Rozdiel medzi volfrámom a titánom
Share
volfrám
Nomenklatúra, pôvod a objav
Volfrám pochádza zo Švédska Tung Sten, alebo „ťažký kameň“. Je reprezentovaná symbolom W, ktorý je známy v mnohých európskych krajinách ako Wolfram. Toto pochádza z nemčiny pre „vlčiu penu“, keď si začínajúci cínový baníc všimol, že minerál, ktorý nazývajú wolframit, znížil výťažok cínu, keď bol prítomný v cínovej rude, takže sa zdalo, že sa cín konzumuje ako ovca, ktorá zožiera ovce. [I]
V roku 1779 preskúmal Peter Woulfe šelit zo Švédska a zistil, že obsahuje nový kov. O dva roky neskôr Carl Wilhelm Scheele z tohto minerálu redukoval kyselinu volfrámovú a izoloval kyslý biely oxid. O ďalšie dva roky neskôr Juan a Fausto Elhuyar vo Vergare v Španielsku izolovali rovnaký oxid kovu z rovnakej kyseliny redukovanej z wolframitu. Ohrievali oxid kovu uhlíkom a redukovali ho na kov volfrámu.
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Volfrám je lesklý, strieborne biely kov a má atómové číslo 74 v periodickej tabuľke prvkov a štandardnú atómovú hmotnosť (Ar) z 183,84. [ii]
Má najvyššiu teplotu topenia zo všetkých prvkov, veľmi vysokú hustotu a je veľmi tvrdý a stabilný. Má najnižší tlak pár, najmenší koeficient tepelnej rozťažnosti a najvyššiu pevnosť v ťahu všetkých kovov. Tieto vlastnosti sú dôsledkom silných kovalentných väzieb medzi atómami volfrámu tvorenými 5d elektrónmi. Atómy tvoria kubickú kryštalickú štruktúru zameranú na telo.
Volfrám je tiež vodivý, relatívne chemicky inertný, hypoalergénny a má vlastnosti tienenia proti žiareniu. Najčistejšia forma volfrámu je ľahko kujná a opracováva sa kovaním, vytláčaním, ťahaním a spekaním. Vytláčanie a ťahanie zahŕňa tlačenie a ťahanie horúceho volfrámu cez „lisovnicu“ (formu), zatiaľ čo spekanie je zmiešanie volfrámového prášku s inými práškovými kovmi za vzniku zliatiny..
Komerčné využitie
Zliatiny volfrámu sú extrémne tvrdé, napríklad karbid volfrámu, ktorý sa kombinuje s keramikou na „vysokorýchlostnú oceľ“ - používa sa na vŕtačky, nože a rezné, pílacie a frézovacie nástroje. Používajú sa v kovopriemysle, baníctve, drevospracujúcom priemysle, stavebníctve a v ropnom priemysle a predstavujú 60% komerčného využitia volfrámu..
Volfrám sa používa vo vykurovacích telesách a vo vysokých peciach. Nachádza sa tiež v predradníkoch v chvostoch lietadiel, v klietkach jácht av pretekárskych automobiloch, ako aj v závažiach a strelive..
Volfrámy vápnika a horčíka sa kedysi bežne používali pre vlákna v žiarovkách, ale sú považované za energeticky neefektívne. Zliatina volfrámu sa však používa v nízkoteplotných supravodivých obvodoch.
Kryštálové volfráty sa používajú v jadrovej fyzike a nukleárnej medicíne, v röntgenových a katódových trubiciach, elektródach na zváranie elektrickým oblúkom a elektrónových mikroskopoch. Oxid wolfrámu sa používa v katalyzátoroch, ako je katalyzátor používaný v elektrárňach na uhlie. Ostatné volfrámové soli sa používajú v chemickom a solárnom priemysle.
Niektoré zliatiny sa používajú ako šperky, zatiaľ čo je známe, že tvoria permanentné magnety a niektoré zliatiny sa používajú ako povlaky odolné proti opotrebeniu..
Volfrám je najťažší kov, ktorý má biologickú úlohu, ale iba v baktériách a archaea. Používa sa enzýmom, ktorý redukuje karboxylové kyseliny na aldehydy. [III]
titán
Nomenklatúra, pôvod a objav
Titán je odvodený od slova „titáni“, synov bohyne Zeme v gréckej mytológii. Reverend William Gregor, amatérsky geológ, si všimol, že čierny piesok potokom v Cornwalle, 1791, bol priťahovaný magnetom. Analyzoval to a zistil, že piesok obsahoval oxid železa (vysvetľuje magnetizmus), rovnako ako minerál známy ako menachanit, ktorý odvodil, bol vyrobený z neznámeho bieleho oxidu kovu. Ohlásil to Kráľovskej geologickej spoločnosti v Cornwalle.
V roku 1795 pruský vedec Martin Heinrich Klaproth z Boiniku preskúmal rudnú rudu nazývanú Schörl z Maďarska a nazval ju prvkom neznámeho oxidu, ktorý obsahuje, titánu. Potvrdil tiež prítomnosť titánu v menachanite.
Zlúčenina TiO2 je minerál známy ako rutil. Titán sa vyskytuje aj v mineráloch ilmenit a sfén, ktoré sa vyskytujú hlavne v vyvrelých horninách a z nich odvodených sedimentov, ale vyskytujú sa aj v litosfére Zeme..
Čistý titán prvýkrát vyrobil Matthew A. Hunter v roku 1910 v Rensselaerovom polytechnickom inštitúte zahrievaním chloridu titaničitého (vyrábaného zahrievaním oxidu titaničitého pomocou chlóru alebo síry) a kovom sodíka v tom, čo sa dnes nazýva Hunterovým procesom. William Justin Kroll potom v roku 1932 redukoval chlorid titaničitý vápnikom a neskôr tento proces rafinoval pomocou horčíka a sodíka. To umožnilo použitie titánu mimo laboratória a to, čo sa dnes nazýva proces Kroll, sa dnes komerčne používa.
Titán s veľmi vysokou čistotou bol vyrobený v malom množstve Antonom Eduardom van Arkel a Janom Hendrikom de Boerom v procese jodidov alebo kryštálových tyčiniek v roku 1925 reakciou titánu s jódom a oddeľovaním výparov vznikajúcich nad horúcim vláknom. [Iv]
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Titán je tvrdý, lesklý strieborno-biely kov predstavovaný symbolom Ti na periodickej tabuľke. Má atómové číslo 22 a štandardnú atómovú hmotnosť (Ar) z 47,867. Atómy tvoria šesťuholníkovú tesnú kryštalickú štruktúru, ktorá vedie k tomu, že kov je rovnako silný ako oceľ, ale oveľa menej hustý. Titán má v skutočnosti najvyšší pomer pevnosti k hustote všetkých kovov.
Titán je tažný v prostredí bez kyslíka a vďaka svojej relatívne vysokej teplote topenia vydrží aj extrémne teploty. Je nemagnetický a má nízku elektrickú a tepelnú vodivosť.
Kov je odolný proti korózii v morskej vode, kyslej vode a chlóru, ako aj dobrému odrazu infračerveného žiarenia. Ako fotokatalyzátor uvoľňuje elektróny v prítomnosti svetla, ktoré reagujú s molekulami za vzniku voľných radikálov, ktoré ničia baktérie. [V]
Titán sa dobre spája s kosťou a je netoxický, hoci jemný oxid titaničitý je podozrivý z karcinogénu. Zirkónium, najbežnejší izotop titánu, má mnoho rôznych chemických a fyzikálnych vlastností.
Komerčné využitie
Titan sa najčastejšie používa vo forme oxidu titaničitého, ktorý je hlavnou zložkou jasne bieleho pigmentu nachádzajúceho sa v farbách, plastoch, smaltovaných papieroch, papieri, zubných pastách a potravinárskych prísadách E171, ktoré bielia cukrárske výrobky, syry a zmrzliny. Titánové zlúčeniny sú súčasťou ochranných prostriedkov proti slnečnému žiareniu a dymu, používajú sa v pyrotechnikách a zlepšujú viditeľnosť v slnečných observatóriách. [Vi]
Titán sa používa aj v chemickom a petrochemickom priemysle a pri vývoji lítiových batérií. Určité zlúčeniny titánu tvoria katalytické zložky, napríklad také, ktoré sa používajú pri výrobe polypropylénu.
Titán je známy pre svoje použitie v športových zariadeniach, ako sú tenisové rakety, golfové palice a rámy bicyklov a elektronické zariadenia, ako sú mobilné telefóny a notebooky. Medzi jeho chirurgické aplikácie patrí použitie v ortopedických implantátoch a lekárskych protézach.
Po legovaní s hliníkom, molybdénom, železom alebo vanádom sa titán používa na poťahovanie rezných nástrojov a ochranných náterov alebo dokonca v šperkoch alebo ako dekoratívny povrch. TiO2 nátery na sklenených alebo dlaždičných povrchoch môžu znížiť infekcie v nemocniciach, zabrániť zahmlievaniu spätných zrkadiel v motorových vozidlách a znižovať hromadenie nečistôt na budovách, chodníkoch a cestách.
Titán je dôležitou súčasťou štruktúr vystavených morskej vode, ako sú odsoľovacie zariadenia, lodné a ponorkové trupy a lodné hriadele, ako aj potrubia kondenzátora elektrárne. Medzi ďalšie použitia patrí výroba komponentov pre letecký a dopravný priemysel a armádu, ako sú lietadlá, kozmické lode, rakety, pancierovanie, motory a hydraulické systémy. Uskutočňuje sa výskum s cieľom určiť vhodnosť titánu ako materiálu na skladovanie jadrového odpadu. iv
Kľúčové rozdiely medzi volfrámom a titánom
- Volfrám pochádza z minerálov scheelitu a wolframitu. Titán sa nachádza v mineráloch ilmenit, rutil a sfén.
- Volfrám sa vyrába redukciou kyseliny volfrámovej z minerálu, izoláciou oxidu kovu a jeho redukciou na kov zahrievaním uhlíkom. Titán sa vyrába formovaním chloridu titaničitého pomocou chloridových alebo sulfátových procesov a zahrievaním horčíka a sodíka.
- Volfrám je číslo 74 v periodickej tabuľke, s relatívnou atómovou hmotnosťou 84. Titán je číslo 22, s relatívnou atómovou hmotnosťou 47,867.
- Atómy volfrámu tvoria kubickú kryštalickú štruktúru zameranú na telo. Atómy titánu tvoria šesťuholníkovú úzko zbalenú kryštalickú štruktúru.
- Volfrám je extrémne silný, tvrdý a hustý. Titán je veľmi silný a tvrdý a má oveľa menšiu hustotu.
- Volfrám je mierne magnetický a mierne elektricky vodivý. Titán je nemagnetický a menej elektricky vodivý.
- Volfrám nie je tak odolný proti korózii v slanej vode ako titán a nie je fotokatalyzátorom, ako je titán.
- Volfrám má biologickú úlohu, ale titán nemá.
- Volfrám je kujný vo svojej najčistejšej podobe. Titán je tažný v prostredí bez kyslíka.
Volfrám sa používa vo vyhrievacích prvkoch, hmotnostiach, nízkoteplotných supravodivých obvodoch a má uplatnenie v jadrovej fyzike a zariadeniach emitujúcich elektróny. Titán sa používa v bielych pigmentoch, športovom vybavení, chirurgických implantátoch a morských štruktúrach.
