Сегодня мы поговорим о кошках. Кошки бывают: пушистые, непушистые и лысые. Да ладно, шучу😁.
Электронная почта нашей редакции (да, она у нас есть!) просто забита письмами наших читателей. Они просят рассказать о всем известном элементе, достаточно широко распространённом в природе. Это очень интересный, просто волшебный метал: титан. Дело в том, что все сведения о металле строго засекречены, и в Интернете Вы почти ничего про титан не найдёте. А то, что найдёте, – это ложь, сформированная спецслужбами и рептилоидами. Для чего – Вы поймёте, если внимательно прочитаете эту статью😎.
О магических свойствах титана люди знали с глубокой древности. В Древнем Риме, например, его использовали для изготовления сапёрных лопат, которые входили в амуницию любого легионера. Есть свидетельства, что в Древней Индии титан широко использовался для производства виман, самых первых летательных аппаратов (шутка).
Итак, титан. Это элемент с двадцатью двумя протонами в ядре. И (в неионизированном состоянии) с двадцатью двумя электронами в атоме. В природе встречается 5 стабильных изотопов титана: от 46T до 50T.
Этот элемент, как и скандий, является переходным металлом в «средней зоне» таблицы имени Дмитрия Ивановича Менделеева. Титан находится в ней между металлическими и неметаллическими химическими элементами.
Лучший металл
Однако, в отличие от скандия, титана на Земле невероятно много. Да в каждом человеке, если даже он полная тряпка, есть некоторое количество титана. Если Вы чистите зубы, то каждый день глотаете немножечко титана. Он повсюду. Хотя иногда его не так уж и просто узнать. Вы легко можете определить, содержит ли тот или иной продукт титан. Посмотрите внимательно на его упаковку. Если в составе продукта перечислен компонент Е171 – Вам повезло. Это ничто иное, как диоксид титана.
Титан – девятый по распространённости элемент в земной коре. На его долю приходится около 0,63% её массы. Однако в отличие от других металлов, менее распространённых в природе, чем титан, его никогда не находят в чистом виде. Его обнаруживают лишь в составе горных пород. В разных пропорциях.
Именно поэтому несмотря на то, что мы практически постоянно ходим по титану, человечество долгое время не знало о его существовании. А зря. Потому что это, как уже было сказано выше, поистине волшебный металл. Почти магический.
Первооткрывателем чудо-металла является английский священник Уильям Грегор. Как и почти все остальные священники того времени он имел и «гражданскую» специальность. Грегор был минералогом-любителем. Когда этот человек был назначен священником в графстве Корнуолл, Англия, он почти полностью посвятил всё своё свободное время каталогизации и изучению различных горных пород в этом районе. Священник тщательно анализировал все физические и химические свойства обнаруженных минералов.
Грегор кальцинировал, разлагал и проводил различные реакции с почти любой рудой, до которой могли дотянуться его жаждущие знаний руки. И один из образцов оказался особенно интересен. Это был ильменит, который попал к Грегору в виде черного песка, обнаруженного в ручье в долине Манаккан в 1791 году.
Неудивительно, что в нем Грегор обнаружил окись железа. Это было нормально. Интересно было другое: при кальцинировании появился странный осадок. Это был порошок ослепительной белизны, который учёный правильно идентифицировал как оксид какого-то металла. Однако он так и не смог определить, что это был за металл. Поскольку его свойства не соответствовали свойствам ни одного известного оксида металла.
Англичанин немедленно осознал возможную важность своего открытия. И сообщил о нем Королевскому геологическому обществу Корнуолла. Однако открытие не оказало никого впечатление на его функционеров. И эта история была на какое-то время забыта.
Я назову его титан!
Заново открыл «титан» немецкий химик Мартин Генрих Клапрот в 1795 году. Он ничего не знал о более раннем открытии Грегора. Клапрот обнаружил в венгерском рутиле новый металл и назвал его титаном в честь персонажей греческой мифологии. И это название как нельзя лучше подходит для нашего героя, чудо металла титана.
Когда Клапрот узнал о более раннем открытии Грегора, он запросил образец белого оксида, который нашёл англичанин. И действительно обнаружил в нем тот же металл, который немец обнаружил в рутиле. Таким образом, через несколько лет после его «настоящего» открытия стало ясно, что новый элемент действительно был впервые обнаружен Грегором
Однако название «титан» прижилось.
Более века титан оставался лишь лабораторной диковинкой. Учёные строили из него лесенки и кормушки для своих подопытных мышей, отмечая лёгкость и прочность металла – ни одна мышь, да что там мышь, крыса! не могла оставить на нём отметин своими мощными зубами (шутка).
Но почему титан никак не использовали? Да всё просто. Добывать металл в более или менее чистом виде и в больших количествах тогда было очень сложно. К тому же его характеристики не были известны с большой точностью. И он попросту был никому не нужен. И больше ста лет титан находился в забвении.
Технология получения металлического титана высокой степени чистоты была разработана лишь в 1910 году. Это сделал новозеландец Мэтью Альберт Хантер. Описывать здесь мы её не будем, это скучная химия без взрывов и других эффектных явлений.
Оказалось, что чистый титан – это металл серебристого цвета. И это не кажется чем-то особенным, правда? Однако свойства этого металла оказались весьма необычными. Во-первых, титан долго сохраняет свой внешний вид при комнатной температуре. То есть практически не окисляется на воздухе. В отличие от других металлов с похожим внешним видом, таких как серебро, титан словно неподвластен времени. И, как и золото, обладает необычайной устойчивостью к коррозии. На самом деле более устойчива к кислотам, чем титан, только платина. Однако встречается она в природе гораздо реже. К тому же платина намного дороже и тяжелее титана.
Однако в этом и заключается магическое свойство титана. Поскольку помимо того, что он практически химически инертен, при этом он необычайно лёгкий. Чистый титан имеет прочность, подобную прочности многих сталей. Однако он имеет вдвое меньшую плотность.
Итак, мы имеем чрезвычайно лёгкий металл. При этом стабильный и невосприимчивый к коррозии. Да, это действительно почти мифологический элемент. Практически мифрил! (для тех, кто в теме).
Но всё не так просто
Однако проблема, конечно, есть. Как без неё. Дело в том, что несмотря на то, что технология Хантера позволила получать титан в промышленных масштабах, и несмотря на то, что его очень много в горных породах, процесс извлечения титана очень затратен. Иначе всё вокруг, начиная от детских качелей до урн возле «Пятёрочки» давным-давно было бы сделано из титана. Но не только поэтому.
У титана есть и ещё одна интересная «фишка». Как уже отмечалось выше, при комнатной температуре металл практически не реагирует с кислородом воздуха. В отличие от многих других металлов. И если температура поднимается до определённого уровня, окисляется только его поверхность, образуя при этом очень тонкую патину, защищающую внутреннюю часть от окисления. Однако примерно при 800 °С (и даже при более низкой температуре, если концентрация кислорода высока) титан начинает бурно окисляться. То есть, по сути, просто гореть!
Гореть и никаких гвоздей!
Но нет, не это делает титан уникальным. А то, что его температура плавления составляет около 1600 °C. Что выше температуры горения!
Другими словами, в отличие от, скажем, железа, Вы, к большому сожалению, никогда не сможете использовать обычную кузницу, чтобы расплавить титан. И сделать из него меч. (Если Вы, конечно, не житель другого мира, где атмосфера состоит из какого-нибудь инертного газа). Потому что, когда Вы нагреете титан для того, чтобы его расплавить, задолго до того, как он станет достаточно горячим для этого, он просто сгорит!
На практике титан приходится плавить в специальных вакуумных камерах. Или в атмосфере, состоящей из инертного газа. Что тоже добавляет стоимости продукции из титана.
Однако, несмотря на все трудности, связанные с добычей и применением титана, сегодня он широко используется. Поскольку все его плюсы перевешивают все его минусы.
Ежегодное мировое производство титана составляет более 5-7 миллионов тонн! 95 процентов металла добывается в составе оксида титана TiO2.
Некоторые другие соединения титана, хотя и не такие распространённые, как TiO2, тоже обладают очень интересными свойствами. Например, нитрид титана (TiN) имеет красивый золотистый цвет и исключительную твёрдость. почти такую же твёрдость, как сапфир (9,0 по шкале Мооса). Поэтому его иногда используют для покрытия поверхностей пил, буров и свёрл.
Первым делом – самолёты
Однако основное применение титан нашёл в аэрокосмической промышленности. Почти две трети металлического титана, используемого в промышленности, идёт на создание компонентов самолётов, вертолётов и ракет. Его применяют либо в составе некоторых сталей, либо в сплавах с алюминием, ванадием и другими металлами. Причина такого похода весьма прозаична, и озвучивалась выше: прочность и лёгкость. Такие качества прекрасно подходят для создания летательных аппаратов. Гигантский самолёт «Airbus 380», например, содержит почти 150 тонн титана!
Устойчивость титана к коррозии в солёной воде делает его в этом отношении почти непревзойдённым материалом в морском деле. Начиная с 1960-х годов Советский Союз начал строить атомные подводные лодки из титановых сплавов. И это давало этим судам значительное технологическое преимущество перед конкурентами. Лёгкие, быстроходные подводные лодки, с более тонким и лёгким корпусом, чем у потенциальных противников, вызывали у последних панику и неконтролируемое желание сдаться (шутка).
Титан также используется, хотя и в гораздо меньших количествах, в быту. Из него делают велосипеды, автомобили, лопаты для дачи, литые диски и всякую другую мелочёвку. Почти все, что можно сделать из «обычной» стали, можно сделать из титановых сплавов. Которые делают любое изделие просто… лучше!
Однако есть ещё один нюанс. Лёгкий, прочный, устойчивый к коррозии и такой прекрасный титан ещё и… нетоксичен! И не отторгается нашим организмом! Да, вы уже догадались, это исключительно качественный компонент хирургических инструментов. Из титана делают также протезы, зубные имплантаты и многое другое.
Люди очень любят титан. Ведь он олицетворяет собой технологические и научные достижения человечества. Символизирует триумф нашей изобретательности в адаптации к окружающей среде. И иногда просто титанической изобретательности! (простите за каламбур).
Да здравствует титан! Это лучший металл на Вселенной.