Diferența dintre tungsten și titan

Tungsten

Nomenclatură, origini și descoperiri

Tungsten este derivat din limba suedeză tung sten, sau "piatră grea". Este reprezentat de simbolul W, așa cum se numește Wolfram în multe țări europene. Acest lucru vine din limba germană pentru "spumă de lup", ca minerii de tablă din timp au observat că un mineral pe care ei l-au numit randament redus de staniu, când era prezent în minereu de staniu, părea că consumă staniu ca un lup devorând oi. [I]

În 1779, Peter Woulfe a examinat sheelita din Suedia și a descoperit că conținea un metal nou. Doi ani mai târziu, Carl Wilhelm Scheele a redus acidul tungstic din acest mineral și a izolat un oxid acid alb. Alți doi ani mai târziu, Juan și Fausto Elhuyar din Vergara, Spania, au izolat același oxid de metal de la un acid identic redus de la wolframite. Au încălzit oxidul de metal cu carbon, reducându-l la metalul din wolfram.

Proprietati fizice si chimice

Tungstenul este un metal strălucitor, alb-argintiu și are numărul atomic 74 pe tabelul periodic al elementelor și o greutate atomică standard (A_r) de 183,84 [ii]

Are cel mai înalt punct de topire al tuturor elementelor, densitate ultra-înaltă și este foarte dur și stabil. Are cea mai scăzută presiune a vaporilor, cel mai mic coeficient de dilatare termică și cea mai mare rezistență la tracțiune a tuturor metalelor. Aceste proprietăți se datorează legăturilor covalente puternice dintre atomii de tungsten formați de electronii de 5d. Atomii formează o structură de cristal cristal centrat pe corp.

Tungstenul este, de asemenea, conductiv, inerțial relativ chimic, hipoalergenic și posedă proprietăți de ecranare împotriva radiațiilor. Forma cea mai pură de tungsten este ușor maleabilă și prelucrată prin forjare, extrudare, desen și sinterizare. Extrudarea și desenul implică împingerea și tragerea respectivă a tungstenului fierbinte printr-o matriță, în timp ce sinterizarea este amestecarea pulberii de tungsten cu alte metale sub formă de pulbere pentru a produce un aliaj.

Utilizări comerciale

Aluminiul de tungsten este extrem de dur, cum ar fi carbură de tungsten, care este combinat cu ceramică pentru a forma "oțel de mare viteză" - acesta este folosit pentru a face burghie, cuțite și unelte de tăiere, tăiere și frezare. Acestea sunt utilizate în industria prelucrării metalelor, mineritului, prelucrării lemnului, construcțiilor și petrolierului și reprezintă 60% din utilizarea comercială a tungstenului.

Tungsten este utilizat în elemente de încălzire și cuptoare cu temperatură înaltă. Acesta se regăsește și în balasturi în cozile de aeronave, în cuiele de iahturi și în mașinile de curse, precum și în greutăți și muniții.

Benzili de calciu și magneziu au fost folosiți în mod obișnuit pentru filamentele cu becuri incandescente, dar sunt considerate ineficiente din punct de vedere energetic. Cu toate acestea, aliajul de tungsten este utilizat în circuitele supraconductoare cu temperatură joasă.

Fontele nucleare sunt utilizate în fizica nucleară și medicina nucleară, tuburi cu raze X și catod, electrozii de sudură cu arc și microscoape electronice. Tricloduratul de tungsten este utilizat în catalizatori, cum ar fi cel utilizat în centralele electrice care funcționează pe cărbune. Alte săruri de tungsten sunt utilizate în industria chimică și de bronzare.

Unele aliaje sunt folosite ca bijuterii, în timp ce se știe că se formează magneți permanenți, iar unele superaliaje sunt folosite ca straturi rezistente la uzură.

Tungstenul este cel mai greu metal pentru a avea rol biologic, dar numai în bacterii și arheaie. Este folosit de o enzimă care reduce acizii carboxilici la aldehide. [Iii]

Titan

Nomenclatură, origini și descoperiri

Titanul este derivat din cuvântul "Titani", fii ai zeiței Pământului în mitologia greacă. Reverendul William Gregor, un geolog amator, a observat că nisipul negru de un curs de apă din Cornwall, 1791, a fost atras de un magnet. El a analizat-o și a aflat că nisipul conține oxizi de fier (explicând magnetismul), precum și un mineral cunoscut sub numele de menachanită, pe care a dedus-o că este făcut dintr-un oxid necunoscut de metal alb. Acest lucru a raportat la Royal Geological Society din Cornwall.

În 1795, omul de știință prusac Martin Heinrich Klaproth de la Boinik a investigat o minereu roșu cunoscut sub numele de Schörl din Ungaria și a denumit elementul oxigenului necunoscut pe care îl conținea Titanium. De asemenea, el a confirmat prezența titanului în menacanită.

Compusul TiO₂ este un mineral cunoscut sub numele de rutil. Titanul are loc, de asemenea, în mineralele ilmenite și sfere, care se găsesc în principal în roci igneous și sedimente derivate din ele, dar sunt, de asemenea, distribuite în întreaga lithosferă a Pământului.

Titanul pur a fost realizat pentru prima oară de Matthew A. Hunter în 1910 la Institutul Politehnic din Rensselaer prin încălzirea tetraclorurii de titan (produsă prin încălzirea dioxidului de titan cu clor sau sulf) și a metalelor de sodiu în ceea ce este acum cunoscut ca procesul Hunter. William Justin Kroll a redus apoi tetraclorura de titan cu calciu în 1932 și apoi a perfecționat procesul utilizând magneziu și sodiu. Acest lucru permite ca titanul să fie folosit în afara laboratorului și ceea ce este cunoscut acum ca procesul Kroll este încă folosit în prezent în comerț.

Titanul de înaltă puritate a fost produs în cantități mici de Anton Eduard van Arkel și Jan Hendrik de Boer în procesul de iodură sau de cristal în 1925 prin reacția titanului cu iod și separarea vaporilor formați pe un filament fierbinte.

Proprietăți fizice și chimice

Titanul este un metal dur, strălucitor, alb-argintiu reprezentat de simbolul Ti pe masa periodică. Ea are numărul atomic 22 și o greutate atomică standard (A_r) de 47,867. Atomii formează o structură cristalină învelită în hexagonală, care are ca rezultat că metalul este la fel de puternic ca oțelul, dar mult mai puțin dens. De fapt, titanul are cel mai mare raport rezistență-densitate dintre toate metalele.

Titanul este ductil într-un mediu lipsit de oxigen și poate rezista la temperaturi extreme datorită punctului său de topire relativ ridicat. Este nemagnetic și are conductivități electrice și termice scăzute.

Metalul este rezistent la coroziune în apă de mare, apă acidă și clor, precum și un bun reflector al radiației infraroșii. Ca fotocatalizator, eliberează electroni în prezența luminii, care reacționează cu moleculele pentru a forma radicalii liberi care ucid bacteriile. [V]

Titanul se conectează bine cu osul și este netoxic, deși dioxidul de titan fin este un cancerigen suspectat. Zirconiul, cel mai cunoscut izotop de titan, are multe proprietăți chimice și fizice diferite.

Utilizări comerciale

Titanul este cel mai frecvent utilizat sub formă de dioxid de titan, care este o componentă principală a unui pigment alb strălucitor găsit în vopsele, materiale plastice, emailuri, hârtie, pastă de dinți și aditivul alimentar E171 care albume cofetărie, brânzeturi și gheață. Componenții de titan sunt o componentă a produselor de protecție solară și a ecranelor de fum, sunt utilizate în pirotehnica și îmbunătățesc vizibilitatea în observatoarele solare. [Vi]

Titanul este de asemenea utilizat în industria chimică și petrochimică și în dezvoltarea bateriilor cu litiu. Anumiți compuși de titan formează componente de catalizator, de exemplu cele utilizate în producția de polipropilenă.

Titanul este cunoscut pentru utilizarea sa în echipamente sportive, cum ar fi rachete de tenis, cluburi de golf și rame pentru biciclete și echipamente electronice cum ar fi telefoanele mobile și laptopurile. Aplicațiile sale chirurgicale includ utilizarea în implanturi ortopedice și proteze medicale.

Atunci când este aliat cu aluminiu, molibden, fier sau vanadiu, titanul este utilizat pentru a acoperi uneltele de tăiere și acoperirile protectoare sau chiar în bijuterii sau ca un finisaj decorativ. TiO₂ acoperirile pe suprafețe din sticlă sau țiglă pot reduce infecțiile în spitale, pot preveni formarea de fumuri în oglinzile laterale ale autovehiculelor și pot reduce murdăria pe clădiri, trotuare și drumuri.

Titanul formează o parte importantă a structurilor expuse la apa de mare, cum ar fi instalațiile de desalinizare, navele și submarinele și arborii cu arbore, precum și conductele condensatoarelor din centralele electrice. Alte utilizări includ fabricarea de componente pentru industria aerospațială și de transport și militare, cum ar fi aeronave, nave spațiale, rachete, armuri, motoare și sisteme hidraulice. Cercetarea se desfășoară pentru a determina adecvarea titanului ca material de rezervă pentru depozitarea deșeurilor nucleare. iv

Diferențe majore între tungsten și titan

• Tungstenul provine din scheelitul mineralelor și din wolframite. Titanul se găsește în mineralele ilmenite, rutile și sferele.
• Tungsten este produs prin reducerea acidului tungstic din minerale, izolarea oxidului de metal și reducerea acestuia la metal prin încălzirea cu carbon. Titanul este produs prin formarea tetraclorurii de titan prin procedee de clorură sau sulfat și încălzirea cu magneziu și sodiu.
• Tungstenul este numărul 74 pe masa periodică, cu greutatea atomică relativă 84. Titanul este numărul 22, cu greutatea atomică relativă 47.867.
• Atomii de tungsten formează o structură de cristal cristal centrat pe corp. Atomii de titan formează o structură cristalină hexagonală închisă.
• Tungsten este extrem de puternic, dur și dens. Titanul este foarte puternic și dur și are densitate mult mai mică.
• Tungstenul este ușor magnetic și ușor conductiv din punct de vedere electric. Titanul este nemagnetic și conductiv mai puțin electric.
• Tungsten nu este la fel de rezistent la coroziune în apa sărată ca titan și nu este un fotocatalizator ca titanul.
• Tungsten are un rol biologic, dar titanul nu.
• Tungstenul este maleabil în forma sa cea mai pură. Titanul este ductil într-un mediu fără oxigen.

Tungsten este utilizat în elemente de încălzire, greutăți, circuite superconductoare cu temperatură joasă și are aplicații în fizica nucleară și în dispozitivele cu emisie de electroni. Titanul este utilizat în pigmenți albi, echipament sportiv, implanturi chirurgicale și structuri marine.