Skirtumas tarp volframo ir titano

Volframas

Nomenklatūra, kilmė ir atradimai

Volframas yra kilęs iš švedų kalbos tung sten, arba „sunkusis akmuo“. Jį vaizduoja simbolis W, nes daugelyje Europos šalių jis žinomas kaip Wolfram. „Vilko putos“ yra kilusios iš vokiečių kalbos, nes ankstyvieji alavo kalnakasiai pastebėjo, kad mineralas, kurį jie vadino wolframite, sumažino alavo derlių, kai jo yra alavo rūdoje, todėl atrodė, kad alavo sunaudojama taip, kaip vilkas praryja avis. [i]

1779 m. Peteris Woulfe'as ištyrė Švedijos sheelitą ir atrado, kad jame yra naujas metalas. Po dvejų metų Carlas Wilhelmas Scheele iš šio mineralo sumažino volframo rūgštį ir išskyrė rūgštinį baltąjį oksidą. Dar po dvejų metų Juanas ir Fausto Elhuyarai Vergaroje (Ispanija) išskyrė tą patį metalo oksidą iš identiškos rūgšties, redukuotos iš wolframite. Jie kaitino metalo oksidą anglimi, redukuodami jį į volframo metalą.

Fizinės ir cheminės savybės

Volframas yra blizgus, sidabriškai baltas metalas, kurio periodinis elementų lentelės atominis skaičius yra 74 ir standartinis atominis svoris (A_r) 183,84. [ii]

Jis turi aukščiausią visų elementų lydymosi temperatūrą, ypač aukštą tankį ir yra labai kietas bei stabilus. Jis turi žemiausią garų slėgį, mažiausią šiluminio plėtimosi koeficientą ir aukščiausią visų metalų tempimo stiprį. Šios savybės atsiranda dėl stiprių kovalentinių ryšių tarp volframo atomų, kuriuos sudaro 5d elektronai. Atomai sudaro į kūną orientuotą kubinių kristalų struktūrą.

Volframas taip pat yra laidus, santykinai chemiškai inertiškas, hipoalergiškas ir pasižymi spinduliuotę saugančiomis savybėmis. Gryniausia volframo forma yra lengvai kalinama ir naudojama kalimo, išspaudimo, tempimo ir sukepinimo būdu. Išspaudimas ir tempimas reiškia karšto volframo stumdymą ir traukimą per „štampą“ (pelėsį), o sukepinimas - tai volframo miltelių sumaišymas su kitais metalo milteliais, norint gauti lydinį.

Komercinis naudojimas

Volframo lydiniai yra ypač kieti, tokie kaip volframo karbidas, kuris derinamas su keramika ir sudaro „spartųjį plieną“ - jis naudojamas gręžtuvams, peiliams ir pjovimo, pjovimo bei frezavimo įrankiams gaminti. Jie naudojami metalo apdirbimo, kalnakasybos, medienos apdirbimo, statybų ir naftos pramonėje ir sudaro 60 proc..

Volframas naudojamas kaitinimo elementuose ir aukštos temperatūros krosnyse. Jis taip pat randamas balastuose orlaivių uodegose, jachtų rinkiniuose ir lenktyniniuose automobiliuose, taip pat svoriuose ir šaudmenyse..

Kalcio ir magnio volframatai kadaise buvo plačiai naudojami kaitrinių lempučių siūlams, tačiau laikomi neefektyviais energijos ištekliais. Vis dėlto volframo lydinys yra naudojamas žemos temperatūros superlaidžiose grandinėse.

Krištolo volframatai naudojami branduolinėje fizikoje ir branduolinėje medicinoje, rentgeno ir katodinių spindulių vamzdeliuose, lankinio suvirinimo elektroduose ir elektronų mikroskopuose. Volframo trioksidas yra naudojamas katalizatoriuose, pavyzdžiui, tokiuose, kurie naudojami elektrinėse, naudojančiose anglį. Kitos volframo druskos naudojamos chemijos ir rauginimo pramonėje.

Kai kurie lydiniai yra naudojami kaip juvelyriniai dirbiniai, tuo tarpu, kaip žinoma, vienas sudaro nuolatinius magnetus, o kai kurie lydiniai - kaip dėvėjimui atspari danga.

Volframas yra sunkiausias metalas, turintis biologinį vaidmenį, bet tik bakterijose ir archajoje. Jį naudoja fermentas, kuris redukuoja karboksirūgštis iki aldehidų. [iii]

Titanas

Nomenklatūra, kilmė ir atradimai

Titanas kildinamas iš žodžio „titanai“, graikų mitologijoje Žemės deivės sūnūs. Gerbėjas geografas gerbėjas Williamas Gregoras pastebėjo, kad 1791 m. Kornvalyje prie upelio esantis juodas smėlis traukė magnetas. Jis jį išanalizavo ir sužinojo, kad smėlyje yra geležies oksido (paaiškinančio magnetizmą), taip pat mineralo, vadinamo menachanitu, kuris, jo teigimu, buvo pagamintas iš nežinomo baltojo metalo oksido. Apie tai jis pranešė Kornvalio karališkajai geologijos draugijai.

1795 m. Prūsijos mokslininkas Martinas Heinrichas Klaprotas iš „Boinik“ ištyrė raudonąją rūdą, žinomą kaip Schörl iš Vengrijos, ir pavadino joje esančio nežinomo oksido elementą - titaną. Jis taip pat patvirtino titano buvimą menachanite.

TiO junginys₂ yra mineralas, žinomas kaip rutilis. Titanas taip pat yra mineraluose ilmenite ir sferoje, kurie daugiausia randami dujinėse uolienose ir iš jų gautose nuosėdose, tačiau yra pasiskirstę po visą Žemės litosferą..

Gryną titaną pirmą kartą pagamino Matthew A. Hunter 1910 m. Rensselaerio politechnikos institute, kaitindamas titano tetrachloridą (gaunamą kaitinant titano dioksidą chloru arba siera) ir natrio metalą, kuris dabar žinomas kaip Hunterio procesas. Tada William Justin Kroll 1932 m. Sumažino titano tetrachlorido kiekį kalciu ir vėliau patobulino procesą naudodamas magnį ir natrį. Tai leido titaną naudoti ne laboratorijoje, o tai, kas dabar vadinama Kroll procesu, iki šiol naudojama komerciniu būdu.

1925 m. Jodido arba krištolo strypo gamybos procese Anton Eduard van Arkel ir Jan Hendrik de Boer nedideliais kiekiais pagamino labai aukšto grynumo titaną, titanui reaguojant su jodu ir atskyrus garus, susidariusius per karštą giją. [Iv]

Fizinės ir cheminės savybės

Titanas yra kietas, blizgus, sidabriškai baltas metalas, simbolizuojamas Ti simboliu ant periodinės lentelės. Jis turi atominį skaičių 22 ir standartinį atominį svorį (A_r) 47.867. Atomai sudaro šešiakampę sandarią kristalų struktūrą, dėl kurios metalas yra toks pat stiprus kaip plienas, bet daug mažiau tankus. Iš tikrųjų titano visų metalų stiprumo ir tankio santykis yra didžiausias.

Titanas yra lankstus aplinkoje, kurioje nėra deguonies ir dėl palyginti aukštos lydymosi temperatūros jis gali atlaikyti ekstremalias temperatūras. Jis yra nemagnetinis ir turi mažą elektros ir šilumos laidumą.

Metalas yra atsparus korozijai jūros vandenyje, rūgščiame vandenyje ir chloru, taip pat yra geras infraraudonosios spinduliuotės atšvaitas. Kaip fotokatalizatorius, esant šviesai, jis išskiria elektronus, kurie reaguoja su molekulėmis ir sudaro laisvuosius radikalus, naikinančius bakterijas. [v]

Titanas gerai jungiasi su kaulais ir nėra toksiškas, nors įtariamas kancerogenas yra titano dioksidas. Cirkonis, labiausiai paplitęs titano izotopas, turi daug skirtingų cheminių ir fizikinių savybių.

Komercinis naudojimas

Titanas dažniausiai naudojamas titano dioksido pavidalu, kuris yra pagrindinis ryškiai balto pigmento, esančio dažuose, plastikuose, emaliuose, popieriuje, dantų pastoje, ir maisto priedo E171, kuris balina konditerinius gaminius, sūrius ir apledėjusį komponentą, komponentas. Titano junginiai yra apsaugos nuo saulės ir rūkymo elementų komponentai, naudojami pirotechnikoje ir pagerina matomumą saulės observatorijose. [vi]

Titanas taip pat naudojamas chemijos ir naftos chemijos pramonėje bei ličio baterijų kūrime. Kai kurie titano junginiai sudaro katalizatoriaus komponentus, pavyzdžiui, tuos, kurie naudojami gaminant polipropileną.

Titanas yra žinomas dėl savo sporto reikmenų, tokių kaip teniso raketės, golfo klubai ir dviračių rėmai, ir elektroninės įrangos, tokios kaip mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai. Jo chirurginis pritaikymas apima naudojimą ortopediniuose implantuose ir medicininiuose protezuose.

Titanas, legiruotas aliuminiu, molibdenu, geležimi ar vanadžiu, yra naudojamas pjaustymo įrankiams ir apsauginėms dangoms dengti ar netgi juvelyriniuose dirbiniuose arba kaip dekoratyvinė apdaila. TiO₂ dangos ant stiklo ar plytelių paviršių gali sumažinti infekcijas ligoninėse, užkirsti kelią variklinių transporto priemonių šoninių vaizdo veidrodžių rūkei ir sumažinti nešvarumų kaupimąsi ant pastatų, šaligatvių ir kelių.

Titanas sudaro svarbią jūrų vandens paveiktų konstrukcijų, tokių kaip gėlinimo įrenginiai, laivų ir povandeninių laivų korpusai bei sraigto velenai, taip pat elektrinių kondensatorių vamzdžiai, dalį. Kiti naudojimo būdai apima komponentų, tokių kaip orlaiviai, kosminiai laivai, raketos, šarvuotos dangos, varikliai ir hidraulinės sistemos, gamybą aviacijos ir kosmoso pramonėje bei kariuomenėje. Titano tinkamumas branduolinių atliekų saugojimo konteinerių medžiagai yra atliekamas. iv

Pagrindiniai volframo ir titano skirtumai

• Volframas yra kilęs iš mineralų scheelito ir wolframite. Titano yra mineralų ilmenite, rutilo ir sferoje.
• Volframas gaminamas redukuojant volframo rūgštį iš mineralo, izoliuojant metalo oksidą ir redukuojant jį į metalą kaitinant anglimi. Titanas gaunamas formuojant titano tetrachloridą chlorido ar sulfato metodais ir kaitinant jį magniu bei natriu.
• Periodinėje lentelėje volframo numeris 74, santykinis atominis svoris 84. Titano skaičius 22, santykinis atominis svoris 47,867..
• Volframo atomai sudaro į kūną orientuotą kubinių kristalų struktūrą. Titano atomai sudaro šešiakampę sandarią kristalų struktūrą.
• Volframas yra ypač stiprus, kietas ir tankus. Titanas yra labai stiprus ir kietas, jo tankis yra daug mažesnis.
• Volframas yra šiek tiek magnetinis ir mažai laidus elektrai. Titanas yra nemagnetinis ir mažiau laidus elektrai.
• Volframas nėra toks atsparus korozijai sūriame vandenyje kaip titanas ir nėra fotokatalizatorius kaip titanas.
• Volframas atlieka biologinį vaidmenį, bet titanas neturi.
• Pati gryniausia forma yra volframas. Titanas yra lankstus aplinkoje, kurioje nėra deguonies.

Volframas yra naudojamas kaitinimo elementuose, svoriuose, žemos temperatūros superlaidžiose grandinėse ir yra naudojamas branduolinėje fizikoje bei elektronus skleidžiančiuose įtaisuose. Titanas naudojamas baltuosiuose pigmentuose, sporto įrangoje, chirurginiuose implantuose ir jūrinėse struktūrose.