تم اكتشاف التيتانيوم في نهاية القرن الثامن عشر من قبل علماء مستقلين من إنجلترا وألمانيا. في الجدول الدوري للعناصر D.I. يقع Mendeleev في المجموعة 4 برقم ذري 22. ولفترة طويلة ، لم ير العلماء أي احتمالات في التيتانيوم ، لأنه كان هشًا للغاية. ولكن في عام 1925 ، تمكن العالمان الهولنديان آي دي بوير وأ. فان أركيل من الحصول على التيتانيوم النقي في المختبر ، والذي أصبح طفرة حقيقية في جميع الصناعات.
خصائص التيتانيوم
أثبت التيتانيوم النقي أنه تقني بشكل لا يصدق. لديها اللدونة ، الكثافة المنخفضة ، القوة النوعية العالية ، مقاومة التآكل ، وكذلك القوة عند تعرضها لدرجات حرارة عالية. التيتانيوم أقوى بمرتين من الفولاذ وست مرات في القوة. في الطيران الأسرع من الصوت ، لا غنى عن التيتانيوم. في الواقع ، على ارتفاع 20 كم ، تتطور سرعة تتجاوز سرعة الصوت ثلاث مرات. في هذه الحالة ، تصل درجة حرارة جسم الطائرة إلى 300 درجة مئوية. فقط سبائك التيتانيوم تتحمل مثل هذه الظروف.
نشارة التيتانيوم قابلة للاشتعال ، ويمكن حتى أن ينفجر غبار التيتانيوم. أثناء الانفجار ، يمكن أن تصل نقطة الوميض إلى 400 درجة مئوية.
الأكثر ديمومة على هذا الكوكب
التيتانيوم خفيف وقوي لدرجة أن سبائكه تستخدم في صنع هياكل الطائرات و غواصات، والدروع الواقية للبدن والدروع ، وتستخدم أيضًا في التكنولوجيا النووية. خاصية أخرى رائعة لهذا المعدن هي تأثيره السلبي على الأنسجة الحية. فقط من عمل تقويم العظام. تستخدم بعض مركبات التيتانيوم في صنعها أحجار شبه كريمةوالمجوهرات.
كما أن الصناعة الكيميائية لم تترك التيتانيوم دون رقابة. في العديد من البيئات العدوانية ، لا يتآكل المعدن. يستخدم ثاني أكسيد التيتانيوم في صناعة الطلاء الأبيض ، وفي صناعة البلاستيك والورق ، وكذلك المضافات الغذائية E171.
في مقياس صلابة المعادن ، يأتي التيتانيوم في المرتبة الثانية بعد معادن البلاتين والتنغستن.
التوزيع والمخزون
التيتانيوم معدن شائع إلى حد ما. في هذا المؤشر يحتل المرتبة العاشرة. تحتوي القشرة الأرضية على حوالي 0.57٪ تيتانيوم. على هذه اللحظةيعرف العلماء أكثر من مائة معدن يحتوي على معدن. تنتشر رواسبها في جميع أنحاء العالم تقريبًا. يتم استخراج التيتانيوم في الصين وجنوب إفريقيا وروسيا وأوكرانيا والهند واليابان.
تقدم
منذ عدة سنوات حتى الآن ، يقوم العلماء بإجراء أبحاث على معدن جديد ، والذي أطلق عليه اسم "المعدن السائل". يمثل هذا الاختراع عنوان المعدن الجديد الأكثر متانة على هذا الكوكب. ومع ذلك ، لم يتم الحصول عليها بعد في شكل صلب.
القوة والكثافة هي واحدة من الخصائص الرئيسية لكل ما هو معروف حاليا العناصر الكيميائية. أقوى معدن في العالم له خصائص مذهلة ويستخدم بنجاح في مجالات مختلفة من حياة الإنسان.
أقوى معدن في العالم هو التيتانيوم. توصل العلماء إلى هذا الرأي ليس مباشرة بعد اكتشاف هذا العنصر في نهاية القرن الثامن عشر من القرن الماضي. في البداية ، بدا التيتانيوم هشًا إلى حد ما ، ولكن في عام 1925 تم عزل هذه المادة في شكلها النقي ، والتي أصبحت إحساسًا حقيقيًا.
يتمتع هذا المعدن بقوة عالية جدًا ، ولكنه منخفض الكثافة نسبيًا. إنه أقوى مرتين من الحديد. يتساءل الكثير من الناس لماذا لم يحصل الفولاذ على مثل هذا اللقب الفخري. لكنها في الواقع ليست معدنًا. إنها مجرد سبيكة أساسها الحديد والكربون.
عمليا لا يستخدم التيتانيوم في شكله النقي. لقد تعلم المتخصصون دمجها مع عناصر أخرى من أجل تقليل تكلفة المادة وزيادة خصائصها الأكثر أهمية.
نظرًا لقوتها وخفة وزنها غير العادية ، تُستخدم سبائك التيتانيوم في الطب ، الصناعة العسكريةوالهندسة والمجوهرات. على سبيل المثال ، يتم تصنيع الأدوات الجراحية والأطراف الاصطناعية وحتى صمامات القلب. هذا المعدن عمليا لا يخضع للتآكل. هذه الخاصية ذات قيمة عالية. وجد الخبراء أن المرضى لا يعانون من حساسية تجاه الأطراف الاصطناعية المصنوعة من التيتانيوم ، لذلك في بعض مجالات الطب يتم استخدام السبائك التي تعتمد على هذا العنصر فقط ، كما لاحظ العلماء التوافق العالي للتيتانيوم مع الأنسجة البشرية. تستخدم هذه المادة على نطاق واسع في تصنيع الأطراف الاصطناعية لتقويم العظام.
يستخدم التيتانيوم في بناء هياكل الغواصات ، وكذلك في صناعة الفضاء. بعض أجزاء سيارات السباق مصنوعة من سبائك التيتانيوم. في هذه الحالة ، من المهم جدًا ألا تكون السيارة متينة فحسب ، بل خفيفة نسبيًا أيضًا. إن إنقاص الوزن له تأثير إيجابي على القدرة على التسارع إلى السرعات العالية.
تستخدم سبائك التيتانيوم في صناعة البناء. تصنع منها منتجات زخرفية مختلفة: المزاريب ، المد والجزر ، زلاجات التسقيف. المجوهرات مصنوعة من التيتانيوم. تصنف هذه المنتجات على أنها مجوهرات باهظة الثمن ، لكن الكثير منها يبدو رائعًا ولا يفقدها مظهرلعدة سنوات. أجريت دراسات ، بفضلها كان من الممكن إثبات أن المعدن الموصوف آمن تمامًا لصحة الإنسان.
التيتانيوم ليس عنصرًا نادرًا ، فهو يُستخرج في روسيا والهند واليابان وجنوب إفريقيا وأوكرانيا. من حيث الانتشار ، فهي تحتل المرتبة العاشرة بين جميع المعادن. هذا له تأثير إيجابي للغاية على قيمتها. يمكن شراء سبائك التيتانيوم بسعر منخفض نسبيًا ، وهو أمر مهم للغاية ، حيث يتم استخدامه بكميات كبيرة في بعض الصناعات. والسعر لا يلعب الدور الأخير عند اختيار المادة.
أقوى معدن في العالم هو التيتانيوم. يتم تصنيع الأجهزة والمعدات الطبية وكذلك بعض أجزاء السيارات والغواصات والطائرات. تشتهر السبائك التي تعتمد عليها بقدرتها على مقاومة التآكل والاحتفاظ بخصائصها لفترة طويلة.
استخدم الناس المعدن منذ العصور القديمة. النحاس هو المعدن الأكثر سهولة وفعالية في الطبيعة. تم العثور على منتجات النحاس في شكل أواني منزلية من قبل علماء الآثار أثناء عمليات التنقيب في المستوطنات القديمة. مع نمو التقدم التكنولوجي ، تعلم الإنسان صناعة السبائك من معادن مختلفة ، والتي كانت مفيدة له في صناعة الأدوات المنزلية والأسلحة. وهكذا ظهر أقوى معدن في العالم.
التيتانيوم
تم اكتشاف هذا المعدن الفضي والأبيض الجميل بشكل غير عادي في وقت واحد تقريبًا في نهاية القرن الثامن عشر من قبل عالمين - الإنجليزي و. غريغوري والألماني إم. كلابروث. وفقًا لإحدى الإصدارات ، حصل التيتانيوم على اسمه تكريماً لشخصيات الأساطير اليونانية القديمة ، جبابرة الأقوياء ، وفقًا لإصدار آخر - من تيتانيا ، الملكة الخيالية من الأساطير الجرمانية - بسبب خفته. ومع ذلك ، في ذلك الوقت لم يجدوا فائدة لها.
ثم في عام 1925 ، تمكن الفيزيائيون في هولندا من عزل التيتانيوم النقي واكتشفوا فوائده العديدة. هذا - أداء عاليقابلية المعالجة ، قوة محددة ومقاومة للتآكل ، قوة عالية جدًا عند درجات حرارة عالية. كما أن لديها مقاومة عالية ضد التآكل. جذبت هذه الأرقام الرائعة المهندسين والمصممين على الفور.
في عام 1940 ، حصل العالم كرول على التيتانيوم النقي باستخدام طريقة المغنيسيوم الحرارية ، ومنذ ذلك الحين كانت هذه الطريقة هي الطريقة الرئيسية. يتم استخراج أقوى معدن على وجه الأرض في العديد من الأماكن في العالم - روسيا وأوكرانيا والصين وجنوب إفريقيا وغيرها.
التيتانيوم أقوى بمرتين من الحديد من حيث العوامل الميكانيكية ، وأقوى بست مرات من الألمنيوم. تعتبر سبائك التيتانيوم حاليًا هي الأقوى في العالم ، وبالتالي وجدت تطبيقًا في الصناعات العسكرية (الغواصات وبناء الصواريخ) وبناء السفن والطيران (على الطائرات الأسرع من الصوت).
هذا المعدن أيضًا مطيل بشكل لا يصدق ، لذلك يمكن صنع أي شكل منه - الألواح ، الأنابيب ، الأسلاك ، الشريط. يستخدم التيتانيوم على نطاق واسع لتصنيع الأطراف الصناعية الطبية (في نفس الوقت ، إنه متوافق بيولوجيًا بشكل مثالي مع أنسجة جسم الإنسان) ، والمجوهرات ، والمعدات الرياضية ، إلخ.
يستخدم أيضًا في الإنتاج الكيميائي نظرًا لخصائصه المضادة للتآكل ، ولا يتآكل هذا المعدن في بيئة عدوانية. لذلك ، لأغراض الاختبار ، تم وضع صفيحة من التيتانيوم في مياه البحر ، وفي غضون 10 سنوات لم تصدأ!
نظرًا لمقاومته الكهربائية العالية وخصائصه غير الممغنطة ، فإنه يستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات اللاسلكية ، على سبيل المثال ، في الأجزاء الهيكلية. الهواتف المحمولة. يعد استخدام التيتانيوم في مجال طب الأسنان واعدًا للغاية ، ومن المهم بشكل خاص قدرته على النمو معًا أنسجة العظامالشخص الذي يعطي القوة والصلابة أثناء الأطراف الصناعية. يستخدم على نطاق واسع في صناعة الأدوات الطبية.
أورانوس
تم استخدام الخصائص المؤكسدة الطبيعية لليورانيوم منذ العصور القديمة (القرن الأول قبل الميلاد) في صناعة الزجاج الأصفر في الفخار. واحدة من أشهر الممارسات في العالم معادن قويةوهو ذو نشاط إشعاعي ضعيف ويستخدم في صناعة الوقود النووي. حتى أن القرن العشرين كان يسمى "عصر أورانوس". هذا المعدن له خصائص بارامغناطيسية.
اليورانيوم أثقل 2.5 مرة من الحديد ، ويشكل العديد من المركبات الكيميائية ، وتستخدم سبائكه مع عناصر مثل القصدير والرصاص والألمنيوم والزئبق والحديد في الإنتاج.
التنغستن
هذا ليس فقط أقوى معدن في العالم ، ولكنه أيضًا نادر جدًا ، والذي لا يتم تعدينه في أي مكان ، ولكن تم الحصول عليه كيميائيًا في عام 1781 في السويد. أكثر المعادن مقاومة للحرارة في العالم. نظرًا لارتفاع درجة حرارته ، فإنه يفسح المجال جيدًا للتزوير ، بينما يتم سحبه في خيط رفيع.
أشهر استخداماته هو خيوط التنغستن في المصابيح الكهربائية. يستخدم على نطاق واسع لإنتاج الأدوات الخاصة (القواطع ، القواطع ، الجراحية) وفي إنتاج المجوهرات. نظرًا لخاصية عدم نقل الأشعة المشعة ، يتم استخدامه لإنتاج حاويات لتخزين النفايات النووية. توجد رواسب التنغستن في روسيا في ألتاي وتشوكوتكا وشمال القوقاز.
الرينيوم
حصلت على اسمها في ألمانيا (نهر الراين) ، حيث اكتشف عام 1925 المعدن نفسه لون أبيض. يتم تعدينها في شكلها النقي (جزر الكوريل) وفي استخراج الموليبدينوم والمواد الخام النحاسية ، ولكن بكميات قليلة جدًا.
أقوى معدن على وجه الأرض شديد الصلابة والكثافة ، يذوب تمامًا. القوة عالية ولا تعتمد على التغيرات في درجات الحرارة ، العيب هو التكلفة العالية ، السامة للإنسان. تستخدم في صناعة الإلكترونيات والطيران.
الأوزميوم
أثقل عنصر ، على سبيل المثال ، كيلوغرام من الأوزميوم يشبه الكرة التي تناسبها بسهولة في اليد. إنه ينتمي إلى مجموعة البلاتين من المعادن ، بسعر أعلى عدة مرات من الذهب. حصلت على اسمها من رائحة كريهةفي تفاعل كيميائي أجراه العالم الإنجليزي S. Tennant في عام 1803.
ظاهريًا ، تبدو جميلة جدًا: بلورات فضية لامعة ذات لون أزرق وأزرق. عادة ما يستخدم كمادة مضافة للمعادن الأخرى في الصناعة (قواطع سيراميك معدنية ذات قوة متزايدة ، شفرات من السكاكين الطبية). تستخدم خصائصه غير المغناطيسية والمتينة في تصنيع أدوات عالية الدقة.
البريليوم
حصل عليها الكيميائي بول ليبو في نهاية القرن التاسع عشر. في البداية ، أطلق على هذا المعدن لقب "حلو" بسبب طعم الحلوى. ثم اتضح أن لديه خصائص أخرى جذابة وأصلية ، فمثلاً لا يريد الدخول في أي تفاعلات كيميائية مع عناصر أخرى باستثناءات نادرة (الهالوجين).
أقوى معدن في العالم صلب وهش وخفيف الوزن وشديد السمية في نفس الوقت. تُستخدم قوتها الاستثنائية (على سبيل المثال ، سلك بقطر 1 مم يتحمل وزن الشخص) في الليزر وتكنولوجيا الفضاء والطاقة النووية.
اكتشافات جديدة
يمكننا المضي قدمًا في الحديث عن معادن قوية جدًا ، لكن التقدم التقني يمضي قدمًا. أعلن علماء من كاليفورنيا للعالم مؤخرًا عن ظهور "معدن سائل" (من كلمة "سائل") متفوق في القوة على التيتانيوم. بالإضافة إلى ذلك ، اتضح أنه خفيف للغاية ومرن وعالي القوة. لذلك ، يتعين على العلماء إنشاء وتطوير طرق لاستخدام معدن جديد ، وربما القيام بالعديد من الاكتشافات في المستقبل.
- صلابة عالية جدا.
- مقاومة للتآكل والأكسدة حتى عند تسخينها لدرجات حرارة عالية.
- مقاومة للأحماض المركزة والمركبات العدوانية الأخرى.
- 10-11٪ محتواها في الغلاف الصلب للكوكب.
- الكمية الإجمالية للمعادن النقية المنتجة سنويًا في حدود: 4 أطنان من الإريديوم ، و 1 طن للأوزميوم.
- سعر الأوزميوم يساوي سعر الذهب تقريبًا.
الرأي الشائع حول الصلابة هو الماس أو الصلب الدمشقي / الصلب الدمشقي. إذا كان المعدن الأول يتفوق على كل شيء مواد بسيطةالموجودة على الأرض ، والتي خلقت الطبيعة ، إذن ، الخصائص المدهشة للشفرات المصنوعة من الفولاذ النادر ، فهي مدينون لمهارة الحدادين وصانعي الأسلحة والإضافات من معادن أخرى. العديد من السبائك التقنية المستخدمة ، على سبيل المثال ، لإنتاج قواطع فائقة الصلابة في الصناعة الهندسية ، وإنشاء أداة متينة وموثوقة لديها خصائص فريدة من نوعها، ترتبط بهذه المواد المضافة في التعايش المعتاد بين الحديد والكربون ، وباختصار ، يطلق عليها تقليديًا الفولاذ - الكروم والتيتانيوم والفاناديوم والموليبدينوم والنيكل. عندما يسأل القراء ما هو أصعب معدن في العالم ، فإنهم ردا على صفحات المواقع يتعرضون للقصف بموجة من المعلومات المتضاربة. في هذا الدور ، وفقًا لمؤلفي المقالات المختلفة ، يظهر إما التنجستن أو الكروم ، أو الإيريديوم مع الأوزميوم ، أو التيتانيوم مع التنتالوم.
للتغلب على الغابة التي لا يتم تفسيرها دائمًا بشكل صحيح ، وإن كانت حقائق دقيقة ، يجدر الإشارة إلى المصدر الأساسي - نظام العناصر الموجودة في كل من التكوين والأجسام الفضائية الأخرى ، التي تُركت للبشرية بواسطة الكيميائي والفيزيائي الروسي العظيم D.I. مندليف. امتلك معرفة موسوعية ، وحقق العديد من الاختراقات العلمية في معرفة بنية المواد وتكوينها وتفاعلها ، بالإضافة إلى الجدول الشهير القائم على القانون الدوري الأساسي الذي اكتشفه ، والذي سمي باسمه.
تصنف الكواكب الأقرب إلى الشمس - عطارد والزهرة والمريخ وكوكبنا على أنها واحدة - المجموعة الأرضية. هناك أسباب لذلك ليس فقط بين علماء الفلك والفيزياء والرياضيات ، ولكن أيضًا بين الجيولوجيين والكيميائيين. سبب هذه الاستنتاجات لهذا الأخير هو ، من بين أمور أخرى ، أن جميعها تتكون أساسًا من السيليكات ، أي المشتقات المختلفة لعنصر السيليكون ، بالإضافة إلى العديد من المركبات المعدنية من جدول ديمتري إيفانوفيتش.
على وجه الخصوص ، يتكون كوكبنا في معظمه (حتى 99٪) من عشرة عناصر:
لكن الشخص ، بالإضافة إلى الحديد والسبائك التي تعتمد عليه ، وهو أمر ضروري للبقاء والتطور ، كان دائمًا أكثر انجذابًا إلى المعادن الثمينة ، والتي غالبًا ما تسمى النبيلة - الذهب والفضة ، لاحقًا - البلاتين.
مع ذلك ، وفقًا للتصنيف العلمي الذي اعتمده الكيميائيون ، تشتمل مجموعة البلاتين على الروثينيوم والروديوم والبلاديوم والأوزميوم مع الإيريديوم. كلهم ينتمون أيضًا إلى معادن نبيلة. بالكتلة الذرية ، لا يزالون مقسمين بشروط إلى مجموعتين فرعيتين:
الأخيران لهما أهمية خاصة لتحقيقنا العلمي الزائف حول موضوع من هو الأصعب هنا. هذا يرجع إلى حقيقة أن الكتلة الذرية الكبيرة ، مقارنة بالعناصر الأخرى: 190.23 - للأوزميوم ، 192.22 - للإيريديوم ، وفقًا لقوانين الفيزياء ، تعني كثافة محددة ضخمة ، وبالتالي صلابة هذه المعادن .
إذا كان الذهب الكثيف الثقيل والرصاص من المواد اللينة والمطيلة التي يسهل معالجتها ، فإن الأوزميوم والإيريديوم المكتشفان في التاسع عشر في وقت مبكرقرون ، أثبتت أنها هشة. هنا من الضروري أن نتذكر أن مقياس هذه الخاصية المادية - الماس ، الذي يمكن نقشه بسهولة على أي مادة صلبة أخرى من أصل طبيعي أو صناعي ، هو أيضًا هش للغاية ، أي. من السهل جدًا تقسيمها. على الرغم من أنه يبدو للوهلة الأولى شبه مستحيل.
بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الأوزميوم والبلاديوم على العديد من الخصائص المثيرة للاهتمام:
لذلك ، إلى جانب البلاتين ، بما في ذلك في شكل مركبات معه ، يتم استخدامها في إنتاج محفزات للعديد من العمليات الكيميائية ، والأجهزة عالية الدقة ، والمعدات ، والأدوات في الصناعات الطبية والعلمية والعسكرية والفضائية للنشاط البشري. .
إنه الأوزميوم والإيريديوم ، ويعتقد العلماء بعد البحث أن هذه الخاصية تُمنح لهم بالتساوي تقريبًا بطبيعتها ، وهي أصعب المعادن في العالم.
وسيكون كل شيء على ما يرام ، ولكن ليس كثيرًا. الحقيقة هي أن كلاً من وجودهم في قشرة الأرض ، وبالتالي ، الإنتاج العالمي لهذه المعادن ذاتها لا يكاد يذكر:
من الواضح أن هذه المعادن النادرة الباهظة الثمن ، على الرغم من صلابتها ، لا يمكن حتى استخدامها كمواد خام للإنتاج إلى حد محدود ؛ ربما باستثناء المواد المضافة في السبائك والمركبات مع المعادن الأخرى لإضفاء خصائص فريدة.
من هو لهم؟
لكن الإنسان لن يكون هو نفسه إذا لم يجد بديلاً للإيريديوم بالأوزميوم. نظرًا لأنه غير مناسب ، ومكلف للغاية لاستخدامها ، لم يتم توجيه الانتباه دون جدوى إلى معادن أخرى وجدت تطبيقاتها في مواقف مختلفة ، وصناعات لإنشاء سبائك جديدة ، ومواد مركبة ، وإنتاج المعدات والآلات والآليات لكليهما الاستخدام المدني والعسكري:
على الرغم من أن المعدن الأكثر صلابة في العالم ، أو بالأحرى ما يصل إلى اثنين - الإيريديوم والأوزميوم ، أظهروا خصائصهم الفريدة فقط في ظروف المختبر ، وكذلك المواد المضافة في السبائك التي لا تذكر من حيث النسبة المئوية ، والمركبات الأخرى لإنشاء مواد جديدة ، ضروري لشخص، يجب أن تكون ممتنًا للطبيعة لهذه الهدية. في الوقت نفسه ، ليس هناك شك في أن العقول الفضوليّة للعلماء الموهوبين والمخترعين اللامعين ستخرج بمواد جديدة بخصائص فريدة ، كما حدث بالفعل مع تخليق الفوليرين ، الذي اتضح أنه أصعب من الماس ، وهو مذهل بالفعل.
كل ما تحتاج لمعرفته حول التيتانيوم وكذلك الكروم والتنغستن
يهتم الكثيرون بالسؤال: ما هو أصعب معدن في العالم؟ هذا عملاق. هذه المادة الصلبة ستكون موضوع معظم المقال. سوف نتعرف أيضًا قليلاً على المعادن الصلبة مثل الكروم والتنغستن.
9 حقائق مثيرة للاهتمامعن التيتانيوم
1. هناك العديد من الإصدارات حول سبب حصول المعدن على اسمه. وفقًا لإحدى النظريات ، تم تسميته على اسم الجبابرة ، وهم كائنات خارقة للطبيعة لا تعرف الخوف. وفقًا لإصدار آخر ، يأتي الاسم من تيتانيا ، ملكة الجنيات.
2. تم اكتشاف التيتانيوم في نهاية القرن الثامن عشر بواسطة كيميائي ألماني وإنكليزي.
3. لم يتم استخدام التيتانيوم في الصناعة لفترة طويلة بسبب هشاشته الطبيعية.
4. في بداية عام 1925 ، وبعد سلسلة من التجارب ، حصل الكيميائيون على التيتانيوم النقي.
5. نشارة التيتانيوم قابلة للاشتعال.
6. وهو من أخف المعادن.
7. يمكن أن يذوب التيتانيوم فقط عند درجات حرارة أعلى من 3200 درجة.
8. يغلي عند درجة حرارة 3300 درجة.
9. التيتانيوم له لون فضي.
تاريخ اكتشاف التيتانيوم
اكتشف المعدن ، الذي أطلق عليه فيما بعد التيتانيوم ، عالمان - الإنجليزي ويليام جريجور والألماني مارتن جريجور كلابروث. عمل العلماء بالتوازي ولم يتقاطعوا مع بعضهم البعض. الفرق بين الاكتشافات هو 6 سنوات.
أطلق ويليام جريجور على اكتشافه اسم مينكين.
بعد أكثر من 30 عامًا ، تم الحصول على أول سبيكة تيتانيوم ، والتي تبين أنها هشة للغاية ولا يمكن استخدامها في أي مكان. يُعتقد أنه في عام 1925 فقط تم عزل التيتانيوم في شكله النقي ، والذي أصبح أحد أكثر المعادن طلبًا في الصناعة.
ثبت أن العالم الروسي كيريلوف تمكن في عام 1875 من استخراج التيتانيوم النقي. نشر كتيبًا يشرح بالتفصيل عمله. ومع ذلك ، فقد ذهب البحث عن روسي غير معروف دون أن يلاحظه أحد.
معلومات عامة عن التيتانيوم
سبائك التيتانيوم هي المنقذ للميكانيكيين والمهندسين. على سبيل المثال ، جسم الطائرة مصنوع من التيتانيوم. أثناء الرحلة ، تصل سرعاتها عدة مرات إلى سرعة الصوت. تسخن علبة التيتانيوم إلى درجات حرارة أعلى من 300 درجة ، ولا تذوب.
المعدن يغلق العشرة الأوائل "المعادن الأكثر شيوعًا في الطبيعة". تم اكتشاف رواسب كبيرة في جنوب إفريقيا والصين والكثير من التيتانيوم في اليابان والهند وأوكرانيا.
يبلغ إجمالي احتياطي التيتانيوم في العالم أكثر من 700 مليون طن. إذا ظل معدل الإنتاج كما هو ، فسوف يستمر التيتانيوم 150-160 سنة أخرى.
أكبر منتج لأصعب المعادن في العالم هو شركة VSMPO-Avisma الروسية ، والتي تلبي ثلث احتياجات العالم.
خصائص التيتانيوم
1. مقاومة التآكل.
2. قوة ميكانيكية عالية.
3. كثافة منخفضة.
الوزن الذري للتيتانيوم هو 47.88 وحدة دولية ، والرقم التسلسلي في الجدول الدوري الكيميائي هو 22. ظاهريًا ، يشبه الفولاذ إلى حد كبير.
تبلغ الكثافة الميكانيكية للمعدن 6 أضعاف كثافة الألمنيوم ، أي أعلى بمرتين من كثافة الحديد. يمكن أن تتحد مع الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين. عند إقرانه بالكربون ، يشكل المعدن كربيدات صلبة بشكل لا يصدق.
الموصلية الحرارية للتيتانيوم هي 4 مرات أقل من الحديد ، و 13 مرة أقل من الألومنيوم.
عملية تعدين التيتانيوم
في ارض تيتان عدد كبير منومع ذلك ، فإن استخراجه من الأمعاء يكلف الكثير من المال. من أجل التطوير ، يتم استخدام طريقة اليوديد ، ومؤلفها هو Van Arkel de Boer.
تعتمد الطريقة على قدرة المعدن على الاندماج مع اليود ؛ بعد تحلل هذا المركب ، يمكن الحصول على التيتانيوم النقي الخالي من الشوائب.
أكثر الأشياء إثارة للاهتمام من التيتانيوم:
- الأطراف الصناعية في الطب
- لوحات الجهاز المحمول
- أنظمة الصواريخ لاستكشاف الفضاء.
- خطوط الأنابيب والمضخات
- الستائر ، الأفاريز ، الكسوة الخارجية للمباني ؛
- معظم الأجزاء (الهيكل ، الجلد).
تطبيقات التيتانيوم
يستخدم التيتانيوم بنشاط في الجيش والطب والمجوهرات. أطلق عليه اسم "معدن المستقبل" بشكل غير رسمي. يقول الكثيرون إنه يساعد في تحويل الحلم إلى حقيقة.
كان أصعب معدن في العالم يستخدم في الأصل في المجال العسكري والدفاعي. اليوم ، المستهلك الرئيسي لمنتجات التيتانيوم هو صناعة الطائرات.
التيتانيوم عالمي المواد الهيكلية. لسنوات عديدة ، تم استخدامه لإنشاء توربينات الطائرات. في محركات الطائرات ، يستخدم التيتانيوم لصنع عناصر المروحة والضواغط والأقراص.
يمكن أن يحتوي تصميم الطائرة الحديثة على ما يصل إلى 20 طنًا من سبائك التيتانيوم.
المجالات الرئيسية لتطبيق التيتانيوم في صناعة الطائرات:
- منتجات ذات شكل مكاني (حواف الأبواب ، الفتحات ، الإغماد ، الأرضيات) ؛
- الوحدات والمكونات التي تخضع لأحمال ثقيلة (كتائف الجناح ، معدات الهبوط ، الأسطوانات الهيدروليكية) ؛
- أجزاء المحرك (الجسم ، ريش الضواغط).
بفضل التيتانيوم ، تمكن الإنسان من المرور عبر حاجز الصوت واقتحام الفضاء. تم استخدامه لإنشاء أنظمة الصواريخ المأهولة. يمكن أن يتحمل التيتانيوم الإشعاع الكوني وتغيرات درجة الحرارة وسرعة الحركة.
هذا المعدن ذو كثافة منخفضة ، وهو أمر مهم في صناعة بناء السفن. تتميز المنتجات المصنوعة من التيتانيوم بأنها خفيفة ، مما يعني تقليل الوزن وزيادة القدرة على المناورة والسرعة والمدى. إذا كان هيكل السفينة مُغلفًا بالتيتانيوم ، فلن تحتاج إلى الطلاء لسنوات عديدة - التيتانيوم لا يصدأ في مياه البحر (مقاومة للتآكل).
غالبًا ما يستخدم هذا المعدن في بناء السفن لتصنيع المحركات التوربينية والمراجل البخارية وأنابيب المكثف.
صناعة النفط والتيتانيوم
مجال واعد لاستخدام سبائك التيتانيوم حفر عميقة للغاية. لدراسة واستخراج الثروات الجوفية ، هناك حاجة لاختراق أعماق الأرض - أكثر من 15 ألف متر. على سبيل المثال ، ستنكسر أنابيب الحفر المصنوعة من الألمنيوم بسبب جاذبيتها ، ولا تصل إلى أعماق كبيرة حقًا سوى سبائك التيتانيوم.
منذ وقت ليس ببعيد ، بدأ استخدام التيتانيوم بنشاط في إنشاء الآبار رفوف البحر. يستخدم المتخصصون سبائك التيتانيوم كمعدات:
- منشآت إنتاج النفط
- أوعية الضغط؛
- مضخات المياه العميقة وخطوط الأنابيب.
التيتانيوم في الطب والرياضة
يحظى التيتانيوم بشعبية كبيرة في المجال الرياضي بسبب قوته وخفته. قبل بضعة عقود ، كانت الدراجة مصنوعة من سبائك التيتانيوم ، وهي أول معدات رياضية مصنوعة من أقسى مادة في العالم. تتكون الدراجة الحديثة من هيكل من التيتانيوم ونفس الفرامل ونوابض المقعد.
أنشأت اليابان نوادي الجولف المصنوعة من التيتانيوم. هذه الأجهزة خفيفة ومتينة ، لكنها باهظة الثمن في السعر.
يستخدم التيتانيوم لصنع معظم العناصر الموجودة في حقائب الظهر الخاصة بالمتسلقين والمسافرين - أدوات المائدة ، وأدوات الطهي ، ورفوف لتقوية الخيام. تعتبر محاور التيتانيوم الجليدية من المعدات الرياضية المشهورة جدًا.
يزداد الطلب على هذا المعدن في الصناعة الطبية. معظمها مصنوع من التيتانيوم. الأدوات الجراحية- خفيف ومريح.
مجال آخر لتطبيق معدن المستقبل هو إنشاء الأطراف الاصطناعية. التيتانيوم "يتحد" تمامًا مع جسم الإنسان. أطلق الأطباء على هذه العملية اسم "العلاقة الحقيقية". هياكل التيتانيوم آمنة للعضلات والعظام ، ونادرًا ما تسبب ذلك رد فعل تحسسي، لا تتحلل تحت تأثير السوائل في الجسم. الأطراف الاصطناعية المصنوعة من التيتانيوم مقاومة وتتحمل الأحمال المادية الهائلة.
التيتانيوم معدن مذهل. يساعد الشخص على الوصول إلى ارتفاعات غير مسبوقة في مجالات متنوعةحياة. إنها محبوبة وموقرة لقوتها وخفتها وسنوات خدمتها الطويلة.
الكروم هو أحد أقسى المعادن.
حقائق مثيرة للاهتمام حول الكروم
1. يأتي اسم المعدن من كلمة اليونانية"الكروما" وتعني الطلاء.
2. في البيئة الطبيعية ، لا يوجد الكروم في شكله النقي ، ولكن فقط في شكل خام حديد الكروم ، وهو أكسيد مزدوج.
3. توجد أكبر رواسب المعادن في جنوب إفريقيا وروسيا وكازاخستان وزيمبابوي.
4. كثافة المعدن - 7200 كجم / م 3.
5. يذوب الكروم عند 1907 درجة.
6. يغلي عند درجة حرارة 2671 درجة.
7. نقي تماما بدون شوائب ، الكروم يتميز بالصلابة والمرونة. بالاقتران مع الأكسجين أو النيتروجين أو الهيدروجين ، يصبح المعدن هشًا وصعبًا للغاية.
8. اكتشف الفرنسي لويس نيكولا فوكلين هذا المعدن الفضي الأبيض في نهاية القرن الثامن عشر.
خصائص معدن الكروم
يتميز الكروم بصلابة عالية جدًا ، ويمكنه تقطيع الزجاج. لا يتأكسد بالهواء والرطوبة. إذا تم تسخين المعدن ، فإن الأكسدة تحدث فقط على السطح.
يتم استهلاك أكثر من 15000 طن من الكروم النقي سنويًا. تعتبر شركة Bell Metals البريطانية الرائدة في إنتاج أنقى الكروم.
يتم استهلاك معظم الكروم في الولايات المتحدة الأمريكية ، الدول الغربيةأوروبا واليابان. يتسم سوق الكروم بالتقلب ، وتمتد الأسعار إلى نطاق واسع.
مجالات استخدام الكروم
غالبًا ما يتم استخدامه لإنشاء السبائك والطلاء المطلي بالكهرباء (طلاء الكروم للنقل).
يضاف الكروم إلى الفولاذ لتحسينه الخصائص الفيزيائيةمعدن. هذه السبائك هي الأكثر طلبًا في صناعة المعادن الحديدية.
أكثر درجات الفولاذ شيوعًا تتكون من الكروم (18٪) والنيكل (8٪). هذه السبائك تقاوم تمامًا الأكسدة والتآكل ، وهي قوية حتى في درجات الحرارة العالية.
تصنع أفران التسخين من الفولاذ الذي يحتوي على ثلث الكروم.
ماذا أيضا مصنوع من الكروم؟
1. براميل الأسلحة النارية.
2. بدن الغواصات.
3. الآجر الذي يستخدم في علم المعادن.
معدن آخر شديد الصلابة هو التنغستن.
حقائق مثيرة للاهتمام حول التنغستن
1. اسم المعدن بالألمانية ("وولف رام") يعني "رغوة الذئب".
2. إنه أكثر المعادن مقاومة للحرارة في العالم.
3. التنغستن له لون رمادي فاتح.
4. تم اكتشاف المعدن في نهاية القرن الثامن عشر (1781) من قبل السويدي كارل شيل.
5. يذوب التنغستن عند 3422 درجة ، ويغلي عند 5900.
6. المعدن له كثافة 19.3 جم / سم مكعب.
7. الكتلة الذرية - 183.85 ، عنصر المجموعة السادسة في النظام الدوري لمندليف (الرقم التسلسلي - 74).
عملية تعدين التنغستن
ينتمي التنغستن إلى مجموعة كبيرة من المعادن النادرة. ويشمل أيضًا الروبيديوم والموليبدينوم. تتميز هذه المجموعة بانخفاض معدل انتشار المعادن في الطبيعة وقلة الاستهلاك.
يتكون الحصول على التنغستن من 3 مراحل:
- فصل المعدن عن الركاز ، تراكمه في المحلول ؛
- عزل المركب وتنقيته ؛
- استخراج معدن نقي من المركب الكيميائي النهائي.
- مادة البداية للحصول على التنغستن هي السكيليت والولفراميت.
تطبيقات التنغستن
التنجستن هو أساس السبائك الأكثر متانة. محركات الطائرات وأجزاء من أجهزة الفراغ الكهربائي والشعيرات المتوهجة مصنوعة منها.
تتيح الكثافة العالية للمعدن استخدام التنجستن لإنشاء صواريخ باليستية ورصاص وأثقال موازنة وقذائف مدفعية.
تُستخدم المركبات القائمة على التنغستن في معالجة المعادن الأخرى ، في صناعة التعدين (حفر الآبار) ، وأعمال الطلاء ، والمنسوجات (كمحفز للتوليف العضوي).
من مركبات التنغستن المعقدة تصنع:
- الأسلاك - تستخدم في أفران التدفئة.
- الأشرطة والرقائق والألواح والألواح - للدرفلة والتزوير المسطح.
يتصدر التيتانيوم والكروم والتنغستن قائمة "أصعب المعادن في العالم". يتم استخدامها في العديد من مجالات النشاط البشري - الطائرات وعلوم الصواريخ ، المجال العسكري ، البناء ، وفي الوقت نفسه ، هذا بعيد كل البعد عن مجموعة كاملة من التطبيقات المعدنية.