Тугоплавкий металл, занимающий 22 номер в периодической таблице Менделеева, широко используется в различных отраслях промышленности и металлообработки. Титан, открытый в начале позапрошлого века, получил свое название в честь древнейших догреческих божеств, являвшихся олицетворением неуправляемых природных сил — огромных бессмертных существ. Название элемента оказалось подходящим: титан обладает высокой прочностью и славится своими высокими антикоррозийными свойствами.
Физические свойства титана
Титан — серебристо-белый легкий металл, который содержится не только в земной коре, но и морской воде (содержание титана в водах морей в среднем составляет около 0,001 мг/л). Но в свободном виде титан не встречается — концентрация металла происходит в морских глинистых осадках или бокситах коры выветривания (комплекса рыхлых пород, образованных в результате действия на коренные породы солнечной радиации или различных химических воздействий.
Температура плавления титана равняется 1670 °C. В условиях магнитного поля титан не намагничивается. По своим прочностным характеристикам данный металл превосходит алюминий или железо — прочность титана находится на одном уровне со многими марками легированной стали. К тому же титан способен выдерживать значительное механическое воздействие и эксплуатационные нагрузки — материал в несколько раз тверже тех же алюминия с железом (в 12 и в 4 раза соответственно) за счет высокого предела текучести.
Чистый титан подвергается различной обработке: из него можно произвести проволоку с помощью вытягивания, прокатывать в листы или тончайшую фольгу, изготовить прутки, трубы и прочие различные детали.
Химические свойства титана
Титан является химически активным элементом — это значит, что он активно вступает в окислительно-восстановительные реакции в водных растворах. На поверхности титана образуется защитная пленка, защищающая металл от коррозийных процессов. При этом при температуре в 1200 °C происходит воспламенение титана, сопровождающееся ярким свечением.
Способы получения титана
Титан содержится в земной коре в виде кислоты или двуокиси в более чем 70 различных минералах, среди которых: рутил, брукит, ильменит, лопарит и другие. В основном, данные минералы добываются в странах Европы, но также добыча производится в США и Японии.
Чистый титан преобразуется из кислоты или двуокиси несколькими способами:
- Магниетермический (диоксид титана под медленным воздействием высоких температур подвергается хлорированию, затем получившийся хлорид проходит этап восстановления магнием, титан остается в результате испарения магния и хлора)
- Гидридно-кальцевый (промышленный способ предполагает разложение гидрида титана на составляющие — водород и собственно титан)
- Электролизный (хлорид либо диоксид титана подвергается воздействию электрического тока)
- Йодидный (самый дорогой, но эффективный способ получения титана без примесей — диоксид титана обрабатывается парами йода, затем нагревается до высоких температур)
Применение титана
Благодаря своим физическим и химическим свойствам титан получил широкое применение в различных сферах. Так, высокие показатели стойкости к жару позволяют считать титан идеальным материалом для использования в самолетостроении, судо- и ракетостроении. Не секрет, что из титана изготавливаются памятники и колокола.
Также титан применяется в пищевой, электро- и химической промышленностях, гальванотехнике.
