是否有任何元素讓人想起像鈦一樣的力量概念?以希臘神話神靈泰坦命名,周期表上的第22個元素出現在客機和曲棍球棒,身體穿孔和醫療設備甚至防曬霜中。 

pt电子游戏讲解技巧 www.ofykq.icu 鈦耐腐蝕,特別堅固輕便。據洛斯阿拉莫斯國家實驗室稱,它與鋼鐵一樣堅固,但重量僅為45%  。它的強度是鋁的兩倍,但重量只有60%。 

只是事實

  • 原子序數(原子核中的質子數):22
  • 原子符號(在元素周期表上):Ti
  • 原子量(原子的平均質量):47.867
  • 密度:每立方厘米4.5克
  • 室溫下的相:固體
  • 熔點:3,034.4華氏度(1,668攝氏度)
  • 沸點:5,948.6 F(3,287 C)
  • 同位素數:18
  • 最常見的同位素:鈦-46,鈦-47,鈦-48,鈦-49和鈦-50

超級英雄元素

鈦有一個合適的起源故事:它是在超新星或坍縮的恒星深處鍛造而成。2012年對一顆特殊垂死恒星Supernova 1987A進行的一項研究發現,單個超新星可以制造出100顆地球價值的鈦-44,這是一種鈦質放射性同位素。

體積0%
 

根據Chemicool的說法,鈦是地殼中第九豐富的金屬,但它直到1791年才被發現。英國業余地質學家威廉·格雷戈爾牧師在河床上發現了一些黑色的金屬沙子,對其進行了分析并發現它是一個磁鐵礦,一種常見形式的氧化鐵和一種新金屬的混合物。格雷戈爾把它稱為manaccanite,用于他發現沙子的教區。

四年后,一位名叫Martin Heinrich Klaproth的德國科學家正在研究一種來自匈牙利的礦石,當時他意識到它含有一種前所未有的化學元素。他稱之為鈦,后來證實Gregor的manaccanite也含有鈦。

根據英國皇家化學學會(RSC)的說法,第一個將鈦提煉成純凈形式的人是通用電氣的員工MA Hunter 。然而,直到20世紀30年代,William J. Kroll才發明了一種工藝,可以在工業規模上提取鈦。所謂的Kroll工藝首先用氯處理氧化鈦礦石,生成氯化鈦。接下來,鎂或鈉與氯化鈦在氬氣中混合(考慮到鈦對氧氣具有高反應性,允許氧氣進入程序會非常具有爆炸性。,根據RSC)。在2,192°F(1,200℃)的溫度下,鎂或鈉將氯化鈦還原為純鈦。根據RSC,這個過程的效率比用于制造鐵的過程低約10,000倍,這有助于解釋為什么鈦是更昂貴的金屬。

鈦是一種過渡金屬,意味著它可以利用來自一個以上殼體的電子或能級形成鍵。它與其他過渡金屬共享此特征,包括金,銅和汞。

誰知道?

  • 據RSC稱,幾乎所有火成巖 - 由熔巖凝固形成的巖石 - 都含有鈦。
  • 據該公司稱,波音737夢想飛機由15%的鈦制成。
  • 鈦正在繞行星運行:根據美國國家航空航天局的說法,國際空間站(ISS)有許多鈦部件,包括管道。Rosetta項目是一項旨在?;と死嚶镅院退枷氳難芯亢痛嫻迪钅?,它還在國際空間站外飛行了一塊蝕刻的純鈦,以了解它如何抵抗輻射和惡劣的太空環境。
  • 地球不是唯一找到鈦的地方。2011年,月球表面的衛星地圖顯示出富含鈦的巖石簇。這些巖石通常含有高達10%的鈦,而地球巖石中常見的含量為1%左右。
  • 鈦可用作3D打印的原材料。2013年,澳大利亞聯邦科學與工業研究組織的研究人員為賽馬3D打印了一對輕質鈦馬蹄鐵。這雙鞋是時尚的粉紅色。

二氧化鈦

二氧化鈦(TiO 2),也稱為氧化鈦(IV)或二氧化鈦,是天然存在的鈦氧化物。白色顏料,二氧化鈦用于涂料(如鈦白或顏料白6)和防曬劑,因為它能夠折射光線并吸收紫外線。 根據美國地質調查局,95%的鈦礦開采成為二氧化鈦顏料,其余5%用于制造化學品,金屬,碳化物和涂料。 

二氧化鈦也常用于醫藥,化妝品和牙膏中,并越來越多地用作食品添加劑(如E171),以使產品變白或使其看起來更不透明。一些添加了E171的更常見的食品包括糖霜,口香糖,棉花糖和補品。

二氧化鈦在食品中的使用沒有限制。然而,發表在Gut雜志上的一項關于小鼠的新研究  表明,二氧化鈦顆??贍芏閱承┭字⑿猿Σ』頰叩某Φ澇斐煞淺4蟮納撕?。

在瑞士蘇黎世大學的研究人員發現,當腸細胞吸收的二氧化鈦顆粒,即有結腸炎小鼠腸黏膜發炎變得和損壞,根據  研究新聞發布。

多年來,西方國家的炎癥性腸病如克羅恩病和潰瘍性結腸炎一直在上升。這些病癥的特征在于對腸道菌群的極端自身免疫反應。有幾個因素在疾病的發展中起作用,包括遺傳和環境觸發因素,如生活方式和營養。現在,瑞士研究人員發現,牙膏和許多食品中常見的二氧化鈦納米粒子可以在更大程度上加劇這種炎癥反應。

此外,在潰瘍性結腸炎患者的血液中可以發現更高濃度的二氧化鈦顆粒。研究人員在新聞發布會上解釋說,這意味著這些顆??梢栽諛承┘膊√跫麓郵澄鎦形?。

盡管尚未在人類中證實這一發現,但研究人員認為結腸炎患者應避免攝入二氧化鈦顆粒。 

目前的研究

北卡羅來納州立大學材料科學家Jay Narayan說,二氧化鈦在技術領域具有令人眼花繚亂的功能,從太陽能電池應用到生物相容性傳感器。

2012年,納拉揚和他的同事報告了一種“調整”二氧化鈦的方法,為特定應用定制二氧化鈦。這種材料有兩種結晶結構,稱為“金紅石”和“銳鈦礦”,每種結構都有自己的特性和功能。通常,二氧化鈦喜歡在932°F(500℃)以下的銳鈦礦相中,并且在較熱的溫度下轉變為金紅石相。 

通過逐晶生長二氧化鈦并將其排列在由三氧化鈦制成的模板上,Narayan和他的同事們能夠在室溫下將材料的相設置為金紅石或銳鈦礦,他們  在2012 年6月的雜志中報告物理快報。在更大的飛躍中,研究人員能夠將這種二氧化鈦整合到計算機芯片中。 

“氧化鈦也是一種非常好的傳感器材料,因此,如果它與計算機芯片集成,那么它就像一個智能傳感器,”Narayan告訴Live Science。由于傳感器是芯片的一部分,因此與傳感器分離并且必須硬連線到設備的計算部分相比,該設備可以更快速和有效地響應。 

Narayan表示,將產品推向市場將需要降低制造成本,但“可調”二氧化鈦也有其他前景。通過用高功率激光脈沖切換材料,研究人員可以創建稱為氧空位的小缺陷,其中材料缺少氧分子。然后該材料可用于通過竊取氧氣并離開氫氣來分解水(H2O),然后氫氣可用于制造氫燃料。 

“這是一種廉價的能源 - 而且清潔,”Narayan說。新的制造和工程方法正在擴大鈦的用途。海軍研究辦公室在2012年宣布,一種新的焊接方法將用于生產全尺寸船體; 根據海軍的說法,這種建筑是一個突破,因為鈦通常太昂貴而且難以制造造船。這種稱為摩擦攪拌焊接的新方法使用旋轉金屬銷將兩塊鈦的邊緣部分熔化在一起。

在醫學中,鈦植入物用于替代或穩定斷骨。微小的鈦植入物甚至用于改善某些類型耳聾患者的聽力。在耳后的顱骨上鉆一個螺旋狀的鈦棒,并連接到外部聲音處理單元。外部裝置拾取聲音并通過鈦植入物將振動傳遞到內耳,繞過中耳的任何問題。

2010年,研究人員宣布開發出“Tifoam”結構的飽和鈦粉的聚氨酯泡沫。根據2013年 Acta Biomaterialia期刊中關于材料的研究,多孔結構模仿人體骨骼,并允許人體骨細胞穿透植入物并與人體愈合。

其他資源

  • 從托馬斯杰斐遜國家加速器設施(杰斐遜實驗室)了解更多鈦事實。
  • 在美國地質調查局提供了大量統計數據和鈦的信息。
  • 在皇家化學學會了解有關鈦的更多信息。