Разница между вольфрамом и титаном
Share
вольфрам
Номенклатура, происхождение и открытия
Вольфрам получен из шведского Tung Sten, или "тяжелый камень". Он представлен символом W, так как он известен как Вольфрам во многих европейских странах. Это происходит от немецкого «волчья пена», так как ранние оловянные шахтеры заметили, что минерал, который они называли вольфрамитом, уменьшал выход олова, когда присутствовал в оловянной руде, поэтому он, по-видимому, потреблял олово, как волк пожирает овец. [я]
В 1779 году Питер Вулф исследовал шеелит из Швеции и обнаружил, что в нем содержится новый металл. Два года спустя Карл Вильгельм Шееле восстановил вольфрамовую кислоту из этого минерала и выделил кислый белый оксид. Еще два года спустя Хуан и Фаусто Эльхуяр в Вергаре, Испания, изолировали тот же оксид металла от идентичной кислоты, восстановленной из вольфрамита. Они нагревали оксид металла с углеродом, превращая его в металлический вольфрам.
Физические и химические свойства
Вольфрам - это блестящий серебристо-белый металл с атомным номером 74 в периодической таблице элементов и стандартным атомным весом (Aр) 183,84. [ii]
Он имеет самую высокую температуру плавления среди всех элементов, очень высокую плотность и очень твердый и стабильный. У него самое низкое давление пара, самый низкий коэффициент теплового расширения и самая высокая прочность на разрыв среди всех металлов. Эти свойства обусловлены сильными ковалентными связями между атомами вольфрама, образованными 5d электронами. Атомы образуют объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру.
Вольфрам также является проводящим, относительно химически инертным, гипоаллергенным и обладает свойствами радиационной защиты. Чистейшая форма вольфрама легко поддается обработке и обрабатывается путем ковки, экструзии, вытягивания и спекания. Выдавливание и вытягивание включают соответственно выталкивание и вытягивание горячего вольфрама через «матрицу» (пресс-форму), в то время как спекание представляет собой смешивание порошка вольфрама с другими порошкообразными металлами для получения сплава..
Коммерческое использование
Вольфрамовые сплавы чрезвычайно твердые, такие как карбид вольфрама, который в сочетании с керамикой образует «быстрорежущую сталь» - он используется для изготовления сверл, ножей и режущих, пильных и фрезерных инструментов. Они используются в металлообрабатывающей, горнодобывающей, деревообрабатывающей, строительной и нефтяной промышленности и на них приходится 60% коммерческого использования вольфрама..
Вольфрам используется в нагревательных элементах и высокотемпературных печах. Это также найдено в балластах в хвостах самолетов, килях яхт и гоночных автомобилях, а также весах и боеприпасах.
Вольфраматы кальция и магния когда-то обычно использовались для нитей накаливания в лампах накаливания, но считаются неэффективными с точки зрения энергии. Вольфрамовый сплав, однако, используется в низкотемпературных сверхпроводящих цепях.
Кристаллические вольфраматы используются в ядерной физике и ядерной медицине, рентгеновских и катодно-лучевых трубках, электродах для дуговой сварки и электронных микроскопах. Триоксид вольфрама используется в катализаторах, таких как один на электростанциях, работающих на угле. Другие соли вольфрама используются в химической и кожевенной промышленности..
Некоторые сплавы используются в качестве ювелирных изделий, в то время как известно, что они образуют постоянные магниты, а некоторые суперсплавы используются в качестве износостойких покрытий..
Вольфрам является самым тяжелым металлом, который играет биологическую роль, но только у бактерий и архей. Он используется ферментом, который восстанавливает карбоновые кислоты до альдегидов. [III]
титан
Номенклатура, происхождение и открытия
Титан происходит от слова «Титаны», сыновья богини Земли в греческой мифологии. Преподобный Уильям Грегор, геолог-любитель, заметил, что черный песок у ручья в Корнуолле в 1791 году притягивался магнитом. Он проанализировал это и узнал, что песок содержал оксид железа (объясняющий магнетизм), а также минерал, известный как менаханит, который, как он вывел, был сделан из неизвестного оксида белого металла. Об этом он сообщил Королевскому геологическому обществу Корнуолла.
В 1795 году прусский ученый Мартин Генрих Клапрот из Бойника исследовал красную руду, известную как Шёрл из Венгрии, и назвал элемент неизвестного оксида, который в нем содержался, - Титан. Он также подтвердил наличие титана в менаханите.
Соединение TiO2 это минерал, известный как рутил. Титан также встречается в минералах ильмените и сфене, которые в основном содержатся в магматических породах и полученных из них отложениях, но также распространены по всей литосфере Земли..
Чистый титан был впервые изготовлен Мэтью А. Хантером в 1910 году в Политехническом институте Ренсселера путем нагревания тетрахлорида титана (полученного нагреванием диоксида титана с хлором или серой) и металлического натрия в процессе, который сейчас известен как процесс Хантера. Уильям Джастин Кролл затем восстановил тетрахлорид титана кальцием в 1932 году, а затем усовершенствовал процесс, используя магний и натрий. Это позволило использовать титан вне лаборатории, и то, что сейчас известно как процесс Кролла, до сих пор используется в коммерческих целях..
Титан очень высокой чистоты был произведен в небольших количествах Антоном Эдуардом ван Аркелем и Яном Хендриком де Буром в процессе йодистого или кристаллического стержня в 1925 году путем взаимодействия титана с йодом и отделения паров, образовавшихся на горячей нити. [Iv]
Физические и химические свойства
Титан - это твердый, блестящий, серебристо-белый металл, представленный символом Ti в периодической таблице. Он имеет атомный номер 22 и стандартный атомный вес (Ар) 47,867. Атомы образуют гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру, в результате чего металл становится таким же прочным, как сталь, но гораздо менее плотным. На самом деле, титан имеет самое высокое отношение прочности к плотности среди всех металлов..
Титан является пластичным в бескислородной среде и может выдерживать экстремальные температуры благодаря его относительно высокой температуре плавления. Он немагнитный и обладает низкой электрической и теплопроводностью.
Металл устойчив к коррозии в морской воде, кислой воде и хлоре, а также является хорошим отражателем инфракрасного излучения. Как фотокатализатор, он выделяет электроны в присутствии света, которые реагируют с молекулами с образованием свободных радикалов, которые убивают бактерии. [V]
Титан хорошо связывается с костью и не токсичен, хотя мелкий диоксид титана является предполагаемым канцерогеном. Цирконий, наиболее распространенный изотоп титана, имеет много различных химических и физических свойств..
Коммерческое использование
Титан чаще всего используется в форме диоксида титана, который является основным компонентом ярко-белого пигмента, присутствующего в красках, пластмассах, эмалях, бумаге, зубной пасте и пищевой добавке E171, которая отбеливает кондитерские изделия, сыры и глазури. Соединения титана являются компонентом солнцезащитных кремов и дымовой завесы, используются в пиротехнике и улучшают видимость в солнечных обсерваториях. [VI]
Титан также используется в химической и нефтехимической промышленности и разработке литиевых батарей. Некоторые соединения титана образуют компоненты катализатора, например, используемые в производстве полипропилена..
Титан известен своим использованием в спортивном снаряжении, таком как теннисные ракетки, клюшки для гольфа и рамы для велосипедов, а также электронным оборудованием, таким как мобильные телефоны и ноутбуки. Его хирургическое применение включает использование в ортопедических имплантатах и медицинских протезах..
При сплавлении с алюминием, молибденом, железом или ванадием титан используется для покрытия режущих инструментов и защитных покрытий или даже в ювелирных изделиях или в качестве декоративной отделки. TiO2 Покрытие на стеклянных или плиточных поверхностях может уменьшить количество инфекций в больницах, предотвратить запотевание боковых зеркал в автомобилях и уменьшить загрязнение на зданиях, тротуарах и дорогах..
Титан является важной частью конструкций, подвергающихся воздействию морской воды, таких как опреснительные установки, корпуса судов и подводных лодок, гребные валы, а также конденсаторные трубы электростанций. Другие области применения включают изготовление компонентов для аэрокосмической, транспортной и военной промышленности, таких как самолеты, космические корабли, ракеты, броня, двигатели и гидравлические системы. Проводятся исследования для определения пригодности титана в качестве материала контейнера для хранения ядерных отходов. IV
Ключевые различия между вольфрамом и титаном
- Вольфрам происходит из минералов шеелит и вольфрамит. Титан содержится в минералах ильмените, рутиле и сфене.
- Вольфрам получают восстановлением вольфрамовой кислоты из минерала, выделением оксида металла и превращением его в металл путем нагревания с углеродом. Титан получают путем образования тетрахлорида титана с помощью хлорида или сульфата и нагревания его с магнием и натрием..
- Вольфрам номер 74 в периодической таблице, с относительным атомным весом 84. Титан номер 22, с относительным атомным весом 47,867.
- Атомы вольфрама образуют объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру. Атомы титана образуют гексагональную плотноупакованную кристаллическую структуру.
- Вольфрам чрезвычайно сильный, твердый и плотный. Титан очень прочный и твердый и имеет гораздо меньшую плотность.
- Вольфрам слегка магнитный и слегка электропроводящий. Титан немагнитный и менее электропроводящий.
- Вольфрам не так устойчив к коррозии в морской воде, как титан, и не является фотокатализатором, как титан..
- Вольфрам играет биологическую роль, а титан - нет.
- Вольфрам податлив в чистом виде. Титан пластичен в бескислородной среде.
Вольфрам используется в нагревательных элементах, гирьках, низкотемпературных сверхпроводящих цепях и применяется в ядерной физике и устройствах электронной эмиссии. Титан используется в белых пигментах, спортивном оборудовании, хирургических имплантатах и морских конструкциях..
