Unterschied zwischen Wolfram und Titanium

Wolfram

ist. Nomenklatur, Ursprung und Entdeckung

Wolfram ist von der schwedischen tung oder "heavy" abgeleitet Stein". Es wird durch das Symbol W repräsentiert, wie es in vielen europäischen Ländern als Wolfram bekannt ist. Dies kommt aus dem Deutschen für "Wolfsschaum", da frühe Zinnarbeiter bemerkten, dass ein Mineral, das sie Wolframit nennen, Zinn reduzierte, wenn es in Zinnerz vorhanden war, und somit schien es Zinn zu verzehren, wie ein Wolf Schafe verschlingt. [i]

1779 untersuchte Peter Woulfe Sheelite aus Schweden und entdeckte, dass es ein neues Metall enthielt. Zwei Jahre später reduzierte Carl Wilhelm Scheele Wolframsäure von diesem Mineral und isolierte ein saures Weißoxid. Zwei Jahre später isolierten Juan und Fausto Elhuyar in Vergara, Spanien, das gleiche Metalloxid aus einer identischen, aus Wolframit reduzierten Säure. Sie erhitzten das Metalloxid mit Kohlenstoff und reduzierten es zu Wolframmetall.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Wolfram ist ein glänzendes, silberweißes Metall und hat die Ordnungszahl 74 im Periodensystem der Elemente und ein Standardatomgewicht (A r >) von 183. 84. [ii] Es hat den höchsten Schmelzpunkt aller Elemente, ultrahohe Dichte und ist sehr hart und stabil. Es hat den niedrigsten Dampfdruck, den niedrigsten Wärmeausdehnungskoeffizienten und die höchste Zugfestigkeit aller Metalle. Diese Eigenschaften sind auf die starken kovalenten Bindungen zwischen Wolframatomen zurückzuführen, die von 5d-Elektronen gebildet werden. Die Atome bilden eine kubisch raumzentrierte Kristallstruktur.

Wolfram ist auch leitfähig, relativ chemisch inert, hypoallergen und besitzt strahlungsabschirmende Eigenschaften. Die reinste Form von Wolfram ist leicht verformbar und wird durch Schmieden, Extrudieren, Ziehen und Sintern bearbeitet. Extrudieren und Ziehen umfassen das Drücken bzw. Ziehen von heißem Wolfram durch eine "Düse" (Form), während Sintern das Mischen von Wolframpulver mit anderen pulverisierten Metallen ist, um eine Legierung zu erzeugen.

Kommerzielle Anwendungen

Wolfram-Legierungen sind extrem hart, wie zum Beispiel Wolframkarbid, das mit Keramik zu "Schnellarbeitsstahl" kombiniert wird - daraus werden Bohrer, Messer und Schneid-, Säge- und Fräswerkzeuge hergestellt. Diese werden in der Metallverarbeitung, im Bergbau, in der Holzverarbeitung, im Bauwesen und in der Erdölindustrie verwendet und machen 60% der Wolfram-Nutzung kommerziell aus.

Wolfram wird in Heizelementen und Hochtemperaturöfen eingesetzt. Es ist auch in Vorschaltgeräten in Flugzeughecks, Yachtkiel und Rennwagen, sowie Gewichte und Munition gefunden.

Calcium- und Magnesiumwolframate wurden früher häufig für Glühfäden in Glühbirnen verwendet, gelten aber als energieineffizient. Wolframlegierung wird jedoch in supraleitenden Schaltungen mit niedriger Temperatur verwendet.

Kristallwolframate werden in der Kern- und Nuklearmedizin, Röntgen- und Kathodenstrahlröhren, Lichtbogenschweißelektroden und Elektronenmikroskopen eingesetzt. Wolframtrioxid wird in Katalysatoren verwendet, beispielsweise in Kraftwerken, die mit Kohle betrieben werden. Andere Wolframsalze werden in der chemischen Industrie und der Gerberei verwendet.

Einige Legierungen werden als Schmuck verwendet, während man bekanntermaßen Permanentmagnete bildet und einige Superlegierungen als verschleißfeste Beschichtungen verwendet werden.

Wolfram ist das schwerste Metall, das eine biologische Rolle spielt, aber nur in Bakterien und Archaeen. Es wird von einem Enzym verwendet, das Carbonsäuren zu Aldehyden reduziert. [iii]

Titan

Nomenklatur, Ursprung und Entdeckung

Titan ist abgeleitet vom Wort "Titanen", den Söhnen der Erdgöttin in der griechischen Mythologie. Reverend William Gregor, ein Amateur-Geologe, bemerkte, dass schwarzer Sand an einem Bach in Cornwall, 1791, von einem Magneten angezogen wurde. Er analysierte es und erfuhr, dass der Sand Eisenoxid enthielt (was den Magnetismus erklärte), sowie ein Mineral, das als Menachanit bekannt ist und aus einem unbekannten weißen Metalloxid bestand. Dies berichtete er der Royal Geological Society of Cornwall.

Im Jahre 1795 untersuchte der preußische Wissenschaftler Martin Heinrich Klaproth aus Boinik ein aus Ungarn bekanntes rotes Erz namens Schörl und nannte das Element des unbekannten Oxids, das es enthielt, Titanium. Er bestätigte auch die Anwesenheit von Titan in Menachanit.

Die Verbindung TiO

2 ist ein Mineral, das als Rutil bekannt ist. Titan kommt auch in den Mineralien Ilmenit und Sphen vor, die hauptsächlich in magmatischen Gesteinen und Sedimenten gefunden werden, die aus ihnen stammen, aber auch in der Lithosphäre der Erde verteilt sind. Reines Titan wurde erstmals 1910 von Matthew A. Hunter am Rensselaer Polytechnic Institute hergestellt, indem Titantetrachlorid (hergestellt durch Erhitzen von Titandioxid mit Chlor oder Schwefel) und Natriummetall im heute als Hunter-Verfahren bekannten Verfahren erhitzt wurden. William Justin Kroll reduzierte dann 1932 Titantetrachlorid mit Kalzium und veredelte später den Prozess mit Magnesium und Natrium. Dadurch konnte Titan außerhalb des Labors eingesetzt werden und das heute als Kroll-Verfahren bekannte Verfahren wird heute noch kommerziell eingesetzt.

Sehr reines Titan wurde 1925 in kleinen Mengen von Anton Eduard van Arkel und Jan Hendrik de Boer im Iodid- oder Kristallstab-Verfahren hergestellt, indem Titan mit Iod umgesetzt und die gebildeten Dämpfe auf einem heißen Filament getrennt wurden. [iv]

Physikalische und chemische Eigenschaften

Titan ist ein hartes, glänzendes, silbrig-weißes Metall, das durch das Symbol Ti des Periodensystems repräsentiert wird. Es hat die Ordnungszahl 22 und ein Standardatomgewicht (A

r ) von 47. 867. Die Atome bilden eine hexagonal dicht gepackte Kristallstruktur, die dazu führt, dass das Metall so stark wie Stahl ist, aber viel weniger dicht. In der Tat hat Titan das höchste Verhältnis von Festigkeit zu Dichte aller Metalle. Titan ist in einer sauerstofffreien Umgebung duktil und kann aufgrund seines relativ hohen Schmelzpunktes extremen Temperaturen standhalten. Es ist nicht magnetisch und hat geringe elektrische und thermische Leitfähigkeiten.

Das Metall ist korrosionsbeständig in Meerwasser, saurem Wasser und Chlor sowie ein guter Reflektor für Infrarotstrahlung. Als Photokatalysator setzt er Elektronen in Gegenwart von Licht frei, die mit Molekülen reagieren und freie Radikale bilden, die Bakterien abtöten. [v]

Titan verbindet sich gut mit Knochen und ist nicht toxisch, obwohl feines Titandioxid im Verdacht steht, krebserregend zu sein. Zirkonium, das häufigste Titanisotop, hat viele verschiedene chemische und physikalische Eigenschaften.

Kommerzielle Anwendungen

Titan wird am häufigsten in Form von Titandioxid verwendet, das ein Hauptbestandteil eines hellen weißen Pigments ist, das in Farben, Kunststoffen, Emaille, Papier, Zahnpasta und dem Lebensmittelzusatzstoff E171 enthalten ist. Käse und Glasuren. Titanverbindungen sind ein Bestandteil von Sonnen- und Nebelfilmen, werden in der Pyrotechnik verwendet und verbessern die Sichtbarkeit in Sonnenobservatorien. [vi]

Titan wird auch in der chemischen und petrochemischen Industrie sowie bei der Entwicklung von Lithiumbatterien eingesetzt. Bestimmte Titanverbindungen bilden Katalysatorkomponenten, beispielsweise solche, die bei der Herstellung von Polypropylen verwendet werden.

Titan ist bekannt für Sportgeräte wie Tennisschläger, Golfschläger und Fahrradrahmen sowie elektronische Geräte wie Mobiltelefone und Laptops. Seine chirurgischen Anwendungen umfassen die Verwendung in orthopädischen Implantaten und medizinischen Prothesen.

Bei der Legierung mit Aluminium, Molybdän, Eisen oder Vanadium wird Titan zur Beschichtung von Schneidwerkzeugen und Schutzbeschichtungen oder sogar in Schmuckstücken oder als dekorative Beschichtung verwendet. TiO

2 Beschichtungen auf Glas- oder Fliesenoberflächen können Infektionen in Krankenhäusern reduzieren, das Beschlagen von Seitenspiegeln in Kraftfahrzeugen verhindern und die Ansammlung von Schmutz auf Gebäuden, Gehwegen und Straßen verringern. Titan ist ein wichtiger Bestandteil von Strukturen, die Seewasser ausgesetzt sind, wie zum Beispiel Entsalzungsanlagen, Schiffs- und U-Boot-Rümpfen und Propellerwellen sowie Kraftwerkskondensatorrohren. Andere Verwendungen umfassen die Herstellung von Komponenten für die Luftfahrt- und Transportindustrie und das Militär, wie beispielsweise Flugzeuge, Raumfahrzeuge, Raketen, Panzerung, Motoren und hydraulische Systeme. Es wird geforscht, um die Eignung von Titan für die Lagerung von Atommüll zu bestimmen. iv

Hauptunterschiede zwischen Wolfram und Titan

Wolfram stammt aus den Mineralien Scheelit und Wolframit. Titan kommt in den Mineralien Ilmenit, Rutil und Sphen vor.

  • Wolfram wird durch Reduktion von Wolframsäure aus dem Mineral hergestellt, wobei das Metalloxid isoliert und durch Erhitzen mit Kohlenstoff zu Metall reduziert wird. Titan wird hergestellt, indem Titantetrachlorid über Chlorid- oder Sulfatverfahren gebildet und mit Magnesium und Natrium erhitzt wird.
  • Wolfram ist die Nummer 74 des Periodensystems mit einem relativen Atomgewicht von 84. Titan ist die Zahl 22 mit einem relativen Atomgewicht von 47. 867.
  • Wolframatome bilden eine raumzentrierte kubische Kristallstruktur. Titanatome bilden eine hexagonal dicht gepackte Kristallstruktur.
  • Wolfram ist extrem stark, hart und dicht.Titan ist sehr stark und hart und hat eine viel geringere Dichte.
  • Wolfram ist leicht magnetisch und leicht elektrisch leitend. Titan ist nicht magnetisch und weniger elektrisch leitend.
  • Wolfram ist im Salzwasser nicht so korrosionsbeständig wie Titan und ist kein Photokatalysator wie Titan.
  • Wolfram hat eine biologische Rolle, Titan aber nicht.
  • Wolfram ist in seiner reinsten Form formbar. Titan ist in einer sauerstofffreien Umgebung duktil.
  • Wolfram wird in Heizelementen, Gewichten und Tieftemperatur-supraleitenden Schaltungen verwendet und findet Anwendung in der Kernphysik und in elektronenemittierenden Vorrichtungen. Titan wird in Weißpigmenten, Sportgeräten, chirurgischen Implantaten und Meeresstrukturen verwendet.