Fakta Om Titanium

{h1}

Egenskaber, anvendelser og kilder til elementet titanium.

Er der noget element, der minder om begrebet styrke som titanium? Navngivet efter Titanerne, Græskens Guds Guder, vises det 22. element i det Periodiske Tabel i flyvefly og lacrosse-pinde, body piercings og medicinsk udstyr og endog solcreme.

Titanium modstår korrosion og er særlig stærk og letvægt. Det er så stærkt som stål, men kun 45 procent vægten, ifølge Los Alamos National Laboratory. Og det er dobbelt så stærkt som aluminium, men kun 60 procent tungere.

Bare fakta

  • Atomnummer (antal protoner i kernen): 22
  • Atomisk symbol (på elementets periodiske tabel): Ti
  • Atomvægt (gennemsnitsmasse af atom): 47.867
  • Tæthed: 4,5 gram pr. Kubikcentimeter
  • Fase ved stuetemperatur: Fast
  • Smeltepunkt: 3,034,4 grader Fahrenheit (1.668 grader Celsius)
  • Kogepunkt: 5,948,6 F (3,287 C)
  • Antal isotoper: 18; fem er stabile
  • Mest almindelige isotoper: Titanium-46, Titanium-47, Titanium-48, Titanium-49 og Titanium-50

Superhero element

For et element med supermagter har titanium en passende oprindelseshistorie: Den er smedet i dybden af ​​supernovaer eller sammenfaldende stjerner. En undersøgelse fra 2012 af en bestemt døende stjerne Supernova 1987A viste, at en enkelt supernova kan skabe 100 jordarter værd titanium-44, en radioaktiv isotop af titanium, efter masse.

Titanium er det niende rigeste metal i jordskorpen, ifølge Chemicool, men det blev ikke opdaget før 1791. Engelsk amatørgeolog Rev. William Gregor opdagede noget sort metallisk sand i en bæk seng, analyserede det og opdagede det at være en blanding af magnetit, en fælles form for jernoxid og et nyt metal. Gregor kaldte det manaccanit til sognet, hvor han havde opdaget sandet.

Fire år senere studerede en tysk forsker ved navn Martin Heinrich Klaproth en malm fra Ungarn, da han indså, at det indeholdt et aldrig tidligere beskrevet kemisk element. Han kaldte det titanium og bekræftede senere at Gregor's manaccanite indeholdt titanium også.

Den første person til at destillere titan i sin rene form var M.A. Hunter, en medarbejder hos General Electric, ifølge Royal Society of Chemistry (RSC). Det var først i 1930'erne, at William J. Kroll opfandt en proces, der gjorde det muligt at udvinde titanium i industriel skala. Den såkaldte Kroll-proces behandler først titanoxidmalm med klor, der producerer titanchlorid. Dernæst blandes magnesium eller natrium med titanchloridet i argongas (hvilket betyder at ilt i proceduren ville være ret eksplosivt, da titanium er yderst reaktivt over for oxygen ifølge RSC). Under temperaturer på 2.192 F (1200 C) reducerer magnesium eller natrium titanchloridet til ren titan. Denne proces er ca. 10.000 gange mindre effektiv, da processen bruges til at fremstille jern, ifølge RSC, som hjælper med at forklare, hvorfor titanium er det dyrere metal.

Titanium er et overgangsmetal, hvilket betyder, at det kan danne bindinger ved hjælp af elektroner fra mere end et af dets skaller eller energiniveauer. Den deler denne funktion med andre overgangsmetaller, herunder guld, kobber og kviksølv.

Der kan man bare se?

  • Næsten hver igennemgangssten - sten dannet af størkning af smeltet sten - indeholder titan ifølge RSC.
  • En Boeing 737 Dreamliner er lavet af 15 procent titanium, ifølge firmaet.
  • Titanium kører rundt på planeten lige nu: Den Internationale Rumstation (ISS) har en række titandele, herunder rør, ifølge NASA. Rosetta-projektet, et forsknings- og arkiveringsfirma med det formål at bevare menneskelige sprog og tanke, har også fløjet et ætset stykke rent titanium uden for ISS for at se, hvordan det står op for stråling og det hårde miljø i rummet.
  • Jorden er ikke det eneste sted at finde titanium. I 2011 afslørede et satellitkort over månens overflade kluster af titanium-rige sten. Disse klipper indeholdt ofte op til 10 procent titanium sammenlignet med de 1 procent eller deraf, der typisk ses i jordens sten.
  • Titanium kan bruges som råmateriale i 3D-udskrivning. I 2013 trykte forskere ved Australiens Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization 3D et par letvægts titanium hestesko til raceheste. Skoene var en stilfuld hot pink.

Titandioxid

Titandioxid (TiO2), også kaldet titanium (IV) oxid eller titanoxid, er det naturligt forekommende oxid af titan. Et hvidt pigment, titandioxid anvendes i maling (som titanium hvid eller pigment hvid 6) og solcreme på grund af dets evne til at bryde lys og absorbere ultraviolette stråler. Ifølge den amerikanske geologiske undersøgelse omdannes 95 procent titaniumminer til titandioxidpigmenter, hvor de resterende 5 procent går ind i fremstillingskemikalier, metal, carbider og overtræk.

Titandioxid anvendes også almindeligvis i medicin, kosmetik og tandpasta og bruges i stigende grad som et fødevaretilsætningsstof (som E171) til at blanke produkter eller gøre dem mere uigennemsigtige. Nogle af de mere almindelige fødevarer med tilsat E171 omfatter frosting, tyggegummi, marshmallows og kosttilskud.

Der er ingen begrænsninger for brugen af ​​titandioxid i fødevarer. En ny undersøgelse af mus, offentliggjort i tidsskriftet Gut, viser imidlertid, at titandioxidpartikler kan være meget skadelige for tarmene hos dem med visse inflammatoriske tarmsygdomme.

Forskere ved Zürichs universitet i Schweiz fandt, at når tarmceller absorberer titandioxidpartikler, blev tarmslimhinden hos mus, der havde kolitis, blevet betændt og beskadiget, ifølge undersøgelsens nyhedsfrigivelse.

Inflammatoriske tarmsygdomme som Crohns sygdom og ulcerøs colitis har været stigende i vestlige lande i mange år. Disse forhold karakteriseres af en ekstrem autoimmun reaktion på tarmfloraen. Flere faktorer spiller en rolle i udviklingen af ​​sygdommen, herunder genetik og miljømæssige udløsere som livsstil og ernæring. Nu har de schweiziske forskere fundet ud af, at titandioxid nanopartikler, der ofte findes i tandpasta og mange fødevarer, kan forværre denne inflammatoriske reaktion i endnu større grad.

Derudover kan højere koncentrationer af titandioxidpartikler findes i blodet hos patienter med ulcerøs colitis. Det betyder, at disse partikler kan absorberes fra fødevarer under visse sygdomsforhold, forklarer forskerne i pressemeddelelsen.

Selv om resultaterne ikke er blevet bekræftet hos mennesker, foreslår forskerne, at patienter med colitis bør undgå at indtage titandioxidpartikler.

Titanium er et let og stærkt metal, der ofte bruges i maskiner, redskaber, sportsudstyr og smykker.

Titanium er et let og stærkt metal, der ofte bruges i maskiner, redskaber, sportsudstyr og smykker.

Kredit: Christian Lagerek Shutterstock

Nuværende forskning

Titandioxid havde en svimlende række funktioner i tech verden fra solcelle applikationer til biokompatible sensorer, siger Jay Narayan, en materialforsker ved North Carolina State University.

I 2012 rapporterede Narayan og hans kolleger en måde at "tune" titandioxid på og tilpasse det til bestemte applikationer. Dette materiale kommer i to krystallinske strukturer, kaldet "rutile" og "anatase", som hver har sine egne egenskaber og funktioner. Normalt synes titandioxid at være i anatasefasen under 932 F (500 C) og transformerer til rutilfasen ved varmere temperaturer.

Ved at dyrke titandioxid krystal-ved-krystal og forene dem på en skabelon lavet af titantrioxid, var Narayan og hans kolleger i stand til at indstille materialets fase som enten rutil eller anatase ved stuetemperatur, rapporterede de i juni 2012 i tidsskriftet Applied Fysik Letters. I et endnu større spring kunne forskerne integrere denne titandioxid i computerchips.

"Titaniumoxid er også et meget godt sensormateriale, så hvis det er integreret med en computerchip, virker det som en smart sensor," fortæller Narayan til WordsSideKick.com. Da sensoren er en del af chippen, kan enheden reagere hurtigere og mere effektivt, end hvis sensoren var adskilt og skulle være fastforbundet til computerdelen af ​​enheden.

At få produktet til markedet vil kræve produktionsomkostningerne at komme ned, sagde Narayan, men det "tunable" titandioxid har også andet løfte. Ved at zapping materialet med kraftige laserimpulser kan forskere oprette små defekter, der kaldes iltløsninger, hvor materialet mangler iltmolekyler. Materialet kan så bruges til at opdele vand (H2O) ved at stjæle iltet og efterlade hydrogen, der så kan bruges til at fremstille hydrogenbrændstof.

"Dette er en billig energikilde - og ren," sagde Narayan. Nye fremstillings- og ingeniørmetoder udvider titanens anvendelser. Office of Naval Research meddelte i 2012, at en ny metode til svejsning titanium ville blive brugt til at producere en fuld størrelse skibskrog; konstruktionen er et gennembrud, ifølge marinen, fordi titanium typisk er for dyrt og vanskeligt at fremstille til skibsbygning. Den nye metode, kaldet friktionsrørssvejsning, anvender en roterende metalstift til dels at smelte kanterne af to stykker titanium sammen.

I medicin bruges titaniumimplantater til at erstatte eller stabilisere brudt knogle. Små titaniumimplantater bruges til at forbedre hørelsen hos mennesker med nogle typer døvhed. En skruetignende titanium stang er boret i kraniet bag øret og fastgjort til en ekstern lydbehandlingsenhed. Den eksterne enhed opfanger lyde og overfører vibrationen gennem titaniumimplantatet til det indre øre og omgå eventuelle problemer i mellemøret.

I 2010 annoncerede forskere udviklingen af ​​"Tifoam" en struktur af polyurethanskum mættet med titaniumpulver. Den porøse struktur efterligner menneskelig knogle og gør det muligt for menneskelige knogleceller at trænge ind og meldes med implantatet, som personen helbreder, ifølge en 2013-undersøgelse af materialet i tidsskriftet Acta Biomaterialia.

Yderligere rapportering fra Traci Pedersen, WordsSideKick.com bidragyder.

Følg Stephanie Pappas på TwitterGoogle+. Følg os @wordssidekick, Facebook & Google+.

Yderligere ressourcer

  • Lær mere titanium fakta fra Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab).
  • U.S. Geological Survey giver masser af statistik og information om titanium.
  • Find flere fakta om titanium på Royal Society of Chemistry.


Video Supplement: WR 250f 09 with FMF megabomb, FMF 4.1 titanium.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com