Sự khác biệt giữa vonfram và titan

Vonfram

Danh pháp, nguồn gốc và khám phá

Vonfram có nguồn gốc từ Thụy Điển tung sten, hoặc "đá nặng". Nó được đại diện bởi biểu tượng W, vì nó được gọi là Wolfram ở nhiều nước châu Âu. Điều này xuất phát từ tiếng Đức có nghĩa là "bọt của sói", vì những người khai thác thiếc ban đầu nhận thấy rằng một khoáng chất mà họ gọi là wolframite làm giảm năng suất thiếc khi có trong quặng thiếc, do đó nó dường như tiêu thụ thiếc như một con sói nuốt chửng cừu. [Tôi]

Năm 1779, Peter Woulfe đã kiểm tra sheelite từ Thụy Điển và phát hiện ra rằng nó có chứa một kim loại mới. Hai năm sau, Carl Wilhelm Scheele đã khử axit tungstic từ khoáng chất này và cô lập một oxit trắng có tính axit. Hai năm sau, Juan và Fausto Elhuyar ở Vergara, Tây Ban Nha, đã phân lập cùng một oxit kim loại từ một loại axit giống hệt nhau được khử từ wolframite. Họ nung nóng oxit kim loại bằng carbon, khử nó thành kim loại vonfram.

Các tính chất vật lý và hóa học

Vonfram là một kim loại sáng bóng, màu trắng bạc và có số nguyên tử 74 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố và trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn (A_r) của 183,84. [ii]

Nó có điểm nóng chảy cao nhất trong tất cả các nguyên tố, mật độ cực cao và rất cứng và ổn định. Nó có áp suất hơi thấp nhất, hệ số giãn nở nhiệt thấp nhất và độ bền kéo cao nhất trong tất cả các kim loại. Những tính chất này là do liên kết cộng hóa trị mạnh giữa các nguyên tử vonfram được hình thành bởi các electron 5d. Các nguyên tử tạo thành một cấu trúc tinh thể lập phương tập trung vào cơ thể.

Vonfram cũng dẫn điện, trơ tương đối hóa học, không gây dị ứng và sở hữu các đặc tính che chắn bức xạ. Dạng vonfram tinh khiết nhất có thể dễ dàng uốn dẻo và hoạt động bằng cách rèn, đùn, vẽ và thiêu kết. Đùn và vẽ liên quan đến việc đẩy và kéo, tương ứng, của vonfram nóng thông qua một khuôn chết (khuôn), trong khi thiêu kết là trộn bột vonfram với các kim loại bột khác để tạo ra một hợp kim.

Sử dụng thương mại

Hợp kim vonfram cực kỳ cứng, chẳng hạn như cacbua vonfram, được kết hợp với gốm để tạo thành "thép tốc độ cao" - nó được sử dụng để chế tạo máy khoan, dao và cắt, cưa và phay. Chúng được sử dụng trong các ngành công nghiệp gia công kim loại, khai thác mỏ, chế biến gỗ, xây dựng và dầu khí và chiếm 60% sử dụng vonfram thương mại.

Vonfram được sử dụng trong các yếu tố làm nóng và lò nhiệt độ cao. Nó cũng được tìm thấy trong chấn lưu ở đuôi máy bay, du thuyền và xe đua, cũng như trọng lượng và đạn dược.

Canstat canxi và magiê đã từng được sử dụng phổ biến cho các dây tóc trong bóng đèn sợi đốt, nhưng được coi là không hiệu quả năng lượng. Hợp kim vonfram, tuy nhiên, được sử dụng trong các mạch siêu dẫn nhiệt độ thấp.

Phastate pha lê được sử dụng trong vật lý hạt nhân và y học hạt nhân, tia X và ống tia catốt, điện cực hàn hồ quang và kính hiển vi điện tử. Vonfram trioxide được sử dụng trong các chất xúc tác, chẳng hạn như một chất được sử dụng trong các nhà máy điện chạy bằng than. Các muối vonfram khác được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất và thuộc da.

Một số hợp kim được sử dụng làm đồ trang sức, trong khi một loại được biết là tạo thành nam châm vĩnh cửu và một số siêu hợp kim được sử dụng làm lớp phủ chống mài mòn.

Vonfram là kim loại nặng nhất có vai trò sinh học, nhưng chỉ có ở vi khuẩn và vi khuẩn cổ. Nó được sử dụng bởi một loại enzyme làm giảm axit cacboxylic thành aldehyd. [iii]

Titan

Danh pháp, nguồn gốc và khám phá

Titanium có nguồn gốc từ chữ "Titans", con trai của nữ thần Trái đất trong thần thoại Hy Lạp. Mục sư William Gregor, một nhà địa chất nghiệp dư, nhận thấy rằng cát đen bởi một dòng suối ở Cornwall, 1791, đã bị thu hút bởi một nam châm. Ông đã phân tích và biết rằng cát có chứa oxit sắt (giải thích từ tính), cũng như một khoáng chất gọi là menachanite, mà ông đã suy luận được làm từ một oxit kim loại màu trắng không xác định. Điều này ông đã báo cáo với Hiệp hội Địa chất Hoàng gia Cornwall.

Năm 1795, nhà khoa học người Phổ Martin Heinrich Klaproth từ Boinik đã điều tra một loại quặng đỏ có tên là Schörl từ Hungary và đặt tên cho nguyên tố của oxit chưa biết có trong đó là Titanium. Ông cũng xác nhận sự hiện diện của titan trong menachanite.

Hợp chất TiO₂là một khoáng chất được gọi là rutile. Titan cũng xuất hiện trong các khoáng vật ilmenit và sphene, chủ yếu được tìm thấy trong đá lửa và trầm tích có nguồn gốc từ chúng, nhưng cũng được phân phối trên khắp thạch quyển của Trái đất.

Titan tinh khiết được Matthew A. Hunter sản xuất lần đầu tiên vào năm 1910 tại Học viện Bách khoa Rensselaer bằng cách nung nóng tetrachloride titan (được sản xuất bằng cách nung titan dioxide bằng clo hoặc lưu huỳnh) và kim loại natri trong quá trình ngày nay được gọi là quá trình Hunter. William Justin Kroll sau đó đã giảm titan tetrachloride bằng canxi vào năm 1932 và sau đó tinh chế quá trình sử dụng magiê và natri. Điều này cho phép titan được sử dụng bên ngoài phòng thí nghiệm và ngày nay được gọi là quy trình Kroll vẫn được sử dụng cho mục đích thương mại.

Titan có độ tinh khiết rất cao được sản xuất với số lượng nhỏ bởi Anton Eduard van Arkel và Jan Hendrik de Boer trong quy trình thanh iốt hoặc tinh thể vào năm 1925 bằng cách phản ứng titan với iốt và tách hơi được tạo thành từ dây tóc nóng. [Iv]

Tính chất vật lý & hóa học

Titanium là một kim loại cứng, sáng bóng, màu trắng bạc được biểu thị bằng biểu tượng Ti trên bảng tuần hoàn. Nó có số nguyên tử 22 và trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn (A_r) của 47.867. Các nguyên tử tạo thành một cấu trúc tinh thể đóng kín hình lục giác dẫn đến kim loại mạnh như thép, nhưng đậm đặc hơn nhiều. Trên thực tế, Titanium có tỷ lệ cường độ trên mật độ cao nhất trong tất cả các kim loại.

Titanium dễ uốn trong môi trường không có oxy và có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt do nhiệt độ nóng chảy tương đối cao. Nó không từ tính và có độ dẫn điện và nhiệt thấp.

Kim loại có khả năng chống ăn mòn trong nước biển, nước axit và clo, cũng như phản xạ tốt của bức xạ hồng ngoại. Là một chất xúc tác quang, nó giải phóng các electron khi có ánh sáng, phản ứng với các phân tử tạo thành các gốc tự do tiêu diệt vi khuẩn. [v]

Titanium kết nối tốt với xương và không độc hại, mặc dù titan dioxide tốt là chất gây ung thư bị nghi ngờ. Zirconium, đồng vị titan phổ biến nhất, có nhiều tính chất hóa học khác nhau.

Sử dụng thương mại

Titanium được sử dụng phổ biến nhất ở dạng titan dioxide, là thành phần chính của sắc tố trắng sáng có trong sơn, nhựa, men, giấy, kem đánh răng và phụ gia thực phẩm E171 giúp làm trắng bánh kẹo, pho mát và ic. Các hợp chất titan là một thành phần của kem chống nắng và khói, được sử dụng trong pháo hoa và cải thiện tầm nhìn trong các đài quan sát mặt trời. [vi]

Titanium cũng được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất và hóa dầu và phát triển pin lithium. Một số hợp chất titan tạo thành các thành phần xúc tác, ví dụ như được sử dụng trong sản xuất polypropylen.

Titanium được biết đến với việc sử dụng các dụng cụ thể thao như vợt tennis, gậy đánh golf và khung xe đạp và các thiết bị điện tử như điện thoại di động và máy tính xách tay. Ứng dụng phẫu thuật của nó bao gồm sử dụng trong cấy ghép chỉnh hình và phục hình y tế.

Khi được hợp kim với nhôm, molypden, sắt hoặc vanadi, titan được sử dụng để phủ các dụng cụ cắt và sơn bảo vệ hoặc thậm chí trong đồ trang sức hoặc làm vật trang trí. TiO₂Lớp phủ lên bề mặt kính hoặc gạch có thể làm giảm nhiễm trùng trong bệnh viện, ngăn chặn sương mù của gương chiếu hậu trong xe cơ giới và giảm bụi bẩn tích tụ trên các tòa nhà, mặt đường và đường.

Titanium tạo thành một phần quan trọng của các cấu trúc tiếp xúc với nước biển, chẳng hạn như các nhà máy khử muối, vỏ tàu và tàu ngầm và trục chân vịt, cũng như các ống ngưng tụ của nhà máy điện. Các ứng dụng khác bao gồm chế tạo linh kiện cho ngành hàng không vũ trụ và vận tải và quân đội, như máy bay, tàu vũ trụ, tên lửa, mạ giáp, động cơ và hệ thống thủy lực. Nghiên cứu đang được tiến hành để xác định sự phù hợp của titan là vật liệu chứa chất thải hạt nhân. iv

Sự khác biệt chính giữa vonfram và titan

Vonfram có nguồn gốc từ các khoáng chất scheelite và wolframite. Titan được tìm thấy trong các khoáng vật ilmenit, rutile và sphene.
Vonfram được sản xuất bằng cách khử axit tungstic từ khoáng chất, cô lập oxit kim loại và khử nó thành kim loại bằng cách nung nóng với carbon. Titanium được sản xuất bằng cách tạo thành titan tetraclorua thông qua các quá trình clorua hoặc sunfat và nung nóng nó bằng magiê và natri.
Vonfram là số 74 trên bảng tuần hoàn, với trọng lượng nguyên tử tương đối 84. Titanium là số 22, với trọng lượng nguyên tử tương đối 47.867.
Các nguyên tử vonfram tạo thành một cấu trúc tinh thể lập phương tập trung vào cơ thể. Nguyên tử titan tạo thành một cấu trúc tinh thể đóng kín hình lục giác.
Vonfram cực kỳ mạnh, cứng và dày đặc. Titanium rất mạnh và cứng và có mật độ thấp hơn nhiều.
Vonfram có từ tính nhẹ và dẫn điện nhẹ. Titanium không từ tính và ít dẫn điện.
Vonfram không chống ăn mòn trong nước mặn như titan và không phải là chất xúc tác quang như titan.
Vonfram có vai trò sinh học, nhưng titan thì không.
Vonfram có thể uốn dẻo ở dạng tinh khiết nhất của nó. Titanium dễ uốn trong môi trường không có oxy.

Vonfram được sử dụng trong các phần tử gia nhiệt, trọng lượng, mạch siêu dẫn nhiệt độ thấp và có ứng dụng trong vật lý hạt nhân và các thiết bị phát điện tử. Titanium được sử dụng trong các sắc tố màu trắng, thiết bị thể thao, cấy ghép phẫu thuật và cấu trúc biển.

Khoa học