"Titan među metalima": Kako je nastao titanijum i zbog čega se skriva u napretku tehnologije?
Pogledate li bilo koji savremeni izvor, na primjer hrvatski Tehnički leksikon iz 2007. godine, pod pojmom "laki metal"“ moći ćete pročitati da su to "metali manje gustoće od 5 g/cm3" ili nešto tome slično.
No, ako pogledate izvore iz pedesetih ili šezdesetih godina prošloga stoljeća, iznenadit ćete se kad otkrijete da je granica između lakih i teških metala postavljena na gustoću od 3,5 g/cm3, iako – kako kažu – ima prijedloga da se ta granica pomakne na 3,8 ili, zaokruženo, na 4 g/cm3.
Konvencije su konvencije, a gledajući očima hemičara nema jasne razlike između lakih i teških metala, a nije ni jasno gdje bi je zapravo trebalo postaviti. To se ističe zato što se gustoća metala kreće u rasponu od 0,53 (litij) do 22,61 g/cm3 (osmij): kvadratni centimetar osmija 43 puta je teži od kvadratnog centimetra litija.
Predstavljamo grupu C Mundijala: Veliki favoriti i potpuni autsajderi u reprizi 1998. godine
Konvencije su konvencije, ali iza konvencija nešto se skriva, a ovdje se skriva napredak tehnologije, tačnije ulazak novih metala u okrilje metalurgije. Bolje bi bilo reći jednog metala, a taj se metal zove titanij, piše Bug.hr.
Lako ćemo ga pronaći u periodnom sistemu, nalazi se odmah poslije skandija, koji je također (po novom) laki metal. Gustoća mu je 4,54 g/cm3, a tačka topljenja 1660 °CC, dakle nešto više od tačke topljenja željeza (1535 °C).
Nova terapija protiv raka dala neviđene rezultate: "Ovaj tretman mogao bi pomoći hiljadama"
Ono što ga čini zanimljivim metalurzima je da se čvrtoćom može mjeriti s čelikom unatoč maloj gustoći, pa je dušu dao za izradu alpinističkih klinova i drugih predmeta koji moraju biti i laki i čvrsti. Uz to bolje podnosi visoku temperaturu od aluminija: mehanička mu se svojstva bitno ne mijenjaju do 500 °C, a njegovih legura do 650 °C, dok čvrstoća aluminijevih legura naglo pada nakon 300 °C. To ga čini najboljim metalom za izradu aviona i raketa. Titanij je usto otporan prema koroziji, pa je stoga našao primjenu u izradi podmorskih plovila te uređaja u hemijskoj industriji. Stoga je titanij zaista "Titan među metalima" – ali njegovo otkriće sve je prije bilo nego titansko, herojsko, junačko.
Zapravo se i ne može reći ko ga je otkrio: Englez William Gregor, Nijemac Matin Heinrich Klaproth ili pak Šveđanin Jöns Jakob Berzelius.
Prvom pripada prvenstvo po vremenu jer je prvi, 1791. godine, dobio bijeli prah oksida novog hemijskog elementa, razlučujući mineral ilmenit, FeTiO3, što ga je pronašao kod Manaccana u Cornwallu te mu dao ime manakanit (manaccanite).
Klaproth je pak, ne znajući za Gregorovo otkriće, otkrio oksid nepoznatog elementa u mineralu rutilu, TiO2, dao novom hemijskom elementu ime titanij (titanium) po mitskom Titanu, baš kao što je uraniju dao ime po mitskom Uranu (tada je antika bila naročito u modi). To se dogodilo 1795. godine.
No tek je poslije tri decenije, 1825. godine Berzeliusu pošlo za rukom da iz kalijeva heksafluorotitanata(IV), K2[TiF6], u reakciji s natrijem izdvoji novi element. Titanijev dioksid, TiO2, ne dade se naime reducirati ugljikom (poput željeznih ili bakrenih ruda) ili, točnije, može se reducirati, ali se odmah potom spaja s njime u karbid, TiC.
Lansirana najveća i najmoćnija raketa u historiji: "Pogodak za čovječanstvo"
Tim je putem ipak pošao francuski hemičar Henri Moissan koji je 1895. godine u svojoj električnoj lučnoj peći (po kojoj se proslavio) reducirao titanijev dioksid ugljenom, a potom ga dvaput rafinirao. Unatoč tome njegov je pripravak još uvijek sadržavao 2 % nečistoća zbog kojih je titanij bio krut, pa stoga neupotrebljiv u metalurgiji.
Čitavo je stoljeće proteklo u pokušaju hemičara da redukcijom titanijevih spojeva naprave titanij u čistom stanju. Početkom 20. stoljeća, 1910. godine američki hemičar Matthew A. Hunter reducira titanijev klorid, TiCl4, natrijem pri visokom pritisku i temperaturi (700 – 800 °C).
Godine 1932. William Justin Kroll to čine upotrebom kalcija da bi 1940. godine postupak bio poboljšan zamjenom kalcija natrijem ili, još bolje, magnezijem. Time je problem proizvodnje titanija riješen (Krollov postupak). Titanij je dobiven u tako čistom stanju da se mogao primijeniti u metalurgiji.
Ipak, još su 1925. godine – tačno stotinu godina nakon što je Berzelius pripremio titanij u elementarnom stanju – Nizozemci Ankel Eduard van Arkel i Jan Hendrik de Boer dobili čisti titanij, ali na skup način (Arkel-Boerov postupak). Riječ je tome da se mnogi metali pri nižoj temperaturi spajaju s jodom u hlapljive jodide koji se pri višoj temperaturi razlažu na metal i jod. Tako se metal sa zagrijane oplate seli na užarenu žicu na kojoj se taloži u pročišćenom stanju. Na reakcijama koje prate postupak dvojice nizozemskih hemičara temelje se i trajne sijalice na automobilima, tzv. "halogenke". Kod njih također dolazi do raspada halogenida (jodida ili bromida) na žarnoj niti, ali ne radi njihove rafinacije nego radi njezinog ojačanja – jer sav volfram koji sa žarne niti ispari, spaja se s parama joda ili broma te se u obliku volframovih halogenida vraća na žicu.
No, uprkos napretku hemijske tehnologije tek se pedesetih i šezdesetih godina prošloga stoljeća počeo proizvoditi titanij u većim količinama.
Misterija koja zbunjuje naučnike: Šta se dogodilo u Europi prije 5000 godina?
I tako je, eto, titanij postao novi laki metal, koji i nije tako lak, jer po gustoći (4,5 g/cm3) leži između aluminija (2,7 g/cm3) i željeza (7,9 g/cm3). No više od titanija u naš je život ušao njegov oksid, TiO2, koji se prodaje pod imenom "titanovo bjelilo". Taj je oksid zamijenio vrlo otrovno olovno bjelilo, a o njegovoj se neotrovnosti ne može reći više nego navesti slučaj čovjeka koji se htio otrovati bijelim prahom titanijeva oksida: pojeo ga je pola kilograma – i ostao živ. Stoga ga se ne trebate bojati u pasti za zube niti se brinuti zbog titanija u umjetnim zubima. Od titanija nema boljeg metala u hirurgiji.
Ako je titanij čudesan metal njegov je oksid još čudesniji. TiO2 je naime fotokatalizator, on potiče hemijske reakcije djelovanjem svjetlosti. Naročito su zanimljivi pokušaji da se prozorsko staklo prekrije sitnim česticama titanijeva dioksida koje bi, djelovanjem Sunčeve svjetlosti, oksidirale organske spojeve – i tako uklanjale nečistoću s prozora. Važniji su međutim peksperimenti u kojima se TiO2 iskorištava za razlaganje vode Sunčevim zrakama na kisik i vodik.
Radiosarajevo.ba pratite putem aplikacije za Android | iOS i društvenih mreža Twitter | Facebook | Instagram, kao i putem našeg Viber Chata.
/ Najčitanije
/ Komentari
/ Povezano
/ Najnovije
