Как был открыт элемент титан

Как был открыт элемент титан

Элемент 22 (англ. Titanium, франц. Titane, нем. Titan) открыт в конце XVIII в., когда поиски и анализы новых, еще не описанных в литературе минералов увлекали не только химиков и минералогов, но и ученых-любителей. Один из таких любителей, английский священник Грегор, нашел в своем приходе в долине Меначан в Корнуэлле черный песок, смешанный с тонким грязно-белым песком. Грегор растворил пробу песка в соляной кислоте; при этом из песка выделилось 46% железа. Оставшуюся часть пробы Грегор растворил в серной кислоте, причем почти все вещество перешло в раствор, за исключением 3,5% кремнезема. После упаривания сернокислотного раствора остался белый порошок в количестве 46% пробы. Грегор счел его особым видом извести, растворимой в избытке кислоты и осаждаемой едким кали. Продолжая исследования порошка, Грегор пришел к выводу, что он представляет собой соединение железа с каким-то неизвестным металлом. Посоветовавшись с своим другом, минералогом Хавкинсом, Грегор опубликовал в 1791 г. результаты своей работы, предложив назвать новый металл меначином (Menachine) от имени долины, в которой был найден черный песок. В соответствии с этим исходный минерал получил название менаконит. Клапрот познакомился с сообщением Грегора и независимо от него занялся анализом минерала, известного в то время под названием «красного венгерского шерла» (рутил). Вскоре ему удалось выделить из минерала окисел неизвестного металла, который он назвал титаном (Titan) по аналогии с титанами — древними мифическими обитателями земли. Клапрот намеренно избрал мифологическое название в противовес названиям элементов по их свойствам, как было предложено Лавуазье и Номенклатурной комиссией Парижской академии наук и что приводило к серьезным недоразумениям. Подозревая, что меначин Грегора и титан — один и тот же элемент, Клапрот произвел сравнительный анализ менаконита и рутила и установил идентичность обоих элементов. В России в конце XIX в. титан выделил из ильменита и подробно изучил с химичеcкой стороны Т.Е.Ловиц; при этом он отметил некоторые ошибки в определениях Клапрота. Электролитически чистый титан был получен в 1895 г. Муассаном. В русской литературе начала XIХ в. титан иногда называется титаний (Двигубский, 1824), там же через пять лет фигурирует название титан.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Источник

Титан как химический элемент таблицы Менделеева

Как был открыт Титан

История открытия такого химического элемента как титан начинается в XVIII веке. Считается, что впервые этот химический элемент был обнаружен священнослужителем и минерологом Уильямом Грегором. По историческим сведениям, священнослужитель нашел черный песок и заметил, что какая-то его часть притягивается магнитом, а какая-то оостается неподвижной, он решил ее тщательно изучить. Анализируя составляющие найденного черного песка он обнаружил оксиды двух металлов. Одним из них был оксид железа — та часть которая притягивалась магнитом. Вторую же часть Грегор не смог индефицировать, потому что он не попадал ни под одно описание. Уильям сообщил о своей находке в Королевское геологическое сообщество Корнуолла. Статья об этом событии была опубликована в одном из немецких научных журналов.

Примерно в то же время, австрийский минеролог Франц-Иосиф Мюллер фон Райхенштейн произвел подобное вещество, но он не смог установить факт того, что это новый химический элемент. Еще раз оксид титана был открыт немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом в Рутиле (современная Венгрия) в 1795 году. Он обнаружил, что в оксиде содержится новый химический элемент и назвал его Титаном в честь богов греческой мифологии. Услышав об открытии Грегора, Клапрот исследовал образец манакканита. Проведя опыты, он подтвердил, что минерал содержит титан.

Читайте также:  Как правильно заварить чугун электродом

Известные на сегодняшний день способы извлечения титана из минералов являются трудоемкими и дорогостоящими. Чистый химический элемент (99%) впервые был получен только в 1910 году ученым родом из Новой Зеландии. В американском политехническом институте Ренсселера (Нью-Йорк, США) Мэтью Хантер нагрел хлорид титана до температуры около 800°C под большим давлением и добавил Натрий. В результате химической реакции получился хлорид натрия и очищенный титан. Сегодня эта химическая реакция известна во всем мире как процесс Хантера. В 1932 году Уильям Джастин Кролл улучшил процесс Хантера заменив натрий магнием. Эта реакция получила название процесс Кролла.

Где и как добывают Титан

Технологический процесс получения чистого титана является очень трудоемким и дорогостоящим. Так как этот химический элемент практически не встречается в природе в чистом виде его получают из таких минералов как ильменит и рутил. Ильменит представляет собой титановую железную руду, которая добывается в больших количествах во многих местах. Лидерами по добыче ильменита являются Россия и Канада. Рутил в свою очередь представляет собой диоксид титана. Рутил является так же как и ильменит довольно распространенным минералом и лидером по его добыче является африканская страна Сьера-Леоне.

В целом процесс получения чистого титана со времен открытия процесса Кролла не сильно изменился. Так же из ильменита и рутила получают диоксид титана, а после этого его превращают в тетрахлорид титана и монооксид углерода под высоким давлением и температурой. В ходе химической реакции добавляют жидкий магний и соответственно выделяется чистый титан. Формулы реакций выглядят следующим образом:

Этот процесс известен как процесс Кролла. Вместо магния на последнем этапе можно использовать натрий:

Эта рекция с натрием известна как процесс Хантера.

На сегодняшний день крупнейшим производителем титана и титановых сплавов является Российская Федерация.

Распространенность Титана

Распространенность титана вопрос довольно неопределенный, так как оценка распространенности во Вселенной не произведена. На Земле титан встречается исключительно в земной коре. Этот химический элемент занимает девятую строчку по распространенности по массе. В основном он встречается в минералах и представляет там соединения с кислородом и другими элементами. Самыми известными и важными минералами являются:

Основными месторождениями этих минералов являются Россия, Австралия, страны Скандинавии, Малайзия и Северная Америка. В 2010 году были обнаружены крупные месторождения в Парагвае. Их использование планируют начать в ближайшее время.

Что касается Вселенной, то, как говорилось выше, произвести оценку распространенности достаточно проблематично. Известно, что титан обнаружен на Солнце и на звездах спектрального класса М. Так же во многих метеоритах падавших на Землю был обнаружен титан. Образцы грунта собраного экспедициями на Луне, так же подтверждают наличие титана на спутнике Земли. В общем, подведя итоги, можно отметить что оценка распространенности еще не произведена, но редким элементом во Вселенной титан точно не будет.

Применение Титана

Не смотря на дороговизну изготовления титана, благодаря химическим и физическим свойствам его применение очень широкое. Наиболее часто применяется оксид титана. Титан применяется почти во всех сферах деятельности человека, начиная от металлургии и заканчивая медициной. В металлургии титан применяется в качестве добавки к другим веществам для улучшения их свойств. Сплавы на основе титана являются очень дорогими. Их цена оценивается приблизительно в 25 американских долларов за килограмм. В свою очередь сплавы из титана применяются там где необходима корозийная устойчивость и прочность.

Читайте также:  Для чего используют порошок титана

Примером является военное дело, где из титана производятся бронежилеты и каски. Так же несущие винты морских судов изготавливаются исключительно из этого химического элемента. Сплавы титана широко применяются в медицине, так как они биосовместимы с человеческим организмом. Они не вызывают аллергической реакции и отторжения организмом. Поэтому из сплавов титана производят импланты для организма человека, такие как зубы и искуственные кости человека. Так же в транспортной промышленности сплавы титана используются для изготовления каркаса велосипедов, автомобильных торсионов(пружин) и других запасных частей. В пищевой промышленности ионы титана содержатся в некоторых пищевых добавках. Еще одним примером применения являются электронные сигареты в которых титановая проволока выступает как нагревательный элемент курительной жидкости. В электронике некоторые компании выпускали устройства с титановыми корпусами(мобильные телефоны и ноутбуки). Так же и некоторые драгоценные изделия изготавливаются с использованием титана.

Интересные факты

Интересных фактов связанных с титаном достаточно много. Стоит начать с того, что гонг(музыкальный инструмент) изготовлен из чистого титана. Трубы изготавливаемые для перекачки нефти и газа производятся из титана из-за его прочности и короззийной устойчивости. Еще одним интересным моментом является то, что титан в виде порошка является легковоспламеняющимся веществом. Соединения на основе титанового порошка используются в пиротехнии. Так же титан используется в качестве электрода в литиевых и литий-ионных батареях.

Источник

Новости

Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.

+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1

Элементы: Титан – самый прочный металл

Металл, который в итоге назвали «титан», открыли в конце 18 века независимо друг от друга Уильям Грегор (Англия) и Мартин Клапрот (Германия). Грегор новый элемент назвал «менакин», а Клапрот – «титан». Позже выяснилось, что в обоих случаях это был не чистый металл, а его диоксид — минерал рутил. В 1805 году французский учёный Луи Воклен обнаружил титан в минерале анатазе, доказав, что рутил и анатаз — полиморфные разновидности диоксида титана с одинаковой химической формулой ТіО2.

Относительно чистый титан из-за сложности очистки был получен только в 1825 году шведским химиком Якобом Берцелиусом. Предложенное Клапротом название «титан» в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, позже и утвердилось за этим элементом. И лишь в 1925 году голландские учёные ван Аркель и де Бур получили титан высокой степени чистоты – 99,9 %. Хотя на самом деле чистый титан был впервые получен в 1875 г. русским ученым Д.К. Кирилловым. Результаты его опытов были опубликованы в статье «Исследования над титаном». Но работа малоизвестного российского химика осталась незамеченной.

После получения титана высокой степени чистоты выяснилось, что его свойства напрямую зависят от степени очистки от примесей. Чистый титан обладает значительной твердостью: в 12 раз тверже алюминия и в 4 раза твёрже железа и меди. В чистом виде титан (Ti) – серебристо-серый лёгкий металл № 22 в Таблице Менделеева с атомной массой 47,86. Он отличается самым большим отношением прочности к массе из всех элементов таблицы. Это значит, что пластина из титана будет весить на 50% меньше, чем из стали, при одинаковой прочности.

По распространённости в земной коре титан находится на 10-м месте, где его среднее содержание (кларк) составляет 5,7 кг/т. Известно более 100 титановых минералов, важнейшими из которых являются: рутил(анатаз) TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит (сфен) CaTiSiO5.

Ильменит (титанистый железняк, FeTiO3) – весьма распространённый минерал лунных горных пород. Эти данные были получены после изучения образцов пород, доставленных на Землю по программе «Аполлон» (НАСА) в 1969-72 годах.

Читайте также:  Как взрываются титаны водяные

Анализ данных, полученных с лунных орбитальных станций последних лет, позволяет утверждать, что концентрации титана в отдельных областях Луны соизмеримы с концентрациями этого элемента на земных месторождениях. Так как титан в виде сплавов является важнейшим конструкционным материалом в авиа- ,ракето — и кораблестроении, потребности промышленности в этом металле с каждым годом будут расти.

Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами этого элемента. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений, равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений – Ярегское, находится в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн руды со средним содержанием диоксида титана около 10 %.

Источник

Как открыли титан?

На заре становления химии как науки, остро стояла проблема об открытии новых, ранее неизвестных элементов. В XVII веке этим вопросом занимались все, кто хоть какое-то имел представление в опытах и исследованиях.

Открыть титан довелось обычному священнику в 1790 году. Увлекшись наукой, Уильям Грегор стал заниматься изучением долины Мичиган. Ему довелось обнаружить там необычный песок, черного цвета. Проводя опыты с найденным материалом, химик самоучка получил белое порошкообразное вещество, которое изначально было принято за известь. К счастью он не бросил свое испытание, и, более тщательный анализ, позволил ему сделать выводы, что его порошок – это смесь железа с еще одним металлом.

Посоветовавшись со своими коллегами, Грегор издает материалы своего исследования, назвав свое новое вещество достаточно красиво – Меначин, в честь исследуемой долины. Прочитав про опыты священника, немецкий химик Мартин Генрих Клапрот сделал выводы, что он тоже получил подобный порошок при исследовании рутила. Он решил, что новое вещество надо именовать Титаном, в честь древних жителей земли. Ученые были в замешательстве от такой трактовки, но М.Г. Клапрот вовсе не хотел признавать теорию Лавуазье о необходимости давать названия элементам исходя из учета их свойств.

Клапрот посчитал, что нет точных свойств, которые могут быть изложены в названии этого химического элемента, поэтому ему пришлось прибегнуть к мифологии, так же как ранее это было сделано с ураном. Название, можно сказать, было пророческим, ведь в дальнейшем было установлено, что это один из самых крепких и стойких металлов. В дальнейшем М.Г. Клапрот сделал сравнительный анализ титана и ранее полученного меначина, подтвердив полную идентичность двух веществ.

В России исследования титана начались только в XIX веке, его получил ученый Товий Ловиц. Но это не был чистый металл, в основном в нем содержались примеси кислорода или азота. Чистая проба была добыта в 1875 году благодаря русскому ученому Д. К. Кириллову. На протяжении нескольких лет в научной литературе значится название элемента как титаний. В последующем оно сокращается до привычного нам титан.

Почти все столетие многие ученые мужи трудились над получением титана, было предложено массу методов и вариантов, для добычи чистого металла. Их старания не прошли даром. И в 1947 году почти 45 кг технического титана было выпущено с производства. Со временем его объемы росли в неимоверных количествах. В конце 80-х годов, в СССР добыча титана в несколько раз превышала объемы его добычи в других странах, вместе взятых.

Титан и сплавы на его основе нашли огромное применение в авиа и приборостроении, благодаря своим высоким антикоррозийным свойствам. Титан также незаменим и в судостроении. Обработка титана азотом позволяет получить на его поверхности красивую золотую пленку, которая вовсе не уступает золотому напылению. Это позволило применять титан при изготовлении скульптур. Считается, что колокола из этого металла обладают невероятным звоном.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл и камни