Titanul a fost descoperit în Cornwall, Marea Britanie, de William Gregor în 1791 și a fost numit de Martin Heinrich Klaproth după Titanii din mitologia greacă. Elementul apare într-o serie de depozite minerale, în principal rutil și ilmenit, care sunt distribuite pe scară largă în scoarța și litosfera Pământului; se găsește în aproape toate lucrurile vii, precum și în corpurile de apă, roci și soluri. Metalul este extras din principalele sale minereuri minerale prin procesele Kroll și Hunter. Cel mai comun compus, dioxidul de titan, este un fotocatalitist popular și este utilizat în fabricarea pigmenților albi. Alți compuși includ tetraclorura de titan (TiCl4), o componentă a ecranelor de fum și a catalizatorilor; și triclorură de titan (TiCl3), care este utilizată ca catalizator în producția de polipropilenă.
Titanul poate fi aliat cu fier, aluminiu, vanadiu și molibden, printre alte elemente, pentru a produce aliaje puternice și ușoare pentru industria aerospațială (motoare cu reacție, rachete și nave spațiale), procese militare, industriale (produse chimice și petrochimice, instalații de desalinizare, celuloză și hârtie) auto, agricultură (agricultură), proteze medicale, implanturi ortopedice, instrumente și fișiere dentare și endodontice, implanturi dentare și endodontice, implanturi dentare, articole sportive, bijuterii, telefoane mobile, și alte aplicații.
Cele mai utile două proprietăți ale metalului sunt rezistența la coroziune și raportul rezistență-densitate, cel mai mare dintre orice element metalic. În starea sa nealimentată, titanul este la fel de puternic ca unele oțeluri, dar mai puțin dens. Există două forme alotropice și cinci izotopi naturali ai acestui element, 46Ti până la 50Ti, 48Ti fiind cel mai abundent (73,8%).
Proprietăți fizice
Ca metal, titanul este recunoscut pentru raportul său ridicat rezistență-greutate. Este un metal puternic, cu densitate scăzută, care este destul de ductil (mai ales într-un mediu fără oxigen), lucios și de culoare alb-metalizat. Punctul de topire relativ ridicat (1.668 °C sau 3.034 °F) îl face util ca metal refractar. Este paramagnetic și are o conductivitate electrică și termică destul de scăzută în comparație cu alte metale. Titanul este supraconductor atunci când este răcit sub temperatura critică de 0,49 K.
Clasele de titan pure din punct de vedere comercial (99,2% pur) au rezistența finală la tracțiune de aproximativ 434 MPa (63.000 psi), egală cu cea a aliajelor de oțel obișnuite, de calitate inferioară, dar sunt mai puțin dense. Titanul este cu 60% mai dens decât aluminiul, dar mai mult decât de două ori mai puternic decât aliajul de aluminiu 6061-T6 cel mai frecvent utilizat. Anumite aliaje de titan (de exemplu, Beta C) ating rezistențe la tracțiune de peste 1.400 MPa (200.000 psi). Cu toate acestea, titanul își pierde rezistența atunci când este încălzit la peste 430 °C (806 °F).
Titanul nu este la fel de greu ca unele clase de oțel tratat termic; este non-magnetic și un conductor slab de căldură și electricitate. Prelucrarea necesită precauții, deoarece materialul poate fie fie gall, cu excepția cazului în care se utilizează unelte ascuțite și metode de răcire adecvate. Ca și structurile din oțel, cele fabricate din titan au o limită de oboseală care garantează longevitatea în unele aplicații.
Metalul este un alotrop dimorf al unei forme hexagonale de α care se transformă într-un cub centrat pe corp (zăbrele) β forma la 882 °C (1.620 °F). Căldura specifică a formei α crește dramatic pe măsură ce este încălzită la această temperatură de tranziție, dar apoi scade și rămâne destul de constantă pentru forma β indiferent de temperatură.
Proprietăți chimice
La fel ca aluminiul și magneziul, suprafața titanului metalic și a aliajelor sale se oxidează imediat după expunerea la aer pentru a forma un strat subțire de pasivare non-poroasă care protejează metalul în vrac de oxidarea sau coroziunea ulterioară. Când se formează pentru prima dată, acest strat protector are o grosime de numai 1-2 nm, dar continuă să crească încet, ajungând la o grosime de 25 nm în patru ani. Acest strat oferă titanului o rezistență excelentă la coroziune, aproape echivalentă cu platina.
Titanul este capabil să reziste atacurilor prin acizi sulfurici și clorhidrici diluați, soluții de clorură și majoritatea acizilor organici. Cu toate acestea, titanul este corodat de acizi concentrați. După cum indică potențialul său redox negativ, titanul este din punct de vedere termodinamic un metal foarte reactiv care arde într-o atmosferă normală la temperaturi mai scăzute decât punctul de topire. Topirea este posibilă numai într-o atmosferă inertă sau în vid. La 550 °C (1,022 °F), se combină cu clorul. De asemenea, reacționează cu ceilalți halogeni și absoarbe hidrogenul.
Titanul reacționează ușor cu oxigenul la 1.200 °C (2.190 °F) în aer și la 610 °C (1.130 °F) în oxigen pur, formând dioxid de titan. Titanul este unul dintre puținele elemente care ard în gaz pur de azot, reacționând la 800 °C (1.470 °F) pentru a forma nitrură de titan, ceea ce determină embrittlement. Datorită reactivității sale ridicate cu oxigen, azot și multe alte gaze, titanul care se evaporă din filamente este baza pompelor de sublimare a titanului, în care titanul servește ca un măturător pentru aceste gaze prin legarea chimică de acestea. Astfel de pompe produc ieftin presiuni extrem de scăzute în sistemele de vid ultra-înalte.
Eveniment
Titanul este al nouălea cel mai abundent element din scoarța Pământului (0,63% din masă) și al șaptelea cel mai abundent metal. Este prezent ca oxizi în majoritatea rocilor igneoase, în sedimentele derivate din ele, în lucrurile vii și în corpurile naturale de apă. Din cele 801 tipuri de roci igneoase analizate de United States Geological Survey, 784 conțineau titan. Proporția sa în soluri este de aproximativ 0,5 până la 1,5%.
Mineralele comune care conțin titan sunt anataza, pârâitul, ilmenitul, perovskitul, rutilul și titanitul (sphene). Akaogiitul este un mineral extrem de rar format din dioxid de titan. Dintre aceste minerale, doar rutilul și ilmenitul au importanță economică, dar chiar și ele sunt greu de găsit în concentrații mari. Aproximativ 6,0 și, respectiv, 0,7 milioane de tone din aceste minerale au fost extrase în 2011. Depozite semnificative de ilmenite purtătoare de titan există în vestul Australiei, Canada, China, India, Mozambic, Noua Zeelandă, Norvegia, Sierra Leone, Africa de Sud și Ucraina. Aproximativ 210.000 de tone de bureți metalici de titan au fost produși în 2020, majoritatea în China (110.000 t), Japonia (50.000 t), Rusia (33.000 t) și Kazahstan (15.000 t). Rezervele totale de anatază, ilmenit și rutil sunt estimate să depășească 2 miliarde de tone.
Concentrația de titan este de aproximativ 4 picomolar în ocean. La 100 °C, concentrația de titan în apă este estimată la mai puțin de 10-7 M la pH 7. Identitatea speciilor de titan în soluția apoasă rămâne necunoscută din cauza solubilității sale scăzute și a lipsei metodelor spectroscopice sensibile, deși numai starea de oxidare 4+ este stabilă în aer. Nu există dovezi pentru un rol biologic, deși se știe că organismele rare acumulează concentrații mari de titan.
Titanul este conținut în meteoriți și a fost detectat la Soare și la stelele de tip M (cel mai rece tip) cu o temperatură a suprafeței de 3.200 °C (5.790 °F). Rocile aduse înapoi de pe Lună în timpul misiunii Apollo 17 sunt compuse din 12,1% TiO2. Titanul nativ (metal pur) este foarte rar.
Dacă doriți să aflați mai multe știri despre Titanium,vă rugăm să faceți clic aici.
Contactați-ne:zhangjixia@bjygti.com
