Контрольные работы, курсовые, дипломные, рефераты, а также подготовка докладов, чертежей, лабораторных работ, презентаций и еще много всего. Недорого и быстро.
Первые дети земли (титан)
В истории химических элементов много случаев "двойных открытий". Это обусловлено рядом причин. Во-первых, научная литература в прежние столетия распространялась не так быстро, чтобы все заинтересованные ученые сразу узнавали о новых открытиях. Во-вторых, характеристика открытых веществ была настолько неполной, а часто даже и неточной, что не всегда можно было сравнить опубликованные данные с результатами собственных опытов. А в-третьих, некоторые ученые годами вообще не публиковали результаты своих трудов, например Кавен-диш, публикации о некоторых работах которого появились только после его смерти.
Титан тоже был элементом, который (в виде двуокиси) открыли дважды. В 1791 г. в немецком химическом журнале, издаваемом Креллем, появилась статья английского химика Вильяма Грегора под названием "Наблюдения и опыты над менаканитом, магнитным песком из Корнуэльса". В.Гре-гор (1761-1817 гг.) был священником, но очень много занимался наукой, в основном минералогией. В 1791 г. в корнуэльских железистых песках, состоящих в основном из минерала менаканита (сейчас его называют ильменитом FeTiO3), он нашел окись нового металла. Название менаканит происходило от церковного прихода Менакан в Корнуэльсе; Грегор новому элементу дал имя менакин.
* Авторы не упомянули о нитриде бора BN, кубическая модификация которого носит название боразон. Это соединение по твердости не уступает алмазу и используется как сверхтвердый материал. Прим.перев.
Несколькими годами позже этот же окисел открыл немецкий ученый Мартин Генрих Клапрот (1743-1817 гг.). Свою деятельность он начал учеником аптекаря в Кведлинбурге, затем стал помощником аптекаря в Ганновере. С 1771 г. Клапрот работал в одной из берлинских аптек, а затем приобрел собственную аптеку и посвятил себя занятиям химией, особенно качественному анализу минералов. Его имя связано с открытием урана, циркония, церия, титана, стронция и теллура. С 1787 г. Клапрот читал курс химии в Королевском корпусе полевой артиллерии, а с 1791 г. - в Артиллерийской академии. В 1810 г. он стал Мартин Генрих Клапрот первым профессором химии в Бер-
линском университете. Исследуя в 1795 г. "венгерские красные шерлы" (так называют турмалины), Клапрот обнаружил белую "землю" и понял, что перед ним окисел неизвестного металла. Новое вещество вело себя "нормально", т.е. не обладало никакими характерными особенностями. Поэтому найти имя этому элементу было непросто. Тогда Клапрот решил "выбрать такое название, которое само по себе ничего не говорило бы и не давало бы, следовательно, повода к неправильным пониманиям". Клапрот продолжал: "Таким образом, я захотел дать этому металлическому веществу имя, как и в случае урана, из мифологии и назвал его по имени титанов — первых сыновей Земли". Так появился элемент титан.
Вскоре после своего открытия Клапрот понял, что выделенный измена-канита Грегором окисел идентичен окислу, полученному им самим из "шерла" (рутила). Клапрот сразу же признал приоритет англичанина.
В последующие десятилетия многие химики занимались соединениями титана. В 1826 г. Ф.Вёлер исследовал кубические кристаллы минерала из Норвегии. Кроме извести и "цериевой земли", окислов железа и урана, он содержал относительно большое количество двуокиси титана. Велер назвал этот минерал "пирохлором". (Спустя тринадцать лет пирохлор сыграл большую роль при открытии ниобия.) В 1822 г. англичанин Волластон (1766-1828 гг.) обнаружил в доменном шлаке выглядевший как металл "углеродо-азотистый титан" (TiIOC2N8 = Ti(CN)2 •3Ti3 N2) и принял его за чистый титан. Это мнение разделяли многие химики, в числе которых был даже Берцелиус. Только в 1849 г. Велер доказал, что медно-красные "доменные кубики" содержат наряду с титаном углерод и азот.
Металлический титан впервые получил Берцелиус в 1825 г., восстанавливая калием фтортитанат калия K2TiF6. Правда, полученный металл был сильно загрязнен. Титан чистотой 95 % был получен в 1887 г. шведскими химиками Л.Ф.Нильсоном и С.ОЛетерсоном путем восстановления четы-реххлористого титана натрием в герметично закрытом стальном цилиндре.
Американец М.А. Хантер усовершенствовал способ ив 1910 г. получил титан чистотой 99,9 %. Этот металл уже можно было прокатывать в горячем состоянии.
Дальнейшим снижением содержания примесей в титане занимались голландские ученые А. ван Аркел и Т. де Бур, применившие в 1925 г. метод, основанный на "химической транспортировке" летучих соединений с их последующим разложением (в данном случае таким соединением стал йодид титана)*. Сейчас титан обычно получают восстановлением хлорида титана TiCl4 магнием при 800-950° в атмосфере защитного газа аргона или гелия (способ Кролля):
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2 .
Гораздо более загрязненный примесями титан образуется при восстановлении двуокиси титана гидридом кальция:
TiO2 + 2CaH2 = Ti + 2CaO + 2H2.
Применяемый для легирования стали ферротитан содержит 10—40 % титана. Его получают путем восстановления чистой двуокиси титана, железо-титановой руды и титаната кальция CaTiO3 алюминием.
Титан относится к металлам, которые "делают карьеру" в последние десятилетия (способ Кролля, о котором
Получение титана из газовой фазы по способу ван Аркела и де Бура (лабораторный агрегат): 1 - вольфрамовые электроды; 2 -неочищенный металлический титан; 3 - образование четырехйодистого титана по реакции Ti (те) + 2I2 = - TiI4 (газ): 4 - транспорт газообразного TiI4; 5 - термическое разложение газообразного TiI4 с образованием твердого титана; б - твердый иод; 7 - газообразный иод; 8 - молибденовая сетка; 9 - нить накаливания
говорилось выше, был разработан только в 1937 г.). В последние годы этот элемент привлекает внимание широких кругов ученых, особенно когда выяснилось, что в камнях, доставленных с Луны, содержится довольно много титана (около 10 % FeTiO3, т.е. в виде ильменита). Кроме ильменита, в состав лунных пород входят породообразующие аугиты и полевые шпаты. Относительно велико в лунных породах содержание хрома, иттрия и циркония, редко встречаются соединения свинца и висмута и почти отсутствуют золото, серебро и платина. Но вернемся к титану. Он становится важным конструкционным материалом. Его влияние на современную технику настолько же велико, насколько в
* Металлический титан высокой чистоты был получен еще в 1875 г. русским химиком Д.К.Кирилловым. Но его брошюра "Исследования над титаном" не получила широкого распространения. Примлерев.
свое время было велико влияние коррозионностойких сталей и алюминия. Титан в значительных количествах используют в авиастроении и ракетной технике, так как он устойчив к коррозии и сохраняет прочность при высоких и низких температурах. Большой спрос на титан в химическом машиностроении, поскольку этот металл устойчив во многих химически агрессивных средах. Ферротитан — прекрасный раскислитель и нитридооб-разователь в черной металлургии. Широкое применение находят сплавы цветных металлов с титаном: они могут служить конструкционными материалами или защищать металл от коррозии. Из технически важных соединений титана следует упомянуть о двуокиси титана. В наше время из нее делают самые лучшие белила, обладающие высокой кроющей способностью и лучшим цветом по сравнению с белилами на основе цинка и свинца. О расширении применения титана говорят и следующие цифры. Если в 1920 г. мировое производство титана (без СССР) было около 1000 т, то в 1940 г. оно достигло 100 тыс. т, а в 1957 г. - уже 800 тыс.т.
Титановая губка
|
Вы находитесь на сайте Xenoid v2.0: |
|
Copyright © 2005-2013 Xenoid v2.0
Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Химия: решение задач