ашигладаг. Титан шаарыг авахын тулд ильменитын баяжмалыг цахилгаан нуман зууханд багасгаж, төмрийг металлын үе шатанд (цутгамал) ялгаж, бууруулаагүй титаны исэл ба хольцыг шаарын фазыг бүрдүүлдэг. Баялаг шаарыг хлорид эсвэл хүхрийн хүчлийн аргаар боловсруулдаг.
Титаны хүдрийн баяжмалыг хүхрийн хүчил эсвэл пирометаллургийн боловсруулалтанд хамруулдаг. Хүхрийн хүчлийн боловсруулалтын бүтээгдэхүүн нь титаны давхар ислийн нунтаг TiO 2 юм. Пирометаллургийн аргыг ашиглан хүдрийг коксоор шингэлж, хлороор боловсруулснаар титаны тетрахлоридын уур TiCl 4:
TiO 2 + 2C + 2Cl 2 =TiCl 2 + 2CO

Үүссэн TiCl 4 уурыг 850 ° C-т магнигаар багасгадаг.
TiCl 4 + 2Mg = 2MgCl 2 + Ti

Үүссэн титан "хөвөн" -ийг хайлуулж, цэвэрлэнэ. Титаныг иодидын арга буюу электролиз ашиглан цэвэршүүлж, Ti-ийг TiCl 4-ээс ялгаж авдаг. Титан ембүү авахын тулд нуман, электрон цацраг эсвэл плазмын боловсруулалтыг ашигладаг.

Физик шинж чанар

Титан бол мөнгөлөг цагаан өнгөтэй хөнгөн металл юм. Энэ нь хоёр талст өөрчлөлттэй байдаг: α-Ti нь зургаан өнцөгт нягт савласан тортой, β-Ti нь куб биет төвлөрсөн савлагаатай, α↔β полиморф хувирлын температур 883 ° C байна.
Энэ нь өндөр зуурамтгай чанар бөгөөд боловсруулах явцад зүсэх хэрэгсэлд наалддаг тул багаж хэрэгсэл, янз бүрийн тосолгооны материалд тусгай бүрээсийг түрхэх шаардлагатай.
Энгийн температурт энэ нь TiO 2 оксидын хамгаалалтын идэвхгүй хальсаар хучигдсан байдаг тул ихэнх орчинд (шүлтлэгээс бусад) зэврэлтэнд тэсвэртэй болгодог.
Титан тоос нь тэсрэх хандлагатай байдаг. Галын цэг 400 ° C. Титан үртэс нь галын аюултай.

Өгүүллэг

Титаны давхар исэл (TiO 2)-ийн нээлтийг англи хүн В.Грегор, Германы химич М.Г.Клапрот нар бараг нэгэн зэрэг, бие биенээсээ хамааралгүйгээр хийсэн. В.Грегор соронзон төмөрлөг элсний найрлагыг судалж байхдаа (Крид, Корнуолл, Англи) үл мэдэгдэх металлын шинэ “дэлхий” (оксид) ялгаж авч, түүнийг менакен гэж нэрлэсэн. 1795 онд Германы химич Клапрот эрдсийн рутилийн шинэ элементийг олж, түүнийг титан гэж нэрлэжээ. Хоёр жилийн дараа Клапрот рутил ба гажигтай шороо нь ижил элементийн исэл гэдгийг тогтоож, Клапротын санал болгосон "титан" гэсэн нэрийг бий болгосон. Арван жилийн дараа титаныг 3 дахь удаагаа нээсэн: Францын эрдэмтэн Л.Вокэлин анатаз дахь титаныг нээж, рутил болон анатаза нь ижил титан исэл гэдгийг нотолсон.

Титан металлын анхны дээжийг 1825 онд Швед Ж.Ж.Берзелиус гаргаж авсан. Титаны химийн идэвхжил өндөр, цэвэршүүлэхэд хүндрэлтэй тул 1925 онд Титаны иодидын уурын TiI 4-ийн дулаан задралын аргаар Ти-ийн цэвэр дээжийг Голландын А.ван Аркел, И.де Бур нар гаргаж авсан.

Люксембургийн иргэн Г.Кролл хүртэл титан үйлдвэрлэлийн хэрэглээг олж чадаагүй (Англи)орос 1940 онд тетрахлоридоос титан металлыг бууруулах энгийн магнийн дулааны аргыг патентжуулаагүй; энэ арга (Kroll process (Англи)орос) өнөөг хүртэл титан үйлдвэрлэлийн гол салбаруудын нэг хэвээр байна.

Нэрийн гарал үүсэл

Энэ металл нь эртний Грекийн домог зүйд гардаг титанууд, Гайагийн хүүхдүүдийн хүндэтгэлд нэрээ авчээ. Элементийн нэрийг Францын химийн сургуулиас ялгаатай нь химийн нэршлийн талаархи үзэл бодлынхоо дагуу Мартин Клапрот өгсөн бөгөөд тэд элементийг химийн шинж чанараар нь нэрлэхийг оролдсон. Германы судлаач өөрөө шинэ элементийн шинж чанарыг зөвхөн исэлээс нь тодорхойлох боломжгүй гэж тэмдэглэсэн тул урьд нь нээсэн урантай зүйрлүүлэн домог зүйгээс нэрийг сонгожээ.

Байгальд байх

Титан нь байгальд тархалтаараа 10-р байранд ордог. Дэлхийн царцдас дахь агууламж жингийн 0.57%, далайн усанд - 0.001 мг / л байна. Хэт суурь чулуулагт 300 г/т, үндсэн чулуулагт 9 кг/т, хүчиллэг чулуулагт 2,3 кг/т, шавар, занарт 4,5 кг/т байна. Дэлхийн царцдас дахь титан нь бараг үргэлж дөрвөн валент бөгөөд зөвхөн хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдэд байдаг. Чөлөөт хэлбэрээр олдсонгүй. Цаг агаар, хур тунадасны нөхцөлд титан нь Al 2 O 3-тай геохимийн хамааралтай байдаг. Энэ нь өгөршлийн царцдасын бокситууд болон далайн шаварлаг хурдасуудад төвлөрдөг. Титан нь ашигт малтмалын механик хэлтэрхий болон коллоид хэлбэрээр тээвэрлэгддэг. Зарим шаварт жингийн 30% хүртэл TiO 2 хуримтлагддаг. Титан эрдэс нь өгөршилд тэсвэртэй бөгөөд шороон ордонд их хэмжээний концентраци үүсгэдэг. Титан агуулсан 100 гаруй эрдэс бодисыг мэддэг. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь: рутил TiO 2, ильменит FeTiO 3, титаномагнетит FeTiO 3 + Fe 3 O 4, перовскит CaTiO 3, титанит (сфен) CaTiSiO 5. Анхдагч титаны хүдэр - ильменит-титан-магнетит ба шороон ордын хүдэр - рутил-ильменит-циркон байдаг.

Хадгаламж

Титаны анхдагч томоохон ордууд нь Өмнөд Африк, Орос, Украйн, Канад, АНУ, Хятад, Норвеги, Швед, Египет, Австрали, Энэтхэг, Өмнөд Солонгос, Казахстан; шороон ордууд Бразил, Энэтхэг, АНУ, Сьерра-Леон, Австралид байдаг. ТУХН-ийн орнуудад титаны хүдрийн хайгуулын нөөцөөр тэргүүлэгч байруудыг ОХУ (58.5%), Украин (40.2%) эзэлж байна. ОХУ-ын хамгийн том орд бол Ярегское юм.

Нөөц ба үйлдвэрлэл

2002 оны байдлаар олборлосон титаны 90%-ийг титаны давхар исэл TiO 2 үйлдвэрлэхэд ашигласан. Титаны давхар ислийн дэлхийн үйлдвэрлэл жилд 4.5 сая тонн байжээ. Титаны давхар ислийн батлагдсан нөөц (Оросыг эс тооцвол) 2006 оны байдлаар АНУ-ын Геологийн албаны мэдээгээр титаны давхар ислийн хувьд Оросыг эс тооцвол ильменитын хүдрийн нөөц 603-673 сая тонн, рутилийн хүдрийн нөөцтэй байна. - 49, 7-52.7 сая тонн байна. Ийнхүү одоогийн олборлолтын хурдаар титаны дэлхийн батлагдсан нөөц (Оросыг эс тооцвол) 150 гаруй жил үргэлжилнэ.

Орос улс титаны нөөцөөрөө дэлхийд Хятадын дараа хоёрдугаарт ордог. ОХУ-ын титаны ашигт малтмалын нөөц нь улс даяар жигд тархсан 20 ордоос бүрддэг (үүний 11 нь анхдагч, 9 нь шороон орд юм. Хайгуул хийсэн ордуудын хамгийн том нь (Ярегское) нь Ухта (Коми Бүгд Найрамдах Улс) хотоос 25 км зайд оршдог. Тус ордын нөөц нь 2 тэрбум тонн хүдэртэй, титаны давхар ислийн дундаж агууламж 10 орчим хувьтай байна.

Дэлхийн хамгийн том титан үйлдвэрлэгч бол Оросын VSMPO-AVISMA компани юм.

Баримт

Титаны хүдрийн баяжмалыг хүхрийн хүчил эсвэл пирометаллургийн боловсруулалтанд хамруулдаг. Хүхрийн хүчлийн боловсруулалтын бүтээгдэхүүн нь титаны давхар ислийн нунтаг TiO 2 юм. Пирометаллургийн аргыг ашиглан хүдрийг коксоор шингэлж, хлороор боловсруулснаар титаны тетрахлоридын уур TiCl 4:

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

Үүссэн TiCl 4 уурыг 850 ° C-т магнигаар багасгадаг.

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

Нэмж дурдахад, Кембрижийн Их Сургуулийн хөгжүүлэгч Дерек Фрай, Том Фартинг, Жорж Чен нарын нэрээр нэрлэгдсэн FFC Кембрижийн процесс нь одоо алдартай болж эхэлж байна. Энэхүү цахилгаан химийн процесс нь кальцийн хлорид ба шохойн (кальцийн исэл) хайлсан холимог дахь титаныг исэлээс нь шууд, тасралтгүй бууруулах боломжийг олгодог. Энэ процесст кальцийн хлорид, шохойн холимогоор дүүргэсэн электролитийн банн, графит тахилын (эсвэл төвийг сахисан) анод, бууруулж болох ислээр хийсэн катодыг ашигладаг. Баннаар гүйдэл дамжуулах үед температур хурдан ~1000-1100 ° C хүрч, кальцийн оксидын хайлмал нь анод дахь хүчилтөрөгч, кальцийн метал болж задардаг.

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

Үүссэн хүчилтөрөгч нь анодыг исэлдүүлдэг (графит ашиглах тохиолдолд), кальци нь хайлмал дахь катод руу шилжиж, титаныг исэлээс нь бууруулдаг.

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

Үүссэн кальцийн исэл дахин хүчилтөрөгч болон металл кальци болж задарч, катод бүрэн титан хөвөн болж хувирах эсвэл кальцийн исэл шавхагдах хүртэл процесс давтагдана. Энэ процесст кальцийн хлоридыг идэвхтэй кальци ба хүчилтөрөгчийн ионуудын хайлмал, хөдөлгөөнд цахилгаан дамжуулах чанарыг өгөхийн тулд электролит болгон ашигладаг. Идэвхгүй анод (жишээлбэл, цагаан тугалганы давхар исэл) ашиглах үед нүүрстөрөгчийн давхар ислийн оронд молекулын хүчилтөрөгч анод дээр ялгардаг бөгөөд энэ нь хүрээлэн буй орчныг бага бохирдуулдаг боловч энэ тохиолдолд үйл явц нь тогтвортой биш, үүнээс гадна зарим нөхцөлд , хлоридын задрал нь кальцийн исэл гэхээсээ илүү эрч хүчтэй болж, улмаар молекул хлор ялгардаг.

Физик шинж чанар

Титан бол мөнгөлөг цагаан өнгөтэй хөнгөн металл юм. Хэвийн даралтын үед энэ нь хоёр талст өөрчлөлттэй байдаг: бага температурт α-Ti, зургаан өнцөгт хаалттай тортой (зургаан өнцөгт систем, орон зайн бүлэг). C 6ммк, эсийн параметрүүд а= 0.2953 нм, в= 0.4729 нм, З = 2 ) ба өндөр температурт β-Ti шоо биет төвлөрсөн савлагаатай (куб систем, орон зайн бүлэг) Им 3м, эсийн параметрүүд а= 0.3269 нм, З = 2 ), шилжилтийн температур α↔β 883 °C, шилжилтийн дулаан Δ Х=3,8 кЖ/моль (87,4 кЖ/кг). Ихэнх металлууд титанд ууссан үед β фазыг тогтворжуулж, α↔β шилжилтийн температурыг бууруулдаг. 9 GPa-аас дээш даралт, 900 ° C-аас дээш температурт титан нь зургаан өнцөгт фаз (ω -Ti) болж хувирдаг. α-Ti ба β-Ti-ийн нягт нь 4.505 г/см³ (20°С-т) ба 4.32 г/см³ (900°С-т) байна. α-титаны атомын нягт нь 5.67⋅10 22 at/cm³ байна.

Хэвийн даралт дахь титан хайлах цэг нь 1670 ± 2 ° C буюу 1943 ± 2 К (ITS-90 температурын хуваарийн хоёрдогч шалгалт тохируулгын цэгүүдийн нэгээр батлагдсан) (Англи)орос). Буцлах цэг 3287 ° C. Хангалттай бага температурт (-80 ° C) титан нь нэлээд хэврэг болдог. Хэвийн нөхцөлд молийн дулаан багтаамж C х= 25.060 кЖ/(моль К), энэ нь 0.523 кЖ/(кг К) дулааны хувийн багтаамжтай тохирч байна. Хайлуулах дулаан 15 кЖ/моль, ууршилтын дулаан 410 кЖ/моль. Дебайгийн онцлог шинж чанар нь 430 К юм. Дулаан дамжилтын илтгэлцүүр 21.9 Вт/(мК) 20°С. Шугаман тэлэлтийн температурын коэффициент нь -120-аас +860 ° C-ийн мужид 9.2·10 −6 K −1 байна. α-титаны молийн энтропи С 0 = 30.7 кЖ/(моль К). Хийн үе дэх титаны хувьд үүсэх энтальпи нь Δ Х0
е= 473.0 кЖ/моль, Гиббсын энерги Δ Г0
е= 428.4 кЖ/моль, молийн энтропи С 0 = 180.3 кЖ/(моль К), тогтмол даралттай дулааны багтаамж C х= 24.4 кЖ/(моль К)

Инерцийн орчинд гагнах боломжтой хуванцар. Хүч чадлын шинж чанар нь температураас бага хамааралтай боловч цэвэршилт, урьдчилсан боловсруулалтаас ихээхэн хамаардаг. Техникийн титаны хувьд Викерсийн хатуулаг нь 790-800 МПа, ердийн уян хатан модуль нь 103 ГПа, зүсэлтийн модуль нь 39.2 ГПа байна. Өндөр цэвэршилттэй титан, вакуумд урьдчилан зөөлрүүлсэн, уналтын бат бэх нь 140-170 МПа, харьцангуй суналт 55-70%, Brinell хатуулаг нь 716 МПа.

Энэ нь өндөр зуурамтгай чанартай, боловсруулах явцад зүсэх хэрэгсэлд наалддаг тул багаж хэрэгсэл, янз бүрийн тосолгооны материалд тусгай бүрээсийг түрхэх шаардлагатай байдаг.

Энгийн температурт энэ нь TiO 2 оксидын хамгаалалтын идэвхгүй хальсаар хучигдсан байдаг тул ихэнх орчинд (шүлтлэгээс бусад) зэврэлтэнд тэсвэртэй болгодог.

Изотопууд

Байгалийн титан нь таван тогтвортой изотопын холимогоос бүрдэнэ: 46 Ti (изотопын элбэг дэлбэг байдал 7.95%), 47 Ti (7.75%), 48 Ti (73.45%), 49 Ti (5.51%), 50 Ti (5.34%).

Хиймэл изотопуудаас хамгийн урт насалдаг нь 44 Ti (хагас задралын хугацаа 60 жил), 45 Ti (хагас задралын хугацаа 184 минут) юм.

Химийн шинж чанар

Энэ нь цогцолбор үүсгэгч бодисуудын дэргэд сул хүчлүүдтэй ч амархан урвалд ордог, жишээлбэл, нийлмэл анион 2− үүссэний улмаас фторын хүчилтэй харилцан үйлчилдэг. Титан нь органик орчинд зэврэлтэнд хамгийн мэдрэмтгий байдаг, учир нь ус байгаа тохиолдолд титан бүтээгдэхүүний гадаргуу дээр титаны исэл ба гидридийн өтгөн идэвхгүй хальс үүсдэг. Титаны зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлын хамгийн мэдэгдэхүйц өсөлт нь түрэмгий орчинд усны агууламж 0.5-аас 8.0% хүртэл нэмэгдэхэд мэдэгдэхүйц бөгөөд энэ нь холимог усан-органик дахь хүчил, шүлтийн уусмал дахь титаны электродын потенциалын электрохимийн судалгаагаар нотлогддог. хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл.

Агаарт 1200 ° C хүртэл халаахад Ti нь тод цагаан дөлөөр асдаг бөгөөд хувьсах найрлагатай TiO x оксидын фазууд үүсдэг. TiO(OH) 2 ·xH 2 O гидроксидыг титаны давсны уусмалаас тунадасжуулж, болгоомжтой шохойжуулснаар TiO 2 ислийг гаргаж авдаг. Гидроксид TiO(OH) 2 xH 2 O ба диоксид TiO 2 нь амфотер шинж чанартай.

Титан нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчлэхэд титан карбид TiC x (x = 0.49-1.00) үүсдэг.

Хайлш хэлбэрийн титан нь нисэх онгоц, пуужин, хөлөг онгоцны үйлдвэрлэлийн хамгийн чухал бүтцийн материал юм.
Металлыг химийн үйлдвэр (реактор, дамжуулах хоолой, насос, дамжуулах хоолойн холбох хэрэгсэл), цэргийн үйлдвэр (биеийн хуяг, нисэхийн хуяг ба галын хаалт, шумбагч онгоцны их бие), үйлдвэрлэлийн процесс (давсгүйжүүлэх үйлдвэр, целлюлоз, цаас боловсруулах), автомашины үйлдвэрлэл, хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэл, хүнсний үйлдвэр, спортын бараа, үнэт эдлэл, гар утас, хөнгөн хайлш гэх мэт.
Титан нь физиологийн хувьд идэвхгүй тул анагаах ухаанд (протез, остеопротез, шүдний суулгац), шүдний болон эндодонтийн багаж хэрэгсэл, цоолох үнэт эдлэлд ашигладаг.
Титан цутгах ажлыг вакуум зууханд бал чулуун хэвэнд хийдэг. Вакуум алдагдсан лав цутгах аргыг мөн ашигладаг. Технологийн хүндрэлээс шалтгаалан уран сайхны цутгамалд хязгаарлагдмал хэмжээгээр ашигладаг. Дэлхийн практикт титанаар хийсэн анхны цутгамал хөшөө бол Москва дахь түүний нэрэмжит талбайд Юрий Гагарины хөшөө юм.
Титан нь олон төрлийн хайлшийн нэмэлт бодис юм