Forskel mellem Wolfram og titanium

Wolfram

Nomenklatur, oprindelse og opdagelse

Wolfram er afledt af det svenske tungsten, eller "tung sten". Det er repræsenteret ved symbolet W, som det er kendt som Wolfram i mange europæiske lande. Dette stammer fra tysk for "ulveskum", da de tidlige minearbejdere bemærkede, at et mineral, de kaldte wolframit, reducerede tinudbyttet, når det var til stede i tinmalm, således at det så ud til at forbruge tin som en ulv fortærer får. [jeg]

I 1779 undersøgte Peter Woulfe Sheelite fra Sverige og opdagede, at den indeholdt et nyt metal. To år senere reducerede Carl Wilhelm Scheele wolframinsyre fra dette mineral og isolerede et surt hvidt oxid. Yderligere to år senere isolerede Juan og Fausto Elhuyar i Vergara, Spanien, det samme metaloxid fra en identisk syre reduceret fra wolframit. De opvarmede metaloxidet med kulstof, hvilket reducerede det til wolframmetal.

Fysiske og kemiske egenskaber

Tungsten er et skinnende, sølvhvidt metal og har atomnummeret 74 på det periodiske bord over elementer og en standardatvægt (A_r) af 183,84. [ii]

Det har det højeste smeltepunkt for alle elementer, ultrahøj densitet og er meget hårdt og stabilt. Det har det laveste damptryk, laveste termiske ekspansionskoefficient og højeste trækstyrke for alle metaller. Disse egenskaber skyldes de stærke kovalente bindinger mellem wolframatomer dannet af 5d elektroner. Atomer danner en kropscentreret kubisk krystalstruktur.

Wolfram er også ledende, relativt kemisk inert, allergivenlig og har strålingsafskærmningsegenskaber. Den reneste form af wolfram kan let formes og bearbejdes ved smedning, ekstrudering, tegning og sintring. Ekstrudering og trækning involverer skubning og trækning af henholdsvis varm wolfram gennem en "dyse" (form), mens sintring er blanding af wolframpulver med andre pulverformede metaller for at producere en legering.

Kommerciel brug

Wolframlegeringer er ekstremt hårde, såsom wolframcarbid, som kombineres med keramik til dannelse af "højhastighedsstål" - dette bruges til at fremstille bor, knive og skære-, sav- og fræseværktøjer. Disse bruges i metalbearbejdning, minedrift, træbearbejdning, byggeri og olieindustri og tegner sig for 60% af wolframbrug kommercielt.

Wolfram bruges i varmeelementer og høje temperaturovne. Det findes også i forkoblinger i hale, yachtkæler og racerbiler samt vægte og ammunition.

Calcium- og magnesiumvolframater blev engang ofte brugt til filamenter i glødepærer, men anses for at være energieffektive. Wolframlegering bruges imidlertid i superledende kredsløb ved lav temperatur.

Crystal wolframater anvendes i nukleær fysik og nukleær medicin, røntgen- og katodestrålerør, lysbuesvejsningselektroder og elektronmikroskoper. Wolframtrioxid bruges i katalysatorer, såsom det der bruges i kraftværker, der kører på kul. Andre wolframsalte anvendes i den kemiske industri og garvning.

Nogle legeringer bruges som smykker, mens den ene er kendt for at danne permanente magneter, og nogle superlegeringer bruges som slidbestandige belægninger.

Wolfram er det tungeste metal, der har biologisk rolle, men kun i bakterier og archaea. Det bruges af et enzym, der reducerer carboxylsyrer til aldehyder. [Iii]

Titanium

Nomenklatur, oprindelse og opdagelse

Titanium er afledt af ordet "Titans", sønner af jordguddommen i græsk mytologi. Pastor William Gregor, en amatørgeolog, bemærkede, at sort sand ved en strøm i Cornwall, 1791, blev tiltrukket af en magnet. Han analyserede det og lærte, at sandet indeholdt jernoxid (forklarende magnetismen) samt et mineral kendt som menachanit, som han udledte var lavet af et ukendt hvidmetaloxid. Dette rapporterede han til Royal Geological Society of Cornwall.

I 1795 undersøgte den preussiske videnskabsmand Martin Heinrich Klaproth fra Boinik en rød malm kendt som Schörl fra Ungarn og navngav elementet i det ukendte oxid, det indeholdt, Titanium. Han bekræftede også tilstedeværelsen af ​​titan i menachanit.

Forbindelsen TiO₂ er et mineral kendt som rutil. Titanium forekommer også i mineralerne ilmenit og sphen, der hovedsageligt findes i stødende klipper og sedimenter, der stammer fra dem, men er også distribueret over hele Jordens litosfære.

Rent titan blev først fremstillet af Matthew A. Hunter i 1910 på Rensselaer Polytechnic Institute ved opvarmning af titantetrachlorid (produceret ved opvarmning af titandioxid med klor eller svovl) og natriummetal i det, der nu kaldes Hunter-processen. William Justin Kroll reducerede derefter titantetrachlorid med calcium i 1932 og raffinerede senere processen ved hjælp af magnesium og natrium. Dette gjorde det muligt at bruge titan uden for laboratoriet, og hvad der nu kaldes Kroll-processen bruges stadig kommercielt i dag.

Titanium meget høj renhed blev produceret i små mængder af Anton Eduard van Arkel og Jan Hendrik de Boer i iodid- eller krystalstangprocessen i 1925 ved at omsætte titan med jod og adskille damperne dannet over et varmt glødetråd. [Iv]

Fysiske og kemiske egenskaber

Titanium er et hårdt, skinnende, sølvhvidt metal repræsenteret af symbolet Ti på det periodiske bord. Det har atomnummer 22 og en standardatomvægt (A_r) på 47,867. Atomer danner en hexagonal tætpakket krystalkonstruktion, hvilket resulterer i, at metallet er så stærkt som stål, men meget mindre tæt. Faktisk har Titanium det højeste styrke-til-densitetsforhold mellem alle metaller.

Titanium er duktilt i et iltfrit miljø og kan modstå ekstreme temperaturer på grund af dets relativt høje smeltepunkt. Det er ikke-magnetisk og har lave elektriske og termiske ledningsevner.

Metallet er modstandsdygtigt over for korrosion i havvand, surt vand og klor samt en god reflektor for infrarød stråling. Som en fotokatalysator frigiver den elektroner i nærvær af lys, der reagerer med molekyler til dannelse af frie radikaler, der dræber bakterier. [V]

Titanium forbindes godt med knogler og er ikke-giftig, selvom fint titandioxid er et mistænkt kræftfremkaldende middel. Zirconium, den mest almindelige titanisotop, har mange forskellige kemiske og fysiske egenskaber.

Kommerciel brug

Titanium er mest almindeligt anvendt i form af titandioxid, som er en hovedbestanddel af et lyst hvidt pigment, der findes i maling, plast, emaljer, papir, tandpasta og fødevaretilsætningsstoffet E171, der hvider sukkervarer, oste og glasur. Titaniumforbindelser er en bestanddel af solcremer og ryger, bruges i pyroteknologi og forbedrer synligheden i solobservatorier. [Vi]

Titanium bruges også i den kemiske og petrokemiske industri og udvikling af lithiumbatterier. Visse titanforbindelser danner katalysatorkomponenter, for eksempel dem, der anvendes til fremstilling af polypropylen.

Titanium er kendt for sin brug i sportsudstyr såsom tennisracketer, golfklubber og cykelrammer og elektronisk udstyr som mobiltelefoner og bærbare computere. Dets kirurgiske applikationer inkluderer anvendelse i ortopædiske implantater og medicinske proteser.

Når det er legeret med aluminium, molybdæn, jern eller vanadium, bruges titan til at beklæde skæreværktøjer og beskyttelsesbelægninger eller endda i smykker eller som en dekorativ finish. TiO₂ belægninger på glas- eller fliseflader kan reducere infektioner på hospitaler, forhindre tåge af sidespejle i motorkøretøjer og reducere snavsopbygning på bygninger, fortove og veje.

Titanium udgør en vigtig del af strukturer, der udsættes for havvand, såsom afsaltningsanlæg, skibe og ubåde skrog og propellaksler samt kraftværkskondensatorrør. Andre anvendelser inkluderer fremstilling af komponenter til luft- og rumfartsindustrien og militæret, såsom fly, rumfartøjer, missiler, rustning, motorer og hydrauliske systemer. Der forskes for at bestemme titanens egnethed som beholder til opbevaring af kerneaffald. iv

Vigtigste forskelle mellem wolfram og titanium

• Wolfram stammer fra mineraler scheelite og wolframite. Titanium findes i mineralerne ilmenit, rutil og sfene.
• Wolfram produceres ved at reducere wolframinsyre fra mineralet, isolere metaloxidet og reducere det til metal ved opvarmning med kulstof. Titanium produceres ved dannelse af titantetrachlorid via chlorid- eller sulfatprocesser og opvarmning med magnesium og natrium.
• Wolfram er nummer 74 på det periodiske system med relativ atomvægt 84. Titan er nummer 22 med relativ atomvægt 47.867.
• Wolframatomer danner en kropscentreret kubisk krystalstruktur. Titaniumatomer danner en hexagonal tætpakket krystalstruktur.
• Wolfram er ekstremt stærk, hård og tæt. Titanium er meget stærk og hård og har meget lavere densitet.
• Wolfram er let magnetisk og let elektrisk ledende. Titanium er ikke-magnetisk og mindre elektrisk ledende.
• Wolfram er ikke så korrosionsbestandigt i saltvand som titan og er ikke en fotokatalysator som titan.
• Wolfram har en biologisk rolle, men titan gør det ikke.
• Wolfram er formbar i sin reneste form. Titanium er duktilt i et iltfrit miljø.

Wolfram bruges i varmeelementer, vægte, lavtemperatur superledende kredsløb og har anvendelser inden for nuklear fysik og elektronemitterende enheder. Titanium bruges i hvide pigmenter, sportsudstyr, kirurgiske implantater og marine strukturer.