Titanyum bir metaldir. Titanyumun özellikleri ve uygulamaları Titanyum alaşımı nelerden oluşur?

Titanyum ve titanyum bazlı alaşımlar çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Her şeyden önce titanyum alaşımları, yüksek korozyon direnci, mekanik mukavemeti, düşük yoğunluğu, ısı direnci ve diğer birçok özelliği nedeniyle çeşitli ekipmanların yapımında geniş uygulama alanı bulmuştur. Titanyumun özellikleri ve uygulamaları göz önüne alındığında, oldukça yüksek maliyetine dikkat çekmek mümkün değildir. Ancak bu, malzemenin özellikleri ve dayanıklılığı ile tamamen telafi edilir.

Titanyum yüksek mukavemete ve erime noktasına sahiptir ve dayanıklılık açısından diğer metallerden farklıdır.

Titanyumun temel özellikleri

Titanyum, kimyasal elementlerin periyodik tablosunun dördüncü periyodunun IV. grubunda yer alır. En kararlı ve en önemli bileşiklerde element dört değerliklidir. Dışarıdan titanyum çeliğe benzer. Bir geçiş unsurudur. Erime noktası neredeyse 1700°'ye, kaynama noktası ise 3300°'ye ulaşır. Gizli erime ve buharlaşma ısısı gibi özelliklere gelince, titanyum için demirden neredeyse 2 kat daha yüksektir.

2 allotropik modifikasyona sahiptir:

882,5° sıcaklığa kadar var olabilen düşük sıcaklık.
Yüksek sıcaklık, 882,5° sıcaklıktan erime noktasına kadar stabildir.

Özgül ısı kapasitesi ve yoğunluk gibi özellikleri, titanyumu en yaygın yapısal kullanıma sahip iki malzeme arasına yerleştirir: demir ve alüminyum. Titanyumun mekanik mukavemeti saf demirden neredeyse 2 kat, alüminyumdan ise neredeyse 6 kat daha yüksektir. Bununla birlikte titanyumun özellikleri, malzemenin plastik özelliklerini olumsuz yönde etkileyen büyük miktarlarda hidrojen, oksijen ve nitrojeni emebilecek kapasitededir.

Malzeme çok düşük ısı iletkenliği ile karakterize edilir. Karşılaştırma için demir için 4 kat, alüminyum için 12 kat daha yüksektir. Termal genleşme katsayısı gibi bir özelliğe gelince, oda sıcaklığında nispeten düşük bir değere sahiptir ve sıcaklık arttıkça artar.

Titanyumun elastik modülü düşüktür. Sıcaklık 350°'ye yükseldiğinde neredeyse doğrusal olarak azalmaya başlarlar. Malzemenin önemli bir dezavantajı bu noktadır.

Titanyum oldukça yüksek bir elektriksel direnç değeri ile karakterize edilir. Oldukça geniş sınırlar içinde dalgalanabilir ve safsızlıkların içeriğine bağlıdır.

Titanyum paramanyetik bir malzemedir. Bu tür maddeler, ısıtma sırasında manyetik duyarlılığın azalmasıyla karakterize edilir. Ancak titanyum bir istisnadır; sıcaklık arttıkça manyetik duyarlılığı önemli ölçüde artar.

Titanyumun uygulama alanları

Titanyum alaşımından yapılan tıbbi aletler, yüksek korozyon direnci, biyolojik direnç ve süneklik ile karakterize edilir.

Malzemenin özellikleri, uygulama için oldukça geniş bir alan yelpazesi sağlar. Bu nedenle titanyum alaşımları gemi yapımında ve çeşitli ekipmanlarda büyük miktarlarda kullanılmaktadır. Malzeme, yüksek kaliteli çelikler için alaşım katkı maddesi ve oksit giderici madde olarak kullanılmıştır. Nikelli alaşımlar teknoloji ve tıpta uygulama alanı bulmuştur. Bu tür bileşikler benzersiz özelliklere sahiptir, özellikle şekil hafızasına sahiptirler.

Yüksek sıcaklıklarda kullanılan elektrikli vakum cihazlarının parçalarının üretiminde kompakt titanyum kullanımı tespit edilmiştir. Teknik titanyumun özellikleri, agresif koşullarda kullanılmak üzere oluşturulan vanalar, boru hatları, pompalar, bağlantı parçaları ve diğer ürünlerin üretiminde kullanılmasını mümkün kılar.

Alaşımlar yetersiz termal dayanımla karakterize edilir, ancak yüksek korozyon direncine sahiptir. Bu, çeşitli titanyum bazlı alaşımların kimyasal alanda kullanılmasına olanak tanır. Örneğin malzeme, sülfürik ve hidroklorik asit pompalamak için pompaların imalatında kullanılır. Günümüzde klor endüstrisine yönelik çeşitli ekipmanların üretiminde yalnızca bu malzemeye dayalı alaşımlar kullanılabilmektedir.

Taşımacılık sektöründe titanyum kullanımı

Bu malzemeye dayalı alaşımlar zırhlı araçların imalatında kullanılmaktadır. Taşımacılık sektöründe kullanılan çeşitli yapısal elemanların değiştirilmesi, yakıt tüketimini azaltabilir, taşıma kapasitesi artırabilir, ürünlerin yorulma sınırını artırabilir ve diğer birçok özelliği iyileştirebilir.

Titanyumdan kimya endüstrisine yönelik ekipman üretirken en önemli özellik metalin korozyon direncidir.

Malzeme demiryolu taşımacılığının yapımında kullanıma çok uygundur. Demiryollarında çözülmesi gereken temel sorunlardan biri ölü yükün azaltılmasıyla ilgilidir. Titanyumdan yapılmış çubukların ve levhaların kullanılması, bileşimin toplam kütlesini önemli ölçüde azaltabilir, aks kutularının ve muyluların boyutunu azaltabilir ve çekişten tasarruf edebilir.

Treyler araçları için ağırlık da oldukça önemlidir. Tekerlek ve aks üretiminde çelik yerine titanyum kullanılması, taşıma kapasitesi kapasitesini de önemli ölçüde artırıyor.

Malzemenin özellikleri otomotiv endüstrisinde kullanılmasını mümkün kılmaktadır. Malzeme, egzoz gazı giderme sistemleri ve helezon yaylar için güç ve ağırlık özelliklerinin optimum kombinasyonu ile karakterize edilir. Titanyum ve alaşımlarının kullanımı, egzoz gazlarının hacmini önemli ölçüde azaltabilir, yakıt maliyetlerini azaltabilir ve hurda ve endüstriyel atıkların yeniden eritilmesiyle kullanımını genişletebilir. Bunu içeren malzeme ve alaşımların kullanılan diğer çözümlere göre birçok avantajı vardır.

Yeni parçalar ve yapılar geliştirmenin asıl görevi, aracın hareketinin bir dereceye kadar bağlı olduğu kütlelerini azaltmaktır. Hareketli bileşenlerin ve parçaların ağırlığının azaltılması, yakıt maliyetlerinin potansiyel olarak azaltılmasını mümkün kılar. Titanyum parçalar güvenilirliklerini defalarca kanıtlamıştır. Havacılık endüstrisinde ve yarış arabası tasarımlarında yaygın olarak kullanılırlar.

Bu malzemenin kullanımı yalnızca parçaların ağırlığını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda egzoz gazlarının hacmini azaltma sorununu da çözer.

Titanyum ve alaşımlarının inşaatta kullanımı

İnşaatta yaygın olarak titanyum ve çinko alaşımı kullanılır. Bu alaşım, yüksek mekanik özellikler ve korozyon direnci ile karakterize edilir ve yüksek sertlik ve süneklik ile karakterize edilir. Alaşım, yapı değiştirici görevi gören %0,2'ye kadar alaşım katkı maddeleri içerir. Alüminyum ve bakır sayesinde gerekli süneklik sağlanır. Ayrıca bakır kullanımı malzemenin nihai çekme mukavemetinin arttırılmasını mümkün kılar ve kimyasal elementlerin kombinasyonu genleşme katsayısının azaltılmasına yardımcı olur. Alaşım aynı zamanda iyi estetik özelliklere sahip uzun şeritlerin ve levhaların üretiminde de kullanılır.

Titanyum hafifliği, mukavemeti ve refrakterliği nedeniyle uzay teknolojisinde sıklıkla kullanılmaktadır.

Titanyum-çinko alaşımının özellikle inşaat için önemli olan temel nitelikleri arasında yüksek korozyon direnci, iyi görünüm ve insan sağlığı ve çevre açısından güvenlik gibi kimyasal ve fiziksel özellikler yer alır.

Malzeme iyi bir plastisiteye sahiptir ve sorunsuz bir şekilde derin çekilebilir, bu da çatı kaplama işlerinde kullanılmasına olanak tanır. Alaşımın lehimlemeyle ilgili herhangi bir sorunu yoktur. Kubbeler ve kuleler gibi çeşitli hacimsel yapıların ve standart dışı mimari elemanların bakır veya galvanizli çelik yerine çinko-titanyumdan yapılmasının nedeni budur. Bu tür sorunların çözümünde bu alaşım vazgeçilmezdir.

Alaşımın kullanım kapsamı çok geniştir. Cephe ve çatı kaplama işlerinde kullanılır, çeşitli konfigürasyonlarda ve hemen hemen her karmaşıklıkta ürünler yapılır, oluklar, eteklikler, çatı sırtları vb. gibi çeşitli dekoratif ürünlerin üretiminde yaygın olarak kullanılır.

Bu alaşımın çok uzun bir servis ömrü vardır. Bir asırdan fazla bir süre boyunca boya veya sık bakım gerektirmeyecek. Ayrıca malzemenin önemli avantajları arasında iyileşme kabiliyeti de vurgulanmalıdır. Dallardan, kuşlardan vs. kaynaklanan çizikler şeklinde küçük hasarlar. Bir süre sonra kendiliğinden kaybolurlar.

Yapı malzemelerine yönelik gereksinimler daha ciddi ve katı hale geliyor. Pek çok ülkedeki araştırma şirketleri, çinko ve titanyum alaşımı kullanılarak inşa edilen binaların etrafındaki toprağı inceledi. Araştırma sonuçları malzemenin tamamen güvenli olduğunu doğruladı. Kanserojen özelliği yoktur ve insan sağlığına zarar vermez. Çinko-titanyum, güvenliği daha da artıran, yanıcı olmayan bir yapı malzemesidir.

Listelenen tüm olumlu özellikler göz önüne alındığında, böyle bir yapı malzemesinin kullanımı çatı kaplama bakırından yaklaşık 2 kat daha ucuzdur.

Alaşımın iki oksidasyon durumu vardır. Zamanla renk değiştirir ve metalik parlaklığını kaybeder. İlk başta çinko-titanyum açık griye döner ve bir süre sonra asil koyu gri bir renk kazanır. Şu anda malzeme kasıtlı olarak kimyasal olarak yaşlandırılıyor.

Titanyum ve alaşımlarının tıpta kullanımı

Titanyum insan dokusuyla son derece uyumlu olduğundan endoprotez alanında aktif olarak kullanılmaktadır.

Titanyum tıp alanında da geniş uygulama alanı bulmuştur. Bu kadar popüler olmasını sağlayan avantajlar arasında yüksek mukavemeti ve korozyon direnci bulunmaktadır. Ayrıca hastaların hiçbirinde titanyuma alerjisi yoktu.

Tıpta ticari olarak saf titanyum ve Ti6-4Eli alaşımı kullanılmaktadır. Cerrahi aletlerin, kalp kapakçıkları dahil çeşitli dış ve iç protezlerin yapımında kullanılır. Tekerlekli sandalyeler, koltuk değnekleri ve diğer cihazlar titanyumdan yapılmıştır.

Bir dizi çalışma ve deney, malzemenin ve alaşımlarının canlı insan dokusuyla mükemmel biyolojik uyumluluğunu doğrulamaktadır. Yumuşak ve kemik dokular bu malzemelerle birlikte sorunsuz bir şekilde büyür. Düşük elastiklik modülü ve yüksek özgül mukavemeti, titanyumu endoprotez için çok iyi bir malzeme haline getirir. Kalay, çelik ve kobalt bazlı alaşımlardan belirgin şekilde daha hafiftir.

Böylece titanyumun özellikleri, boru ve çatı imalatından tıbbi protezlere ve uzay aracı yapımına kadar çok çeşitli alanlarda aktif olarak kullanılmasını mümkün kılar.

Mukavemet, sertlik ve hafifliği bir araya getirmesi nedeniyle en önemli yapısal malzemelerden biridir. Ancak metalin diğer özellikleri çok spesifiktir ve bu da maddenin elde edilme sürecini zor ve pahalı hale getirir. Ve bugün küresel titanyum üretim teknolojisine kısaca değineceğiz;

İki modifikasyonda metal var.

α-Ti– 883 C sıcaklığa kadar bulunur, yoğun bir altıgen kafese sahiptir.
β-Ti– vücut merkezli kübik bir kafese sahiptir.

Geçiş, yoğunlukta çok küçük bir değişiklikle meydana gelir, çünkü ikincisi ısıtıldığında yavaş yavaş azalır.

Titanyum ürünlerinin çalışması sırasında çoğu durumda α fazıyla ilgilenirler. Ancak alaşımları eritirken ve üretirken metalurjistler β-modifikasyonu ile çalışırlar.
Malzemenin ikinci özelliği anizotropidir. Bir maddenin elastikiyet katsayısı ve manyetik duyarlılığı yöne bağlıdır ve fark oldukça belirgindir.
Üçüncü özellik, metalin özelliklerinin saflığına bağlı olmasıdır. Sıradan teknik titanyum, örneğin roket biliminde kullanıma uygun değildir çünkü yabancı maddeler nedeniyle ısı direncini kaybeder. Bu endüstri alanında yalnızca son derece saf maddeler kullanılmaktadır.

Bu video size titanyumun bileşimini anlatacak:

Titanyum üretimi

Metal kullanımı ancak geçen yüzyılın 50'li yıllarında başladı. Çıkarılması ve üretimi karmaşık bir süreçtir, bu nedenle nispeten yaygın olan bu element şartlı olarak nadir olarak sınıflandırılmıştır. Daha sonra titanyum üretim atölyelerinin teknolojisine ve ekipmanlarına bakacağız.

İşlenmemiş içerikler

Titanyum doğada bol miktarda bulunması bakımından 7. sırada yer almaktadır. Çoğu zaman bunlar oksitler, titanatlar ve titanosilikatlardır. Maddenin maksimum miktarı dioksitlerde bulunur -% 94-99.

Rutil– en kararlı modifikasyon, mavimsi, kahverengimsi sarı, kırmızı renkte bir mineraldir.
Anataz- oldukça nadir bir mineral, 800-900 C sıcaklıkta rutile dönüşür.
Brookit- ortorombik sistemin bir kristali, 650 C'de hacim azalmasıyla geri dönülemez bir şekilde rutile dönüşür.

Daha yaygın metal-demir bileşikleri ilmenit(%52,8'e kadar titanyum). Bunlar geikilit, pirofanit, crichton'dur; ilmenit'in kimyasal bileşimi çok karmaşıktır ve büyük ölçüde değişir.
İlmenitin ayrışmasının sonucu endüstriyel amaçlar için kullanılır - lökoksen. Burada, demirin bir kısmının ilmenit kafesinden uzaklaştırıldığı oldukça karmaşık bir kimyasal reaksiyon meydana gelir. Sonuç olarak cevherdeki titanyum hacmi %60'a kadar artar.
Ayrıca, metalin ilmenitte olduğu gibi demirli demir ile ilişkili olmadığı, ancak demirli demir titanat formunda göründüğü cevheri de kullanırlar. arizonit, psödobrookit.

En önemli yataklar ilmenit, rutil ve titanomagnetittir. 3 gruba ayrılırlar:

magmatik– ultrabazik ve bazik kayaçların dağılım alanlarıyla, yani magmanın dağılımıyla ilişkilidir. Çoğu zaman bunlar ilmenit, titanomagnetit ilmenit-hematit cevherleridir;
dışsal mevduat– ilmenit ve rutilden oluşan plaser ve artık, alüvyon, alüvyon-göl çökelleri. Kıyı deniz plaserlerinin yanı sıra, hava koşullarına dayanıklı kabuklarda titanyum, anataz cevherleri. Kıyıdaki deniz plaserleri büyük öneme sahiptir;
başkalaşmış yataklar- sürekli ve dağınık lökoksen, ilmenit-manyetit cevherli kumtaşları.

Dış kaynaklı yataklar - artık veya plaser yatakları, açık ocak yöntemi kullanılarak geliştirilir. Bu amaçla taraklar ve ekskavatörler kullanılır.

Birincil yatakların gelişimi madenlerin batmasıyla ilişkilidir. Ortaya çıkan cevher sahada ezilir ve zenginleştirilir. Yerçekimi zenginleştirme, yüzdürme ve manyetik ayırma kullanılır.

Titanyum cürufu hammadde olarak kullanılabilir. % 85'e kadar metal dioksit içerir.

Alma teknolojisi

İlmenit cevherlerinden metal üretme süreci birkaç aşamadan oluşur:

titanyum cürufu elde etmek için indirgeme eritme;
cürufun klorlanması;
restorasyon yoluyla metal üretimi;
Titanyum rafinasyonu genellikle ürünün özelliklerini iyileştirmek için yapılır.

Süreç karmaşık, çok aşamalı ve pahalıdır. Sonuç olarak, oldukça uygun fiyatlı bir metalin üretiminin çok pahalı olduğu ortaya çıkıyor.

Bu video size titanyum üretimi hakkında bilgi verecektir:

Cüruf alma

İlmenit, titanyum oksidin demirli demir ile birleşimidir. Bu nedenle üretimin ilk aşamasının amacı dioksiti demir oksitlerden ayırmaktır. Bunu yapmak için demir oksitler azaltılır.

İşlem elektrik ark ocaklarında gerçekleştirilir. İlmenit konsantresi fırına yüklenir, ardından bir indirgeyici madde eklenir - odun kömürü, antrasit, kok ve 1650 C'ye ısıtılır. Bu durumda demir oksitten indirgenir. Dökme demir, indirgenmiş ve karbürlenmiş demirden elde edilir ve titanyum oksit cürufa dönüşür. İkincisi sonuçta %82-90 titanyum içerir.

Dökme demir ve cüruf ayrı kalıplara dökülür. Metalurjik üretimde dökme demir kullanılır.

Cüruf klorlaması

İşlemin amacı daha ileri kullanım için metal tetraklorürün elde edilmesidir. Büyük miktarda ferrik klorür oluşumu nedeniyle ilmenit konsantresini doğrudan klorlamanın imkansız olduğu ortaya çıkıyor - bileşik, ekipmanı çok hızlı bir şekilde tahrip ediyor. Bu nedenle demir oksidin ön uzaklaştırılması aşaması olmadan yapmak mümkün değildir. Klorlama maden veya tuz klorinatörlerinde gerçekleştirilir. Süreç biraz farklıdır.

Maden klorinatörü- 10 m'ye kadar yüksekliğe ve 2 m'ye kadar çapa sahip çizgili silindirik yapı Klorlayıcının üstüne kırılmış cüruf briketleri yerleştirilir ve% 65-70 klor içeren magnezyum elektrolizörlerden gelen gaz tüyerlerden beslenir. . Titanyum cürufu ve klor arasındaki reaksiyon, proses için gerekli sıcaklığı sağlayan ısının açığa çıkmasıyla meydana gelir. Titanyum tetraklorür gazı üst kısımdan çıkarılır ve kalan cüruf alt kısımdan sürekli olarak uzaklaştırılır.
Tuz klorlayıcı, şamotla kaplı ve yarısı magnezyum elektrolizörlerin kullanılmış elektroliti ile doldurulmuş bir oda. Eriyik metal klorürler içerir - sodyum, potasyum, magnezyum ve kalsiyum. Ezilmiş titanyum cürufu ve kok, eriyiğe yukarıdan beslenir ve klor alttan enjekte edilir. Klorlama reaksiyonu ekzotermik olduğundan sıcaklık rejimi prosesin kendisi tarafından korunur.

Titanyum tetraklorür birkaç kez saflaştırılır. Gaz karbondioksit, karbon monoksit ve diğer safsızlıkları içerebilir, bu nedenle saflaştırma birkaç aşamada gerçekleştirilir.

Harcanan elektrolit periyodik olarak değiştirilir.

Metal üretimi

Metal tetraklorürden magnezyum veya sodyum ile indirgenir. Azalma, ısının açığa çıkmasıyla meydana gelir ve bu da reaksiyonun ek ısıtma olmadan gerçekleştirilmesine olanak tanır.

Restorasyon için elektrik rezistanslı fırınlar kullanılmaktadır. İlk olarak hazneye 2-3 m yüksekliğinde krom alaşımlarından yapılmış kapalı bir şişe yerleştirilir. Kap +750 C'ye ısıtıldıktan sonra içine magnezyum eklenir. Daha sonra titanyum tetraklorür sağlanır. Besleme ayarlanabilir.

1 geri kazanım döngüsü 30–50 saat sürer, böylece sıcaklık 800–900 C'nin üzerine çıkmaz, imbiğe hava üflenir. Sonuç olarak, 1 ila 4 ton süngerimsi kütle elde edilir - metal, gözenekli bir kütle halinde sinterlenen kırıntılar şeklinde biriktirilir. Sıvı magnezyum klorür periyodik olarak boşaltılır.

Gözenekli kütle oldukça fazla miktarda magnezyum klorür emer. Bu nedenle indirgemeden sonra vakumlu damıtma gerçekleştirilir. Bunu yapmak için imbik 1000 C'ye ısıtılır, içinde bir vakum oluşturulur ve 30-50 saat bekletilir. Bu süre zarfında yabancı maddeler buharlaşır.

Sodyumla indirgeme de hemen hemen aynı şekilde ilerler. Fark sadece son aşamadadır. Sodyum klorür safsızlıklarını gidermek için titanyum süngeri ezilir ve içindeki tuz normal su ile süzülür.

Rafine etme

Yukarıda anlatılan şekilde elde edilen teknik titanyum, kimya endüstrisine yönelik ekipman ve kapların üretimi için oldukça uygundur. Ancak yüksek ısı direncinin ve özelliklerin tekdüzeliğinin gerekli olduğu alanlar için metal uygun değildir. Bu durumda rafinasyona başvuruyorlar.

Rafine etme, sıcaklığın 100-200 C'de tutulduğu bir termostatta gerçekleştirilir. Bölmeye titanyum süngerli bir imbik yerleştirilir ve daha sonra özel bir cihaz kullanılarak kapalı bir odada iyotlu bir kapsül kırılır. İyot metalle reaksiyona girerek titanyum iyodür oluşturur.

Titanyum teller, içinden bir elektrik akımının geçtiği imbikte gerilir. Tel 1300-1400 C'ye kadar ısınır, ortaya çıkan iyodür tel üzerinde ayrışarak en saf titanyum kristallerini oluşturur. İyot salınır ve reaksiyona girer. Yeni bir porsiyon titanyum sünger ile metal tükenene kadar işleme devam edilir. Titanyum birikmesi nedeniyle tel çapı 25–30 mm olduğunda üretim durdurulur. Böyle bir aparattan% 99,9-99,99 payla 10 kg metal elde edebilirsiniz.

Külçe halinde dövülebilir metal elde etmek gerekiyorsa farklı şekilde ilerleyin. Bunu yapmak için, metal yüksek sıcaklıklarda gazları aktif olarak emdiği için titanyum süngeri vakumlu ark fırınında eritilir. Sarf elektrotu titanyum atığı ve süngerden elde edilir. Sıvı metal, su ile soğutulan bir kristalizatördeki bir aparatta katılaşır.

Külçelerin kalitesini artırmak için eritme genellikle iki kez tekrarlanır.

Maddenin özellikleri nedeniyle - oksijen, nitrojen ile reaksiyonlar ve gazların emilmesi, tüm titanyum alaşımlarının üretimi yalnızca elektrik arklı vakum fırınlarında da mümkündür.

Aşağıda Rusya ve diğer titanyum üreten ülkeler hakkında bilgi bulabilirsiniz.

Popüler üreticiler

Titanyum üretim pazarı oldukça kapalı. Kural olarak, büyük miktarda metal üreten ülkelerin kendisi de bu metalin tüketicisidir.

Rusya'da titanyum üretimi yapan en büyük ve belki de tek şirket VSMPO-Avisma'dır. En büyük metal üreticisi olarak kabul ediliyor, ancak bu tamamen doğru değil. Şirket titanyumun beşte birini üretiyor ancak küresel tüketim farklı görünüyor: bunun yaklaşık %5'i ürünlere ve alaşımların hazırlanmasına, %95'i ise dioksit üretimine harcanıyor.

Yani dünyada ülkelere göre titanyum üretimi:

En büyük üretici ülke ise Çin'dir. Ülke maksimum titanyum cevheri rezervine sahiptir. Bilinen 18 titanyum sünger fabrikasından 9'u Çin'de bulunuyor.
Japonya ikinci sırada yer alıyor. İlginçtir ki ülkede metalin sadece %2-3'ü havacılık sektöründe harcanırken geri kalanı kimya sanayinde kullanılıyor.
Rusya ve çok sayıda fabrikası titanyum üretiminde dünyada üçüncü sırada yer alıyor. Daha sonra Kazakistan geliyor.
Listedeki bir sonraki üretici ülke olan ABD, titanyumu geleneksel bir şekilde tüketmektedir: Titanyumun %60-75'i havacılık endüstrisi tarafından kullanılmaktadır.

Titanyum üretimi teknolojik olarak karmaşık, pahalı ve zaman alıcı bir süreçtir. Ancak bu malzemeye olan talep o kadar büyük ki, metal eritmede önemli bir artış öngörülüyor.

Bu video size Rusya'daki üretim tesislerinden birinde titanyumun nasıl kesildiğini anlatacak:

Uzay araştırmacılarının onuruna bir anıt 1964 yılında Moskova'da dikildi. Bu dikilitaşın tasarımı ve inşası için neredeyse yedi yıl (1958-1964) harcandı. Yazarların sadece mimari ve sanatsal sorunları değil aynı zamanda teknik sorunları da çözmeleri gerekiyordu. Bunlardan ilki, kaplama dahil malzeme seçimiydi. Pek çok deneyden sonra parlatılmış titanyum levhalarda karar kıldık.

Gerçekten de birçok özelliği ve hepsinden önemlisi korozyon direnci açısından titanyum, metallerin ve alaşımların büyük çoğunluğundan üstündür. Bazen (özellikle popüler edebiyatta) titanyuma ebedi metal denir. Ama önce bu unsurun tarihi hakkında konuşalım.

Oksitlenmiş mi, oksitlenmemiş mi?

1795 yılına kadar 22 numaralı elemente "menakin" adı verildi. Menakanit mineralinde yeni bir element keşfeden İngiliz kimyager ve mineralog William Gregor tarafından 1791'de bu şekilde adlandırılmıştır (bu adı modern mineralojik referans kitaplarında aramayın - menakanit de yeniden adlandırılmıştır, şimdi ilmenit olarak adlandırılmaktadır) ).

Gregor'un keşfinden dört yıl sonra, Alman kimyager Martin Klaproth başka bir mineralde yeni bir kimyasal element keşfetti - rutil - ve buna elf kraliçesi Titania'nın (Alman mitolojisi) onuruna titanyum adını verdi.

Başka bir versiyona göre, elementin adı toprak tanrıçası Gaia'nın (Yunan mitolojisi) güçlü oğulları Titanlardan gelmektedir.

1797 yılında Gregor ve Klaproth'un aynı elementi keşfettikleri ortaya çıktı ve Gregor bunu daha önce yapmış olmasına rağmen, ona Klaproth tarafından verilen isim yeni element için belirlendi.

Ama ne Gregor ne de Klaproth elementali elde etmeyi başaramadı. titanyum. İzole ettikleri beyaz kristal toz titanyum dioksit Ti02 idi. Uzun bir süre hiçbir kimyager bu oksidi indirgemeyi ve ondan saf metali ayırmayı başaramadı.

1823 yılında İngiliz bilim adamı W. Wollaston, Merthyr Tydfil fabrikasının metalurjik cürufunda keşfettiği kristallerin saf titanyumdan başka bir şey olmadığını bildirdi. Ve 33 yıl sonra ünlü Alman kimyager F. Wöhler, bu kristallerin yine titanyum bileşiği, bu kez metal benzeri bir karbonitrür olduğunu kanıtladı.

Uzun yıllar boyunca metalin olduğuna inanılıyordu. Titanyum ilk olarak 1825 yılında Berzelius tarafından elde edilmiştir. Potasyum florotitanatın sodyum metali ile indirgenmesinde. Ancak bugün titanyumun özellikleri ile Berzelius tarafından elde edilen ürün karşılaştırıldığında, İsveç Bilimler Akademisi başkanının yanıldığı söylenebilir, çünkü saf titabnum hidroflorik asitte (diğer birçok asitten farklı olarak) hızla çözünür ve Berzelius'un metalik titanyum, eylemine başarıyla direndi.

Aslında Ti ilk kez 1875'te Rus bilim adamı D.K Kirillov tarafından elde edildi. Bu çalışmanın sonuçları “Titanyum Üzerine Araştırma” broşüründe yayınlandı. Ancak az bilinen Rus bilim adamının çalışmaları fark edilmedi. Bir başka 12 yıl sonra, Berzelius'un yurttaşları, ünlü kimyagerler L. Nilsson ve O. Peterson tarafından çelik hermetik bir bombada titanyum tetraklorürü metalik sodyum ile indirgeyen oldukça saf bir ürün - yaklaşık% 95 titanyum - elde edildi.

1895 yılında Fransız kimyager A. Moissan, bir ark ocağında titanyum dioksiti karbonla indirgeyerek ve elde edilen malzemeyi çift rafinasyona tabi tutarak, başta karbon olmak üzere yalnızca %2 yabancı madde içeren titanyum elde etti. Sonunda, 1910'da, Nilsson ve Peterson'un yöntemini geliştiren Amerikalı kimyager M. Hunter, yaklaşık% 99 saflıkta birkaç gram titanyum elde etmeyi başardı. Bu nedenle çoğu kitapta titanyum metali elde etme önceliği Kirillov, Nilsson veya Moissan'a değil Hunter'a atfedilir.

Ancak ne Hunter ne de çağdaşları titan için büyük bir gelecek öngörmüyordu. Metalde yabancı maddelerin yalnızca yüzde onda birkaçı bulunuyordu, ancak bu yabancı maddeler titanyumu kırılgan, kırılgan ve işlenmeye uygunsuz hale getiriyordu. Bu nedenle bazı titanyum bileşikleri metalin kendisinden daha önce uygulama alanı bulmuştur. Örneğin Ti tetraklorür, Birinci Dünya Savaşı'nda sis perdesi oluşturmak için yaygın olarak kullanıldı.

Tıpta 22 numara

1908'de ABD ve Norveç'te beyaz üretimi daha önce yapıldığı gibi kurşun ve çinko bileşiklerinden değil, titanyum dioksitten başladı. Böyle bir beyazla, aynı miktarda kurşun veya çinko beyazına göre birkaç kat daha büyük yüzeyleri boyayabilirsiniz. Ayrıca titanyum beyazı daha fazla yansıtıcılığa sahiptir, zehirli değildir ve hidrojen sülfürün etkisi altında kararmaz. Tıp literatürü, bir kişinin tek seferde 460 g titanyum dioksit “aldığı” bir durumu anlatmaktadır! (Neyle karıştırdığını merak ediyorum?) Titanyum dioksitin "aşığı" herhangi bir acı hissi yaşamadı. TiO 2 bazı ilaçlara, özellikle de cilt hastalıklarına karşı merhemlere dahildir.

Ancak en fazla TiO2 tüketen ilaç değil, boya ve vernik endüstrisidir. Bu bileşiğin dünya üretimi yılda yarım milyon tonu aştı. Titanyum dioksit bazlı emayeler, gemi yapımı, inşaat ve makine mühendisliğinde metal ve ahşap üzerinde koruyucu ve dekoratif kaplamalar olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Yapıların ve parçaların servis ömrü önemli ölçüde artar. Titanyum beyazı kumaşları, derileri ve diğer malzemeleri renklendirmek için kullanılır.

Endüstride Ti

Titanyum dioksit, yüksek dielektrik sabiti olan porselen kütlelerin, refrakter camların ve seramik malzemelerin bir parçasıdır. Mukavemeti ve ısı direncini artıran bir dolgu maddesi olarak kauçuk bileşiklerine eklenir. Bununla birlikte, titanyum bileşiklerinin tüm avantajları, saf titanyum metalinin benzersiz özelliklerinin arka planına karşı önemsiz görünmektedir.

Element Titanı

1925'te Hollandalı bilim adamları van Arkel ve de Boer, iyodür yöntemini kullanarak yüksek saflıkta -% 99,9 - titanyum elde ettiler (bununla ilgili daha fazla bilgi aşağıda). Hunter tarafından elde edilen titanyumdan farklı olarak sünekliğe sahipti: soğukta dövülebilir, tabakalara, bantlara, tellere ve hatta en ince folyolara dönüştürülebilirdi. Ama asıl mesele bu bile değil. Titanyum metalinin fizikokimyasal özelliklerine ilişkin çalışmalar neredeyse harika sonuçlara yol açmıştır. Örneğin, demirden neredeyse iki kat daha hafif olan titanyumun (titanyum yoğunluğu 4,5 g/cm3), mukavemet açısından birçok çelikten üstün olduğu ortaya çıktı. Alüminyumla karşılaştırmanın da titanyum lehine olduğu ortaya çıktı: titanyum alüminyumdan yalnızca bir buçuk kat daha ağırdır, ancak altı kat daha güçlüdür ve özellikle önemli olan, gücünü 500°C'ye kadar sıcaklıklarda korur ( ve alaşım elementlerinin eklenmesiyle - 650°C'ye kadar), alüminyum ve magnezyum alaşımlarının mukavemeti zaten 300°C'de keskin bir şekilde düşer.

Titanyumun da önemli bir sertliği vardır: Alüminyumdan 12 kat, demir ve bakırdan 4 kat daha serttir. Bir metalin bir diğer önemli özelliği akma dayanımıdır. Ne kadar yüksek olursa, bu metalden yapılmış parçalar operasyonel yüklere o kadar iyi dayanır, şekillerini ve boyutlarını o kadar uzun süre korurlar. Titanyumun akma mukavemeti alüminyumunkinden neredeyse 18 kat daha yüksektir.

Çoğu metalin aksine, titanyumun önemli bir elektrik direnci vardır: gümüşün elektriksel iletkenliği 100 alınırsa, bakırın elektriksel iletkenliği 94, alüminyum - 60, demir ve platinin - 15 ve titanyumun - yalnızca 3,8'dir. Titanyumun manyetik olmaması gibi bu özelliğin radyo elektroniği ve elektrik mühendisliğinin ilgisini çektiğini açıklamaya pek gerek yok.

Titanyumun korozyona karşı direnci dikkat çekicidir. Deniz suyuna 10 yıl maruz kaldıktan sonra bu metalin plakasında hiçbir korozyon izi görülmedi. Modern ağır helikopterlerin rotorları titanyum alaşımlarından yapılmıştır. Süpersonik uçakların dümenleri, kanatçıkları ve diğer bazı kritik parçaları da bu alaşımlardan yapılmıştır. Bugün birçok kimya tesisinde titanyumdan yapılmış aparatların ve kolonların tamamını bulabilirsiniz.

Titanyum nasıl elde edilir

Fiyat, titanyumun üretimini ve tüketimini yavaşlatan bir diğer faktördür. Aslında yüksek maliyet titanyumun doğal bir kusuru değildir. Yer kabuğunda çok fazla var -% 0,63. Titanyumun hala yüksek fiyatı, onu cevherlerden çıkarmanın zorluğunun bir sonucudur. Bu, titanyumun birçok elemente olan yüksek afinitesi ve doğal bileşiklerindeki kimyasal bağların gücü ile açıklanmaktadır. Bu nedenle teknolojinin karmaşıklığı. 1940 yılında Amerikalı bilim adamı V. Kroll tarafından geliştirilen titanyum üretimi için magnezyum-termal yöntem böyle görünüyor.

Titanyum dioksit, klor kullanılarak (karbon varlığında) titanyum tetraklorüre dönüştürülür:

HO2 + C + 2CI2 → HCI4 + C02.

İşlem elektrikli şaft fırınlarında 800-1250°C'de gerçekleşir. Diğer bir seçenek ise alkali metal tuzları NaCl ve KCl'nin bir eriyik içinde klorlanmasıdır. Bir sonraki işlem (eşit derecede önemli ve emek yoğun) - TiCl4'ün safsızlıklardan saflaştırılması - farklı yöntemler ve maddeler kullanılarak gerçekleştirilir. Titanyum tetraklorür normal koşullar altında kaynama noktası 136°C olan bir sıvıdır.

Titanyum ve klor arasındaki bağı kırmak oksijene göre daha kolaydır. Bu, reaksiyonla magnezyum kullanılarak yapılabilir.

TiCl4 + 2Mg → T + 2MgCl2.

Bu reaksiyon çelik reaktörlerde 900°C sıcaklıkta gerçekleşir. Sonuç, magnezyum ve magnezyum klorür ile emprenye edilmiş titanyum sünger olarak adlandırılan bir malzemedir. Bunlar 950°C'de kapalı bir vakum aparatında buharlaştırılır ve daha sonra titanyum sünger sinterlenir veya kompakt bir metal halinde eritilir.

Titanyum metali üretmek için sodyum-termal yöntem prensip olarak magnezyum-termal yöntemden çok farklı değildir. Bu iki yöntem endüstride en yaygın kullanılanlardır. Daha saf titanyum elde etmek için van Arkel ve de Boer tarafından önerilen iyodür yöntemi halen kullanılmaktadır. Metalotermik titanyum sünger TiI 4 iyodüre dönüştürülür ve bu daha sonra vakumda süblimleştirilir. Titap iyodür buharı yolda 1400°C'ye ısıtılmış titanyum tel ile karşılaşır. Bu durumda iyodür ayrışır ve telin üzerinde saf bir titanyum tabakası oluşur. Bu titanyum üretim yöntemi düşük verimli ve pahalı olduğundan endüstride son derece sınırlı ölçüde kullanılmaktadır.

Titanyum üretimi emek ve enerji yoğunluğuna rağmen şimdiden demir dışı metalurjinin en önemli alt sektörlerinden biri haline gelmiştir. Küresel titanyum üretimi çok hızlı bir şekilde gelişiyor. Bu, basılan parçalı bilgilerden bile anlaşılabilmektedir.

1948'de dünyada sadece 2 ton titanyumun eritildiği ve 9 yıl sonra zaten 20 bin ton olduğu biliniyor. Bu, 1957'de tüm ülkelerde 20 bin ton titanyum üretildiği ve 1980'de yalnızca ABD'nin tüketildiği anlamına geliyor. . 24,4 bin ton titanyum... Görünüşe göre yakın zamana kadar titanyum nadir bir metal olarak adlandırılıyordu - şimdi en önemli yapısal malzeme. Bu tek bir şeyle açıklanabilir: 22 numaralı elementin yararlı özelliklerinin nadir bir kombinasyonu. Ve doğal olarak teknolojinin ihtiyaçları.

Titanyumun havacılık, gemi yapımı ve roketçilik için yüksek mukavemetli alaşımların temeli olan yapısal bir malzeme olarak rolü hızla artıyor. Dünyada eritilen titanyumun çoğu alaşımlarda kullanılmaktadır. %90 titanyum, %6 alüminyum ve %4 vanadyumdan oluşan, havacılık endüstrisi için yaygın olarak bilinen bir alaşım. 1976 yılında Amerikan basınında aynı amaç için yeni bir alaşımın kullanıldığına dair haberler çıktı: %85 titanyum, %10 vanadyum, %3 alüminyum ve %2 demir. Bu alaşımın sadece daha iyi değil aynı zamanda daha ekonomik olduğunu da iddia ediyorlar.

Genel olarak titanyum alaşımları platin ve paladyum dahil birçok element içerir. İkincisi (%0,1-0,2 oranında) titanyum alaşımlarının zaten yüksek olan kimyasal direncini arttırır.

Titanyumun mukavemeti nitrojen ve oksijen gibi “alaşım katkı maddeleri” ile de arttırılır. Ancak mukavemetin yanı sıra, titanyumun sertliğini ve en önemlisi kırılganlığını arttırırlar, bu nedenle içerikleri sıkı bir şekilde düzenlenir: alaşımda% 0,15'ten fazla oksijen ve% 0,05'ten fazla nitrojene izin verilmez.

Titanyumun pahalı olmasına rağmen çoğu durumda onu daha ucuz malzemelerle değiştirmek uygun maliyetlidir. İşte tipik bir örnek. Paslanmaz çelikten yapılmış bir kimyasal aparatın gövdesi 150 ruble, titanyum alaşımından yapılmış bir gövde ise 600 rubleye mal oluyor. Ancak aynı zamanda çelik reaktör yalnızca 6 ay, titanyum reaktör ise 10 yıl dayanır. Çelik reaktörlerin değiştirilmesinin maliyetlerini ve zorunlu ekipman kesintilerini de ekleyin; pahalı titanyum kullanmanın çelikten daha karlı olabileceği açıkça ortaya çıkıyor.

Metalurji önemli miktarda titanyum kullanır. Alaşım katkı maddesi olarak titanyum içeren yüzlerce çelik ve diğer alaşım sınıfı vardır. Metallerin yapısını iyileştirmek, mukavemeti ve korozyon direncini arttırmak için tanıtılmaktadır.

Bazı nükleer reaksiyonlar neredeyse mutlak boşlukta gerçekleşmelidir. Cıva pompaları kullanılarak vakum, atmosferin milyarda birine kadar getirilebilir. Ancak bu yeterli değildir ve cıva pompalarının daha fazlasını yapması mümkün değildir. Daha fazla hava pompalanması özel titanyum pompalarla gerçekleştirilir. Ek olarak, daha da büyük bir vakum elde etmek için, ince bir şekilde dağılmış titanyum, reaksiyonların gerçekleştiği odanın iç yüzeyine püskürtülür.

Titanyum genellikle geleceğin metali olarak adlandırılır. Bilim ve teknolojinin halihazırda ellerinde olduğu gerçekler, bizi bunun tamamen doğru olmadığına ikna ediyor; titanyum zaten günümüzün metali haline geldi.

Perovskit ve sfen. İlmenit - demir metatitanat FeTiO3 - %52,65 TiO2 içerir. Bu mineralin adı İlmen Dağları'ndaki Urallarda bulunmasından kaynaklanmaktadır. İlmenit kumlarının en büyük plaserleri Hindistan'da bulunur. Bir diğer önemli mineral olan rutil ise titanyum dioksittir. İlmenit ile demir minerallerinin doğal bir karışımı olan titanomagnetitler de endüstriyel öneme sahiptir. SSCB, ABD, Hindistan, Norveç, Kanada, Avustralya ve diğer ülkelerde zengin titanyum cevheri yatakları bulunmaktadır. Kısa bir süre önce jeologlar, Kuzey Baykal bölgesinde, Sovyet fizikçi Akademisyen L. D. Landau'nun onuruna Landauite adı verilen yeni bir titanyum içeren mineral keşfettiler. Toplamda, dünya çapında 150'den fazla önemli cevher ve plaser titanyum yatağı bilinmektedir.

Titanyumun keşfinin tarihiöngörülemez ve çok heyecan verici. Sizce titanyumu kim keşfetti? Seçenekler:

Bilim adamı.
Deneyimli mineralog.
Ormancı.
Rahip.

Titan açıldı ve bulundu İngiliz rahip 1791'de Menaquin Vadisi'nde (konum Google haritasında aşağıda gösterilmiştir):

Rahip William Gregor titanyumu nasıl keşfetti?

Mineraloji bir papazın mesleği değildi. Daha çok bir hobiye, bir hobiye benziyordu. Titanyumun keşfi büyük bir başarıdır ve Gregor'un hayatındaki en olağanüstü olaydır. Menakin Vadisi'ndeki yerel bir köprünün yakınında keşfettiği koyu renkli kum sayesinde titanyum elde etti. Gregor, antrasite benzeyen kumun manyetizmasına ilgi duymaya başladı ve mini laboratuvarında buluntu üzerinde bir deney yapmaya karar verdi.
Rahip, bulunan kumdan bir numuneyi hidroklorik asite batırdı. Sonuç olarak numunenin açık renkli kısmı çözüldü ve geriye yalnızca koyu renkli kum kaldı. Daha sonra William kuma sülfürik asit ekledi ve bu da numunenin geri kalanını çözdü. Deneye devam etmeye karar veren Gregor çözeltiyi ısıttı ve bulanıklaşmaya başladı. Sonuç limon sütüne benzer bir şeydi:

Gregor, süspansiyonun rengi karşısında şaşırmıştı, ancak bu, yeni bir Ti elementinin keşfi hakkında cesur sonuçlara varmak için yeterli değildi. Daha fazla H2SO4 asidi eklemeye karar verdi ama bulanıklık kaybolmadı. Daha sonra papaz, sıvı tamamen buharlaşana kadar süspansiyonu ısıtmaya devam etti. Onun yerine beyaz bir toz vardı:

İşte o zaman William Gregor, kendisinin bilmediği bir tür kireçle uğraştığına karar verdi. Tozu kalsine ettikten (400 santigrat dereceye ve üstüne ısıtmak) hemen fikrini değiştirdi - madde sarıya döndü. Keşfi tanımlayamadığı için, papazın aksine mineralojiyle profesyonel olarak ilgilenen arkadaşından yardım istedi. Arkadaşı bilim adamı Hawkins keşfi doğruladı. yeni eleman!
Daha sonra papaz, unsurun açılması için başvuruda bulundu. V" Fiziksel Günlük"Bulunan kayaya "menakanit", yani çıkarılan oksit adını verdi " Menakin" Ancak o zaman elementin kendisi bir isim almadı...
Titanyumun keşfinin onuruna, Nisan 2002'de William Gregor'un "tuhaf" koyu kumu bulduğu köprünün yakınındaki alana bir plaket dikildi. Daha sonra rahip mineralleri daha derinlemesine incelemeye karar verdi ve memleketi Cornwall'da kendi Jeoloji Topluluğunu açtı. Ayrıca Tibet korindonunda titanyum ve memleketinde kalay buldu.
Anıt plaket:

Metal Titan'a adını kim verdi?

Martin Heinrich Klaproth Menakin'in keşfiyle ilgili "Physical Journal" makalesini şüpheyle kabul etti. O zaman birçok şey keşfedildi. Bilim adamının kendisi keşfetti Uranüs Ve Zirkonyum! Rahibin sözlerinin doğruluğunu pratikte test etmeye karar verdi. Araştırmam sırasında belli bir “Macar Kırmızı Schorl”u keşfettim ve onu unsurlarına ayırmaya karar verdim. Sonuç olarak Gregorovsky'ye benzer beyaz bir toz aldım. Yoğunlukları karşılaştırdıktan sonra aynı madde oldukları ortaya çıktı.

Rahip ve seçkin bilim adamı aynı minerali keşfettiler; bu mineral menakin veya scherl değil, rutildi. Gregor'un siyah kumu bulduğu kayaya artık ilmenit adı veriliyor. Klaproth, papazın dioksiti ilk keşfeden kişi olduğunu biliyordu ve bu keşfi iddia etmedi (özellikle Uranyum ve Zirkonyum'u zaten keşfettiği için). Ancak bilim camiası bilim adamının çabalarını rahibin çabalarından daha fazla kabul etti. Artık hem Gregor hem de Klaproth'un eşit derecede olaya karıştığına ve 1791'de Titan'ı "birlikte" keşfettiklerine inanılıyor (bunu ilk önce papaz yapmış olsa da).

Titanyum neden buna adlandırıldı?

18. yüzyılda Fransız kimyager Lavoisier okulunun büyük etkisi vardı. Okulun ilkelerine göre yeni unsurlar temel özelliklerine göre isimlendiriliyordu. Bu prensibe göre Oksijen (havadan üretilir), Hidrojen (sudan üretilir) ve Azot ("cansız") adını verdiler. Ancak Klaproth, diğer öğretilerini desteklemesine rağmen Lavoisier'in bu ilkesini eleştiriyordu. Kendi ilkesini izlemeye karar verdi: Martin, elementleri efsanevi isimlerle, gezegenlerle ve maddenin özellikleriyle ilgisi olmayan diğer isimlerle adlandırdı.
Heinrich Klaproth rutil Titan'dan çıkarılan elemente adını verdi. Dünya gezegeninin ilk sakinlerinin onuruna. Titan Prometheus insanlara ateş verdi ve keşfedilen metal titanyum artık havacılık, gemi yapımı ve roketçiliğe yeni keşifler için hammadde sağlıyor!

Titanyum– bilimde ve insan yaşamında gizemli, az çalışılmış makro unsurlardan biri. Her ne kadar buna “kozmik” element denmesi boşuna olmasa da... bilimin, teknolojinin, tıbbın ileri dallarında ve daha birçok alanda aktif olarak kullanılmaktadır - geleceğin unsurudur.

Bu metal gümüş grisi renktedir (fotoğrafa bakın) ve suda çözünmez. Düşük kimyasal yoğunluğa sahiptir, bu nedenle hafiflik ile karakterize edilir. Aynı zamanda eriyebilirliği ve sünekliği nedeniyle oldukça dayanıklı ve işlenmesi kolaydır. Yüzeyde koruyucu bir filmin bulunması nedeniyle element kimyasal olarak inerttir. Titanyum yanıcı değildir ancak tozu patlayıcıdır.

Bu kimyasal elementin keşfi, büyük mineral aşığı İngiliz William McGregor'a aittir. Ancak titanyum, adını hâlâ onu McGregor'dan bağımsız olarak keşfeden kimyager Martin Heinrich Klaproth'a borçludur.

Bu metale neden “titanyum” denildiğine dair spekülasyonlar romantik. Bir versiyona göre isim, ebeveynleri tanrı Uranüs ve tanrıça Gaia olan eski Yunan tanrıları Titanlarla ilişkilidir, ancak ikincisine göre peri kraliçesi Titania'nın adından gelmektedir.

Ne olursa olsun, bu makro besin doğada en çok bulunan dokuzuncu besindir. Flora ve faunanın dokularının bir parçasıdır. Deniz suyunda çok miktarda bulunur (%7'ye kadar), ancak toprakta yalnızca %0,57 bulunur. Titanyum rezervleri açısından en zengin ülke Çin'dir ve onu Rusya takip etmektedir.

Titan aksiyonu

Bir makroelementin vücut üzerindeki etkisi, fizikokimyasal özellikleriyle belirlenir. Parçacıkları çok küçüktür, hücresel yapıya nüfuz edebilir ve işleyişini etkileyebilirler. İnertliği nedeniyle makro elementin tahriş edici maddelerle kimyasal olarak reaksiyona girmediğine ve bu nedenle toksik olmadığına inanılmaktadır. Ancak fiziksel etki yoluyla doku, organ, kan ve lenf hücreleriyle temasa geçerek mekanik hasara yol açar. Böylece element, eylemiyle tek ve çift sarmallı DNA'ya zarar verebilir, kromozomlara zarar verebilir, bu da kansere yakalanma riskine ve genetik kodda bir arızaya yol açabilir.

Makro besin parçacıklarının deriden geçemediği ortaya çıktı. Bu nedenle insanlara yalnızca yiyecek, su ve hava ile girerler.

Titanyum gastrointestinal sistem yoluyla daha iyi emilir (%1-3), ancak yalnızca yaklaşık %1'i solunum yolu yoluyla emilir, ancak vücuttaki içeriği akciğerlerde (%30) olduğu gibi konsantre olur. Bunun neyle bağlantısı var? Yukarıdaki rakamların tamamını analiz ettikten sonra birkaç sonuca varabiliriz. İlk olarak, titanyum genellikle vücut tarafından zayıf bir şekilde emilir. İkincisi, titanyum dışkı (0,52 mg) ve idrar (0,33 mg) yoluyla gastrointestinal sistem yoluyla atılır, ancak akciğerlerde böyle bir mekanizma zayıftır veya tamamen yoktur, çünkü bir kişide yaşla birlikte bu organdaki titanyum konsantrasyonu pratik olarak artar. 100 kere. Bu kadar zayıf bir emilim ile bu kadar yüksek bir konsantrasyonun nedeni nedir? Büyük olasılıkla bunun nedeni, her zaman bir titanyum bileşeni içeren toz vücudumuza yapılan sürekli saldırıdır. Ayrıca bu durumda ekolojimizi ve yerleşim yerlerinin yakınında endüstriyel tesislerin varlığını da hesaba katmak gerekir.

Akciğerlerle karşılaştırıldığında dalak, adrenal bezler ve tiroid bezi gibi diğer organlarda makro besin içeriği yaşam boyunca değişmeden kalır. Elementin varlığı ayrıca lenf, plasenta, beyin, insan anne sütü, kemikler, tırnaklar, saç, göz merceği ve epitel dokularda da görülmektedir.

Kemiklerde bulunan titanyum, kırıklardan sonra füzyonlarına katılır. Ayrıca artrit ve artroz sırasında kemiklerin hareketli hareketli eklemlerinde meydana gelen restorasyon süreçlerinde de olumlu etki gözlenir. Bu metal güçlü bir antioksidandır. Serbest radikallerin cilt ve kan hücreleri üzerindeki etkisini zayıflatarak tüm vücudu erken yaşlanma ve yıpranmaya karşı korur.

Beynin görme ve işitmeden sorumlu kısımlarında yoğunlaşarak bu bölgelerin işleyişi üzerinde olumlu etkisi vardır. Adrenal bezlerde ve tiroid bezinde metalin varlığı, metabolizmada yer alan hormonların üretimine katıldığını gösterir. Aynı zamanda hemoglobin üretiminde ve kırmızı kan hücrelerinin üretiminde de rol oynar. Kandaki kolesterol ve üre içeriğini azaltarak normal bileşimini izler.

Titanyumun vücut üzerindeki olumsuz etkisi, ağır bir metaldir. Vücuda girdiğinde bölünmez veya ayrışmaz, ancak bir kişinin organlarına ve dokularına yerleşerek onu zehirler ve yaşam süreçlerine müdahale eder. Korozyona duyarlı değildir ve alkalilere ve asitlere karşı dayanıklıdır, bu nedenle mide suyu onu etkileyemez.

Titanyum bileşikleri kısa dalga ultraviyole radyasyonu engelleme özelliğine sahiptir ve cilt tarafından emilmez, dolayısıyla cildi ultraviyole radyasyondan korumak için kullanılabilirler.

Sigara içmenin havadan akciğerlere metal alımını kat kat artırdığı kanıtlanmıştır. Bu da bu kötü alışkanlıktan vazgeçmek için bir neden değil mi?

Günlük norm - kimyasal elemente ihtiyaç nedir?

Bir makroelementin günlük normu, insan vücudunun yaklaşık 20 mg titanyum içermesinden kaynaklanmaktadır ve bunun 2,4 mg'ı akciğerlerdedir. Vücut her gün besinlerle 0,85 mg, su ile 0,002 mg ve hava ile 0,0007 mg madde alır. Titanyumun günlük normu oldukça keyfidir, çünkü organlar üzerindeki etkisinin sonuçları tam olarak araştırılmamıştır. Günde yaklaşık 300-600 mcg’ye denk gelir. Bu normu aşmanın sonuçlarına ilişkin klinik veri yoktur - her şey deneysel çalışmalar aşamasındadır.

Titanyum eksikliği

Metal eksikliğinin görülebileceği koşullar belirlenemediği için bilim adamları bunların doğada bulunmadığı sonucuna varmışlardır. Ancak eksikliği, hastanın durumunu kötüleştirebilecek çoğu ciddi hastalıkta görülür. Bu dezavantaj titanyum içeren preparatlarla ortadan kaldırılabilir.

Fazla titanyumun vücut üzerindeki etkisi

Vücuda bir defalık titanyum alımının makro elementinin fazlalığı tespit edilmemiştir. Diyelim ki bir kişi titanyum pimi yutarsa, görünüşe göre zehirlenmeden bahsetmeye gerek yok. Büyük olasılıkla, eylemsizliği nedeniyle eleman temas etmeyecek, ancak doğal olarak kaldırılacaktır.

En büyük tehlike, solunum organlarındaki makro elementlerin konsantrasyonundaki sistematik artıştan kaynaklanmaktadır. Bu, solunum ve lenfatik sistemlerde hasara yol açar. Ayrıca silikoz derecesi ile solunum organlarındaki elementin içeriği arasında da doğrudan bir bağlantı vardır. İçeriği ne kadar yüksek olursa hastalık o kadar şiddetli olur.

Kimya ve metalurji tesislerinde çalışan kişilerde ağır metal fazlalığı görülmektedir. Titanyum klorür en tehlikelisidir - 3 çalışma yılı içinde ciddi kronik hastalıkların tezahürü başlar.

Bu tür hastalıklar özel ilaçlar ve vitaminlerle tedavi edilir.

Kaynaklar nelerdir?

Element insan vücuduna esas olarak yiyecek ve su yoluyla girer. Çoğu baklagillerde (bezelye, fasulye, mercimek, fasulye) ve tahıllarda (çavdar, arpa, karabuğday, yulaf) bulunur. Varlığı süt ve et yemeklerinin yanı sıra yumurtalarda da tespit edilmiştir. Bu elementin çoğu hayvanlarda olduğundan daha çok bitkilerde yoğunlaşmıştır. Algler - gür kladoforada içeriği özellikle yüksektir.

Gıda boyası E171 içeren tüm gıda ürünleri bu metalin dioksitini içerir. Sos ve baharat yapımında kullanılır. Titanyum oksit suda ve mide suyunda pratik olarak çözünmediği için bu takviyenin zararı tartışmalıdır.

Kullanım endikasyonları

Bu kozmik elementin çok az çalışılmış olmasına rağmen, tıbbın her alanında aktif olarak kullanıldığına dair belirtiler vardır. Mukavemeti, korozyon direnci ve biyolojik inertliği nedeniyle protez alanında implant üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Diş hekimliğinde, beyin cerrahisinde ve ortopedide kullanılır. Dayanıklılığı nedeniyle cerrahi aletlerin yapımında kullanılır.

Bu maddenin dioksiti keilit, uçuk, akne gibi cilt hastalıklarının ve ağız mukozasının iltihaplanmasının tedavisinde kullanılır. Yüz hemanjiyomunu çıkarırlar.

Metal nikelid, lokal ileri gırtlak kanserinin ortadan kaldırılmasında rol oynar. Larinks ve trakeanın endoprotez değişiminde kullanılır. Ayrıca enfeksiyonlu yaraları antibiyotik solüsyonlarla birlikte tedavi etmek için de kullanılır.

Makroelement gliserolvat su kompleksi ülseratif yaraların iyileşmesini destekler.

Fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yüksek olması ve insanlığa sınırsız faydalar sağlayabilmesi nedeniyle, geleceğin elementini incelemek için dünyanın dört bir yanındaki bilim adamlarına açık pek çok fırsat var.