Rozdíl mezi wolframem a titanem
Share
Wolfram
Názvosloví, původ a objev
Wolfram pochází ze Švédska Tung Sten, nebo „těžký kámen“. To je reprezentováno symbolem W, jak to je známé v mnoha evropských zemích jako Wolfram. Toto pochází z němčiny pro „vlčí pěnu“, jak si časní cínoví horníci všimli, že minerál, kterému říkali wolframit, snížil výtěžek cínu, když byl přítomen v cínové rudě, takže se zdálo, že se cín spotřebovává jako vlk pohlcující ovce. [i]
V roce 1779 Peter Woulfe zkoumal Sheelite ze Švédska a zjistil, že obsahuje nový kov. O dva roky později snížil Carl Wilhelm Scheele z tohoto minerálu kyselinu wolframovou a izoloval kyselý bílý oxid. O další dva roky později izolovali Juan a Fausto Elhuyar ve španělské Vergara stejný oxid kovu ze stejné kyseliny redukované z wolframitu. Zahřívali oxid kovu uhlíkem a redukovali jej na kov wolframu.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Wolfram je lesklý, stříbřitě bílý kov a má atomové číslo 74 v periodické tabulce prvků a standardní atomovou hmotnost (Ar) z 183,84. [ii]
Má nejvyšší bod tání všech prvků, extrémně vysokou hustotu a je velmi tvrdý a stabilní. Má nejnižší tlak par, nejnižší koeficient tepelné roztažnosti a nejvyšší pevnost v tahu všech kovů. Tyto vlastnosti jsou způsobeny silnými kovalentními vazbami mezi atomy wolframu tvořenými 5d elektrony. Atomy tvoří kubickou krystalickou strukturu zaměřenou na tělo.
Wolfram je také vodivý, relativně chemicky inertní, hypoalergenní a má vlastnosti stínění proti záření. Nejčistší forma wolframu je snadno kujná a zpracovává se kováním, vytlačováním, tažením a slinováním. Vytlačování a tažení zahrnuje vytlačování a tažení horkého wolframu přes „matrici“ (formu), zatímco slinování je smíchání wolframového prášku s jinými práškovými kovy za účelem výroby slitiny.
Komerční využití
Slitiny wolframu jsou extrémně tvrdé, jako je karbid wolframu, který se kombinuje s keramikou a vytváří „vysokorychlostní ocel“ - používá se k výrobě vrtáků, nožů a řezných, řezacích a frézovacích nástrojů. Používají se v kovoprůmyslu, těžebním, dřevozpracujícím, stavebním a ropném průmyslu a představují 60% komerčního využití wolframu.
Wolfram se používá v topných tělesech a vysokoteplotních pecích. To je také nalezené v předřadníku v letadle ocasy, jachty kýly a závodní auta, stejně jako váhy a munice.
Volfrámy vápníku a hořčíku byly kdysi běžně používány pro vlákna v žárovkách, ale jsou považovány za energeticky neefektivní. Slitina wolframu se však používá v nízkoteplotních supravodivých obvodech.
Křišťálové wolframany se používají v jaderné fyzice a nukleární medicíně, rentgenových a katodových trubicích, elektrodách pro obloukové svařování a elektronových mikroskopech. Oxid wolframu se používá v katalyzátorech, jako je katalyzátor používaný v elektrárnách na uhlí. Další wolframové soli se používají v chemickém a solárním průmyslu.
Některé slitiny se používají jako bižuterie, zatímco je známo, že tvoří permanentní magnety a některé superslitiny se používají jako povlaky odolné proti opotřebení.
Wolfram je nejtěžší kov, který má biologickou roli, ale pouze v bakteriích a archaea. Používá se enzymem, který redukuje karboxylové kyseliny na aldehydy. [iii]
Titan
Názvosloví, původ a objev
Titan je odvozen od slova „Titans“, synů bohyně Země v řecké mytologii. Ctihodný William Gregor, amatérský geolog, si všiml, že černý písek potokem v Cornwallu, 1791, byl přitahován magnetem. Analyzoval to a zjistil, že písek obsahoval oxid železa (vysvětlující magnetismus), stejně jako minerál známý jako menachanit, který odvodil, byl vyroben z neznámého bílého oxidu kovu. Toto hlásil Královské geologické společnosti v Cornwallu.
V roce 1795 pruský vědec Martin Heinrich Klaproth z Boiniku prozkoumal rudou rudu zvanou Schörl z Maďarska a pojmenoval prvek neznámého oxidu, který obsahuje, titanu. Potvrdil také přítomnost titanu v menachanitu.
Sloučenina TiO2 je minerál známý jako rutil. Titan také se vyskytuje v minerálech ilmenite a sphen, nalezený hlavně v vyvřelých horninách a sedimentech od nich odvozených, ale být také distribuován skrz litosféru Země.
Čistý titan byl poprvé vyroben Matthewem A. Hunterem v roce 1910 v Rensselaer Polytechnic Institute zahříváním chloridu titaničitého (produkovaného zahříváním oxidu titaničitého chlorem nebo sírou) a kovem sodíku v čem je dnes známo jako Hunterův proces. William Justin Kroll poté v roce 1932 redukoval chlorid titaničitý vápníkem a později tento proces rafinoval pomocí hořčíku a sodíku. To umožnilo použití titanu mimo laboratoř a to, co se dnes nazývá Krollův proces, se dodnes používá komerčně.
Titan velmi vysoké čistoty byl produkován v malých množstvích Antonem Eduardem van Arkelem a Janem Hendrikem de Boerem v procesu jodidu nebo krystalové tyčinky v roce 1925 reakcí titanu s jodem a separací par vytvořených přes horké vlákno. [Iv]
Fyzikální a chemické vlastnosti
Titan je tvrdý, lesklý stříbřitě bílý kov představovaný symbolem Ti na periodické tabulce. Má atomové číslo 22 a standardní atomovou hmotnost (Ar) z 47,867. Atomy tvoří hexagonální těsně nabitou krystalovou strukturu, která vede k tomu, že kov je stejně silný jako ocel, ale mnohem méně hustý. Titan má ve skutečnosti nejvyšší poměr pevnosti k hustotě všech kovů.
Titan je tažný v prostředí bez kyslíku a díky své relativně vysoké teplotě tání vydrží extrémní teploty. Je nemagnetický a má nízkou elektrickou a tepelnou vodivost.
Kov je odolný vůči korozi v mořské vodě, kyselé vodě a chlóru, stejně jako dobrý odrazný prvek infračerveného záření. Jako fotokatalyzátor uvolňuje elektrony v přítomnosti světla, které reagují s molekulami za vzniku volných radikálů, které ničí bakterie. [proti]
Titan se dobře spojuje s kostí a je netoxický, ačkoli jemný oxid titaničitý je podezření na karcinogen. Zirkonium, nejčastější izotop titanu, má mnoho různých chemických a fyzikálních vlastností.
Komerční využití
Titan se nejčastěji používá ve formě oxidu titaničitého, který je hlavní složkou jasně bílého pigmentu, který se nachází v barvách, plastech, emailech, papíru, zubní pastě a potravinářské přídatné látce E171, která bělí cukrářské výrobky, sýry a polevy. Sloučeniny titanu jsou součástí opalovacích krémů a kouřových clon, používají se v pyrotechnice a zlepšují viditelnost ve slunečních observatořích. [vi]
Titan se také používá v chemickém a petrochemickém průmyslu a při vývoji lithiových baterií. Některé sloučeniny titanu tvoří katalytické složky, například ty, které se používají při výrobě polypropylenu.
Titan je známý pro použití ve sportovním vybavení, jako jsou tenisové rakety, golfové hole a rámy kol a elektronická zařízení, jako jsou mobilní telefony a notebooky. Jeho chirurgické aplikace zahrnují použití v ortopedických implantátech a lékařských protézách.
Když je slitina hliníku, molybdenu, železa nebo vanadu, používá se k potahování řezných nástrojů a ochranných nátěrů nebo dokonce v klenotnictví nebo jako dekorativní povrch. TiO2 nátěry na skleněných nebo obkladových plochách mohou omezit infekce v nemocnicích, zabránit zamlžení bočních zrcátek v motorových vozidlech a omezit hromadění nečistot na budovách, chodníky a silnicích.
Titan tvoří důležitou součást struktur vystavených mořské vodě, jako jsou odsolovací zařízení, lodní a ponorkové trupy a vrtulové hřídele, jakož i potrubí kondenzátorů elektrárny. K dalším účelům patří výroba součástí pro letecký a dopravní průmysl a armádu, jako jsou letadla, kosmické lodě, rakety, pancéřování, motory a hydraulické systémy. Probíhá výzkum s cílem určit vhodnost titanu jako materiálu pro skladování jaderného odpadu. iv
Klíčové rozdíly mezi wolframem a titanem
- Wolfram pochází z minerálů scheelitu a wolframitu. Titan se nachází v minerálech ilmenite, rutile a sphene.
- Wolfram se vyrábí redukcí kyseliny wolframové z minerálu, izolací oxidu kovu a jeho redukcí na kov zahříváním uhlíkem. Titan se vyrábí formováním chloridu titaničitého pomocí chloridů nebo síranů a zahříváním hořčíkem a sodíkem.
- Wolfram je číslo 74 v periodické tabulce, s relativní atomovou hmotností 84. Titan je číslo 22, s relativní atomovou hmotností 47,867.
- Atomy wolframu tvoří kubickou krystalickou strukturu zaměřenou na tělo. Atomy titanu tvoří hexagonální těsně nabitou krystalovou strukturu.
- Wolfram je extrémně silný, tvrdý a hustý. Titan je velmi silný a tvrdý a má mnohem nižší hustotu.
- Wolfram je mírně magnetický a elektricky vodivý. Titan je nemagnetický a méně elektricky vodivý.
- Wolfram není tak odolný vůči korozi ve slané vodě jako titan a není fotokatalyzátorem jako je titan.
- Wolfram má biologickou roli, ale titan ne.
- Wolfram je tvárný ve své nejčistší formě. Titan je tažný v prostředí bez kyslíku.
Wolfram se používá v topných tělesech, vahách, nízkoteplotních supravodivých obvodech a má uplatnění v jaderné fyzice a elektronových emisních zařízeních. Titan se používá v bílých pigmentech, sportovním vybavení, chirurgických implantátech a mořských strukturách.
