Razlika između volframa i titana

Volfram

Nomenklatura, podrijetlo i otkriće

Volfram potječe iz švedskog tung sten, ili "teški kamen". Predstavljen je simbolom W, kao što je u mnogim europskim zemljama poznat kao Wolfram. To dolazi iz njemačkog jezika za "vučja pjena", budući da su rani rudari kositra primijetili da mineral koji su nazvali vukramit smanjuje prinos kositra kada je prisutan u kositrenoj rudi, pa se činilo da konzumira tin kao što vuk proždire ovcu. [I]

1779. godine Peter Woulfe pregledao je sheelit iz Švedske i otkrio da sadrži novi metal. Dvije godine kasnije, Carl Wilhelm Scheele reducirao je volfrastičnu kiselinu iz ovog minerala i izolirao kiseli bijeli oksid. Dvije godine kasnije, Juan i Fausto Elhuyar u španjolskoj Vergari, izolirali su isti metalni oksid iz identične kiseline reducirane iz vukramita. Oni su zagrijavali metalni oksid ugljikom, smanjujući ga u metal volframa.

Fizička i kemijska svojstva

Volfram je sjajni, srebrno bijeli metal i ima atomski broj 74 na periodnoj tablici elemenata i standardnu ​​atomsku masu (A_r) od 183,84. [ii]

Ima najveću talište svih elemenata, ultra visoku gustoću i vrlo je tvrd i stabilan. Ima najniži tlak pare, najmanji koeficijent toplinske ekspanzije i najveću vlačnu čvrstoću od svih metala. Ova svojstva nastaju zbog jakih kovalentnih veza između atoma volframa koji tvore 5d elektrona. Atomi tvore kubičnu kristalnu strukturu usmjerenu na tijelo.

Volfram je također provodljiv, relativno kemijski inertan, hipoalergenski i posjeduje svojstva zaštite od zračenja. Najčišći oblik volframa je lako kovan i obrađen je kovanjem, istiskivanjem, crtanjem i sinteriranjem. Ekstrudiranje i izvlačenje uključuje guranje i povlačenje vrućeg volframa kroz „kalup“ (kalup), a sinteriranje je miješanje volframovog praha s drugim metalima u prahu da bi se stvorila legura.

Komercijalne namjene

Legura volframa izuzetno su tvrde, poput volfram karbida, koji se kombinira s keramikom da bi se stvorio "čelik velike brzine" - koristi se za izradu bušilica, noževa i alata za rezanje, piljenje i glodanje. Oni se koriste u metalnoj, rudarskoj, drvnoj, građevinskoj i naftnoj industriji i čine 60% upotrebe volframa u komercijalnoj prodaji..

Volfram se koristi u grijaćim elementima i visokotemperaturnim pećima. Nalazi se i u balastima u repovima zrakoplova, kobilicama za jahte i trkaćim automobilima, kao i utezima i municiji.

Volfasta kalcija i magnezija nekada se koristila za žarulje u žaruljama sa žarnom niti, ali se smatraju energetski neučinkovitima. Međutim, legura volframa koristi se u niskotemperaturnim supravodljivim krugovima.

Kristalni volfram koristi se u nuklearnoj fizici i nuklearnoj medicini, rendgenskim i katodnim cijevima, elektrodama za elektrolučno zavarivanje i elektronskim mikroskopima. Volfram trioksid koristi se u katalizatorima, kao što je onaj koji se koristi u elektranama koje rade na uglju. Ostale volframove soli koriste se u kemijskoj industriji i štavljenju.

Neke legure koriste se kao nakit, dok se za neke zna da formiraju trajne magnete, a neke super-legure kao prevlake otporne na habanje..

Volfram je najteži metal koji ima biološku ulogu, ali samo u bakterijama i arheama. Koristi ga enzim koji reducira karboksilne kiseline u aldehide. [Iii]

titanijum

Nomenklatura, podrijetlo i otkriće

Titan je izveden iz riječi "Titani", sinova božice Zemlje u grčkoj mitologiji. Velečasni William Gregor, amaterski geolog, primijetio je da crni pijesak uz potok u Cornwallu iz 1791. privlači magnet. Analizirao ga je i saznao da pijesak sadrži željezni oksid (objašnjava magnetizam), kao i mineral poznat kao menahanit, za koji je zaključio da je izrađen od nepoznatog bijelog metalnog oksida. To je izvijestio u Kraljevskom geološkom društvu iz Cornwalla.

Godine 1795. pruski znanstvenik Martin Heinrich Klaproth iz Boinika istražio je crvenu rudu poznatu kao Schörl iz Mađarske i imenovao element nepoznatog oksida koji je sadržavao, Titanium. Također je potvrdio prisutnost titana u menahanitu.

Spoj TiO₂ je mineral poznat kao rutil. Titan se također pojavljuje u mineralima ilmenite i sfeni, a nalaze se uglavnom u magnetskim stijenama i sedimentima koji potječu iz njih, ali su također raspoređeni u litosferi Zemlje.

Čisti titan prvi je načinio Matthew A. Hunter 1910. na Politehničkom institutu Rensselaer grijanjem tetraklorida titana (proizvedenog zagrijavanjem titanovog dioksida s klorom ili sumporom) i metalom natrija u onome što je danas poznato kao Hunter postupak. William Justin Kroll je zatim 1932. smanjio titanov tetraklorid s kalcijem, a kasnije je oplemenio postupak koristeći magnezij i natrij. To je omogućilo upotrebu titana izvan laboratorija, a ono što je danas poznato kao Kroll postupak i danas se komercijalno koristi.

Titan vrlo visoke čistoće proizveo je u malim količinama Anton Eduard van Arkel i Jan Hendrik de Boer tijekom jodidne ili kristalne šipke reakcijom titana s jodom i odvajanjem isparenja nastalih preko vruće niti. [Iv]

Fizička i kemijska svojstva

Titanium je tvrdi, sjajni, srebrno bijeli metal predstavljen simbolom Ti na periodičnoj tablici. Ima atomski broj 22 i standardnu ​​atomsku masu (A_r) od 47.867. Atomi tvore šesterokutnu kristalnu strukturu usko nabijenu što rezultira time da je metal snažan poput čelika, ali mnogo manje gust. Zapravo, titanijum ima najveći omjer čvrstoće i gustoće svih metala.

Titan je duktil u okruženju bez kisika i može podnijeti ekstremne temperature zbog relativno visokog tališta. Nije nemagnetska i ima malu električnu i toplinsku provodljivost.

Metal je otporan na koroziju morske vode, kisele vode i klora, kao i dobar reflektor infracrvenog zračenja. Kao fotokatalizator oslobađa elektrone u prisutnosti svjetlosti, koji reagiraju s molekulama i stvaraju slobodne radikale koji ubijaju bakterije. [V]

Titan se dobro povezuje s kostima i netoksičan je, iako je fini titanov dioksid sumnjiv kancerogen. Cirkonij, najčešći izotop titana, ima mnogo različitih kemijskih i fizikalnih svojstava.

Komercijalne namjene

Titan se najčešće koristi u obliku titanijevog dioksida, koji je glavna komponenta svijetlo bijelog pigmenta koji se nalazi u bojama, plastici, emajlima, papiru, zubnoj pasti i prehrambenom aditivu E171 koji izbjeljuje slastičarne, sireve i glazure. Spojevi titana sastojak su krema za sunčanje i dimnih sredstava, koriste se u pirotehničkim sredstvima i poboljšavaju vidljivost u solarnim opservatorijama. [VI]

Titan se također koristi u kemijskoj i petrokemijskoj industriji i razvoju litijevih baterija. Neki titanijevi spojevi tvore komponente katalizatora, na primjer, one koje se koriste u proizvodnji polipropilena.

Titanium je poznat po upotrebi u sportskim rekvizitima kao što su teniski reketi, klubovi za golf i okviri za bicikle te elektronička oprema poput mobitela i prijenosnih računala. Njegove kirurške primjene uključuju uporabu u ortopedskim implantatima i medicinskim protezama.

Kada je legiran aluminijom, molibdenom, željezom ili vanadijumom, titanij se koristi za oblaganje reznih alata i zaštitnih obloga ili čak u nakitu ili kao ukrasni završni premaz. TiO₂ premazi na staklenim površinama ili pločicama mogu smanjiti infekcije u bolnicama, spriječiti zamagljivanje ogledala u motornim vozilima i smanjiti nečistoću na zgradama, trotoarima i cestama.

Titan čini važan dio građevina izloženih morskoj vodi, poput postrojenja za uklanjanje soli, trupa brodova i podmornica i osovina propelera, kao i kondenzatorskih cijevi elektrana. Ostala primjena uključuje izradu komponenti za zrakoplovnu i prometnu industriju i vojsku, poput zrakoplova, svemirskih letjelica, raketa, oklopa, motora i hidrauličkih sustava. Provode se istraživanja kako bi se utvrdila prikladnost titana kao materijala spremnika nuklearnog otpada. iv

Ključne razlike između volframa i titana

• Volfram potječe od minerala scheelita i volframita. Titan se nalazi u mineralima ilmenit, rutil i sfen.
• Volfram se proizvodi smanjenjem volframske kiseline iz minerala, izolacijom metalnog oksida i reduciranjem u metal zagrijavanjem ugljikom. Titan se proizvodi formiranjem tetraklorida titana kloridnim ili sulfatnim postupkom i zagrijavanjem magnezija i natrija.
• Volfram je broj 74 na periodičkoj tablici, s relativnom atomskom težinom 84. Titan je broj 22, s relativnom atomskom težinom 47.867.
• Atomi volframa stvaraju kubičnu kristalnu strukturu usmjerenu na tijelo. Atomi titana tvore šesterokutnu kristalnu strukturu sa šesterokutnom glavom.
• Volfram je izuzetno jak, tvrd i gust. Titan je vrlo jak i tvrd i ima puno nižu gustoću.
• Volfram je lagano magnetski i slabo električno vodljiv. Titan je nemagnetni i manje električno vodljiv.
• Volfram nije otporan na koroziju u slanoj vodi kao titanijum i nije fotokatalizator poput titana.
• Volfram ima biološku ulogu, ali titan nema.
• Volfram je koban u svom najčišćem obliku. Titan je duktil u okruženju bez kisika.

Volfram se koristi u grijaćim elementima, utezima, niskotemperaturnim supravodljivim krugovima i ima primjenu u nuklearnoj fizici i uređajima koji emitiraju elektrone. Titan se koristi u bijelim pigmentima, sportskoj opremi, kirurškim implantatima i morskim strukturama.