TITAAN - kodutöö (0)

TITAAN

Titaan on looduses üks levinumaid elemente. Tema suhteline sisaldus maakoores on kuni 0,6%, jäädes sellega alla ainult alumiiniumile (8,1%), rauale (6,0%) ja magneesiumile (3,0%). Kuigi titaan avastati juba 1791. aastal William Gregori poolt Inglismaal, õpiti keemiliselt puhast metalli eraldama alles 20. sajandi alguses.
Tööstusliku puhta titaani saamise protsess loodi 1940.aastal Saksamaal. See seisneb titaani tetrakloriidi TiCl4 taandamises magneesiumiga kõrgel temperatuuril, 800 °C. Seda meetodit kasutatakse ka tänapäeval titaani tootmisel. Titaani saadakse maakidest , millest põhilisteks on rutiil ja ilmeniit, milles ta esineb oksiidi TiO2 kujul. Kuigi teda leidub maakoores palju, on teda raske maakidest redutseerida. Probleemid tema taandamisel tema ühenditest on seotud nende väga suure keemilise inertsusega, mistõttu on raske lõhkuda titaani ja temaga reageerinud elemendi (tavaliselt hapniku) keemilist sidet.
Kaks kõige kasulikumat omadust on titaani vastupidavus korrosioonile (sealhulgas mereveele, kuningveele ja kloorile) ning tema suurim tugevuse ja kaalu suhe metallide hulgas. Titaani tihedus on vaid 4540 kg/m³, millega kuulub kergmetallide hulka. Puhtal kujul on ta sama tugev kui mõned terase sulamid , kuid 45% kergem. Keemiliste ja füüsikaliste omaduste poolest on titaan sarnane tsirkooniumiga, kuna mõlemal on sama arv valentselektrone ja nad asuvad perioodilisustabelis samas grupis.

Titaanisulamid

Titaani tugevus ja kõvadus sõltuvad suurel määral tema puhtusest. Kõik lisandid suurendavad oluliselt tugevust ja kõvadust. Metalsetest lisanditest avaldavad Ti-sulamite tugevusele mõju Sn, Al ja V, mistõttu neid kasutatakse legeerivate elementidena Ti-sulamites.
Vastavalt paranenud omadustele kasutatakse titaanisulameid erinevates tööstusharudes. Keemiatööstuses, kus on oluline korrosioonikindlus toodetakse titaanisulamitest soojusvaheteid, klappe, mahuteid ja ka tarbekaupu juveelitööstusele. Titaanisulamid leiavad tänu väiksele tihedusele, kõrge tugevuseleja väsimustugevusele laialdast kasutust masinate tootmisel. Titaanisulamitest valmistatakse allveelaevade detaile ja sõukruvisid, lennukite telikuid, kinnitusvahendeid ja hüdraulikakomponente, autodele erinevaid vedrusid ja klappe. Erinevad sulamid on kasutuses ka reaktiivmootorite tootmisel, kuid samas leiavad tee ka inimese kehasse luu- ja liigeseimplantaatide, südameklappide ja hambaproteeside näol.

Titaani aatom - ja kristallehitus

Titaan on aatomnumbriga 22 ja aatommassiga 47,88. Titaani aatomis on 22 elektroni, 22 neutroni ja 26 prootonit. Elektronid jagunevad kihtidele: Ti +22) | 2)8)10)2).
Joonis 1. Titaani aatom Allikas: Bentor, Yinon. Chemical Element.com - Titanium . Sep. 19, 2017 .
Titaani esineb kahe kristallehitusega. Temperatuurini 882 °C on tegemist alfa-titaaniga, millel on kompaktne heksagonaalvõre H12 (joonis 2). Titaani polümefrism toob kaasa selle, et temperatuuri tõustes vahemikku 882 °C kuni sulamistemperatuurini 1660 °C muutub alfa-titaan beeta-titaaniks ja struktuur muundub ruumkesendatud kuupvõreks K8 (joonis 2).
Joonis 2. Titaani kristallivõred. Allikas: . Sep. 19, 2017