Różnica między wolframem a tytanem

Wolfram

Nomenklatura, pochodzenie i odkrycie

Tungsten pochodzi ze szwedzkiego Tung Sten, lub „ciężki kamień”. Jest reprezentowany przez symbol w, jak jest znany jako Wolfram w wielu krajach europejskich. Pochodzi to od niemieckiego dla „pianki wilka”, ponieważ wczesni górnicy cyny zauważyli, że minerał nazywając Wolframitem obniżył wydajność cyny, gdy jest obecny w rudzie cyny. [I]

W 1779 r. Dwa lata później Carl Wilhelm Scheele zredukował kwas nierenicy z tego minerału i izolował kwaśny biały tlenek. Kolejne dwa lata później Juan i Fausto Elhuyar w Vergara w Hiszpanii wyizolowali ten sam tlenek metalu z identycznego kwasu zmniejszonego z wolframitu. Podgrzeli tlenek metalu węglem, zmniejszając go do metalu wolframu.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Tungsten jest błyszczącym, srebrzysto-białym metalem i ma liczbę atomową 74 na okresowym stole pierwiastków i standardowej masie atomowej (a_R) z 183.84.[ii]

Ma najwyższą temperaturę topnienia wszystkich elementów, ultra wysoką gęstość i jest bardzo twardy i stabilny. Ma najniższe ciśnienie pary, najniższy współczynnik rozszerzalności cieplnej i najwyższą wytrzymałość na rozciąganie wszystkich metali. Właściwości te są spowodowane silnymi kowalencyjnymi wiązaniami między atomami wolframu utworzonymi przez elektrony 5D. Atomy tworzą skoncentrowaną na ciele sześcienną strukturę krystaliczną.

Wolfram jest również przewodzący, stosunkowo obojętną, hipoalergiczną i ma właściwości osłony promieniowania. Najczystsza forma wolframu jest łatwo plastyczna i działa poprzez kucie, wytłaczanie, rysowanie i spiekanie. Wytworzenie i rysowanie obejmuje odpowiednio pchanie i ciągnięcie gorącego wolframu przez „matrycę” (pleśń), podczas gdy spiekanie jest mieszaniem proszku wolframu z innymi sproszkowanymi metali, aby wytworzyć stop.

Zastosowania komercyjne

Stopy wolframowe są niezwykle trudne, takie jak węglika wolframowa, który jest w połączeniu z ceramiką, tworząc „stal o wysokiej prędkości”- służy do tworzenia ćwiczeń, noży i cięcia, picia i mielenia narzędzi. Są one stosowane w branży zajmującej się metalami, górnictwem, obróbką drewna, budownictw i ropy naftowej i stanowią 60% używania wolframu.

Tungsten jest używany w elementach grzewczych i piecach o wysokiej temperaturze. Występuje również w balastach w ogonach samolotów, keelach jachtów i samochodach wyścigowych, a także ciężarach i amunicji.

Wapnia i wolfr wapnia i magnezu były kiedyś powszechnie stosowane do włókien w żarówki, ale są uważane za nieefektywne energii. Stop wolframowy jest jednak stosowany w obwodach nadprzewodzących o niskiej temperaturze.

Kryształowe wolframy są stosowane w fizyce jądrowej i medycynie jądrowej, rurce promieniowania rentgenowskiego i katodowej, elektrodach do spowalania łukowego i mikroskopach elektronowych. Trójtlenek wolframu jest używany w katalizatorach, takich jak stosowany w elektrowniach, które działają na węglowym. Inne sole wolframowe są stosowane w przemyśle chemicznym i opalającym.

Niektóre stopy są używane jako biżuteria, podczas gdy jedna jest znana z tworzenia stałych magnesów, a niektóre superalloły są używane jako powłoki odporne na zużycie.

Tungsten jest najcięższym metalem, który odgrywa rolę biologiczną, ale tylko u bakterii i archaei. Jest stosowany przez enzym, który zmniejsza kwasy karboksylowe do aldehydów. [iii]

Tytan

Nomenklatura, pochodzenie i odkrycie

Tytanium pochodzi od słowa „tytani”, synowie bogini Ziemi w mitologii greckiej. Wielebny William Gregor, amatorski geolog, zauważył, że czarny piasek przez strumień w Kornwalii, 1791, został przyciągnięty do magnesu. Przeanalizował go i dowiedział się, że piasek zawierał tlenek żelaza (wyjaśniający magnetyzm), a także minerał znany jako menachanit, który wydedukował, został wykonany z nieznanego tlenku białego metalu. Zgłosił się do Royal Geological Society of Cornwall.

W 1795 r. Prusski naukowiec Martin Heinrich Klaproth z Boinik zbadał czerwoną rudę znaną jako Schörl z Węgier i nazwała element nieznanego tlenku, który zawierał, tytan. Potwierdził także obecność tytanu w menachanicie.

Złożone tio₂ jest minerałem znanym jako rutyl. Tytan występuje również w minerałach ilmenit i sphene, występujący głównie w skałach magmowych i osadach pochodzących z nich, ale są również rozmieszczone w całej litosferze Ziemi.

Czysty tytan został po raz pierwszy wykonany przez Matthew A. Hunter w 1910 r. W Rensselaer Polytechnic Institute przez ogrzewanie tetrachlorku tytanu (wytwarzane przez ogrzewanie dwutlenku tytanu z chlorem lub siarką) i metalu sodu w tak zwanym obecnie Process Hunter Process. William Justin Kroll następnie zmniejszył tetrachlorek tytanu z wapniem w 1932 r., A później udoskonalił proces za pomocą magnezu i sodu. Umożliwiło to stosowanie tytanu poza laboratorium, a to, co jest obecnie znane jako proces KROLL, jest nadal używany na rynku.

Tytan o bardzo wysokiej czystości został wyprodukowany w małych ilościach przez Antona Eduarda Van Arkela i Jana Hendrika de Boera w procesie jodku lub kryształów w 1925 r., Reagując tytan z jodem i oddzielając opary utworzone nad gorącym filamentem.[iv]

Właściwości fizyczne i chemiczne

Tytanium to twardy, błyszczący, srebrzysto-biały metal reprezentowany przez symbol ti na okresowym stole. Ma atomową liczbę 22 i standardową masę atomową (a_R) z 47.867. Atomy tworzą sześciokątną blisko krystaliczną strukturę, która powoduje, że metal jest tak silny jak stal, ale znacznie mniej gęsta. W rzeczywistości tytan ma najwyższy stosunek wytrzymałości do gęstości wszystkich metali.

Tytan jest plastyczny w środowisku bez tlenu i może wytrzymać ekstremalne temperatury ze względu na stosunkowo wysoką temperaturę topnienia. Nie jest maragnetyczny i ma niskie przewodnictwo elektryczne i termiczne.

Metal jest odporny na korozję wody morskiej, kwasowej wodzie i chloru, a także dobrego odbłyśnika promieniowania w podczerwieni. Jako fotokatalizator uwalnia elektrony w obecności światła, które reagują z cząsteczkami, tworząc wolne rodniki, które zabijają bakterie. [v]

Tytan dobrze łączy się z kością i jest nietoksyczny, chociaż drobny dwutlenek tytanu jest podejrzanym rakiem rakotwórczym. Cyrkon, najczęstszy izotop tytanu, ma wiele różnych właściwości chemicznych i fizycznych.

Zastosowania komercyjne

Tytan jest najczęściej stosowany w postaci dwutlenku tytanu, który jest głównym składnikiem jasnego białego pigmentu występującego w farbach, tworzywach, emalowania, papieru, pasty do zębów i dodatku do jedzenia E171, który wybiela cukiernicze, sery i luki. Związki tytanowe są składnikiem filtrów przeciwsłonecznych i zasłon spalinowych, są stosowane w pirotechnikach i poprawiają widoczność w obserwatoriach słonecznych. [vi]

Tytan jest również stosowany w przemyśle chemicznym i petrochemicznym oraz w rozwoju akumulatorów litowych. Niektóre związki tytanu tworzą składniki katalizatora, na przykład stosowane w produkcji polipropylenu.

Tytanium jest znane z zastosowania w sprzęcie sportowym, takim jak rakiety tenisowe, kluby golfowe i ramy rowerowe oraz sprzęt elektroniczny, taki jak telefony komórkowe i laptopy. Jego zastosowania chirurgiczne obejmują stosowanie w implantach ortopedycznych i protezach medycznych.

Po stopie aluminium, molibdenu, żelaza lub wanadu tytan jest używany do pokrycia narzędzi do cięcia i powłok ochronnych, a nawet w biżuterii lub jako dekoracyjnym wykończeniu. Tio₂ Powłoki na powierzchniach szklanych lub płytek mogą zmniejszyć infekcje w szpitalach, zapobiegać zamgleniu luster w pojazdach silnikowych i zmniejszyć nagromadzenie brudu na budynkach, chodnikach i drogach.

Tytan stanowi ważną część struktur narażonych na wodę morską, takie jak rośliny odsalania, kadłuby statku i podwodne oraz wały śmigła, a także rurki skraplacza elektrowni. Inne zastosowania obejmują tworzenie komponentów dla branż lotniczych i transportowych oraz wojska, takie jak samolot, statek kosmiczny, pociski, platforma zbroi, silniki i systemy hydrauliczne. Przeprowadzane są badania w celu określenia przydatności tytanu jako materiału pojemnika do przechowywania odpadów nuklearnych. iv

Kluczowe różnice między wolframem i tytanem

• Tungsten pochodzi z Minerals Scheelite i Wolframit. Tytan występuje w minerałach ilmenit, rutyle i sphen.
• Winfr jest wytwarzany przez zmniejszenie kwasu wolframowego z minerału, izolowanie tlenku metalu i zmniejszenie go do metalu przez ogrzewanie węglem. Tytan jest wytwarzany przez utworzenie tetrachlorku tytanu poprzez procesy chlorkowe lub siarczanu i ogrzewanie go magnezem i sodą.
• Tungsten to numer 74 w tabeli okresowej, o względnej masie atomowej 84. Tytan to numer 22, o względnej masie atomowej 47.867.
• Atomy wolframu tworzą skoncentrowaną na ciele sześcienną strukturę krystaliczną. Atomy tytanu tworzą sześciokątną blisko krystaliczną strukturę krystaliczną.
• Tungsten jest wyjątkowo silny, twardy i gęsty. Tytan jest bardzo silny i twardy i ma znacznie niższą gęstość.
• Wolfram jest lekko magnetyczny i nieco elektrycznie przewodzący. Tytan jest niemagnetyczny i mniej przewodzący elektrycznie.
• Wolfram nie jest tak odporny na korozję w słonej wodzie jak tytan i nie jest fotokatalizacją jak tytan.
• Tungsten ma biologiczną rolę, ale tytan nie.
• Tungsten jest plastyczny w najczystszej postaci. Tytan jest plastyczny w środowisku bez tlenu.

Wolgsten jest stosowany w elementach grzewczych, ciężarach, niskotemperaturowych obwodach nadprzewodzących i ma zastosowania w fizyce jądrowej i urządzeniach emitujących elektron. Tytan jest stosowany w białych pigmentach, sprzęcie sportowym, implantach chirurgicznych i konstrukcjach morskich.