Տիտանի մասին

Sep 19, 2025

Տիտանը հայտնաբերվել է անգլիացի միներալոգ Ուիլյամ Գրեգորի կողմից 1791 թվականին։ Գրեգորը վերլուծել է մագնիսական հանքային փոշիները Կոռնուոլում, Անգլիա, և անջատել է իլմենիտը։

Չորս տարի անց՝ 1795 թվականին, Հունգարիայում ստացված ռուտիլից գերմանացի քիմիկոս Մարտին Հենրի Կլապրոտը անջատեց տիտանի օքսիդը և անվանեց այս նոր տարրը տիտան։

Մետաղական տիտանը առաջին անգամ ստացվել է 1910 թվականին՝ Մաթյու Էյ․ Հանթերի կողմից Ռենսելաերի Պոլիտեխնիկական ինստիտուտում՝ TiCl4-ը նատրիումի հետ տաքացնելով։

1932 թվականին լյուքսեմբուրգցի քիմիկոս Վիլհելմ Ջաստին Կրոլը TiCl4-ը և Na-ն օգտագործեց տիտանի մեծ քանակություն ստանալու համար: Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի սկզբում նա ԱՄՆ-ի հանքային նյութերի բյուրոյում ապացուցեց, որ տիտանը կարող է առևտրային ձևով ստացվել Ca օգտագործելով՝ Mg-ի փոխարեն՝ TiCl4-ը վերականգնելու համար, այս մեթոդը հայտնի է որպես «Կրոլի պրոցես», և այն մինչ օրս լայնորեն կիրառվում է: Տիտանի մետաղը առաջին անգամ առևտրային ձևով արտադրվել է DuPont ընկերության կողմից ԱՄՆ-ում 1948 թվականին:

Այսօր Չինաստանը, ԱՄՆ-ն, Ռուսաստանը և Ճապոնիան տիտանի արտադրանքների հիմնական արտադրողներն են, նրանց միավորված արտադրանքը կազմում է աշխարհում տիտանի արտադրության 90%-ից ավելին:

1. Տիտանի և նրա համաձուլվածքների հիմնական հատկանիշները

Արդարության համար ասած, տիտանը հազվադեպ մետաղ չէ. այն Երկրի կեղևում իններորդ ամենատարածված տարրն է, իսկ կառուցվածքային մետաղների շարքում՝ չորրորդը՝ հաջորդելով ալյումինին, երկաթին և մագնեզիումին: Սակայն մեծ ցավ է, որ երկրի կեղևում հազվադեպ են հանդիպում բարձր տիտանի պարունակությամբ հանքային նյութեր, իսկ մաքուր տիտան երբեք հայտնաբերված չի եղել: Քանի որ շատ դժվար է ստանալ մաքուր տիտանե մետաղ, տիտանը միշտ շատ «թանկ» է եղել: Նույնիսկ այժմ տիտանը կարող է արտադրվել միայն խմբերով և ընդմիջումներով, ի տարբերություն մյուս կառուցվածքային մետաղների՝ անընդհատ արտադրության գործընթաց չկա:

Պարբերական համակարգի 112 հայտնի քիմիական տարրերից (Գծապատկեր 1) մոտ 85%-ը մետաղներ կամ կիսամետաղներ են: Մետաղները կարող են դասակարգվել տարբեր ձևերով՝ օրինակ՝ երկաթական և երկաթային մետաղներ, թեթև և ծանր մետաղներ: Տիտանը երկաթային և թեթև մետաղ է:

Գծապատկեր 1 պարբերական համակարգ

Տիտանի ատոմային համարը 22 է: Նրա ստանդարտ ատոմային կշիռը 47,90 է, խտությունը՝ 4,5 գ/սմ³, իսկ հալման ջերմաստիճանը՝ մինչև 1725°C: Տիտանը դիմորֆիկ ալոտրոպ է. 882,5°C-ից ցածր ջերմաստիճաններում այն ունի խիտ կառուցվածքով հեքսագոնալ կառուցվածք՝ α-տիտան, իսկ 882,5°C-ից բարձր՝ կենտրոնացված խորանարդ կառուցվածք՝ β-տիտան:

Մետաղների հատկությունները հիմնականում կախված են ցանցում ատոմների միջև մետաղական կապերից, ինչը նշանակում է, որ ցանցում ազատ շարժվող վալենտային էլեկտրոնները պայմանավորում են դրանց տիպիկ մետաղական հատկությունները՝ ինչպիսին է էլեկտրահաղորդականությունը, որը կարող է հանգեցնել ցանցում ատոմների սահումից առաջացած պլաստիկ դեֆորմացիաների և ցանցին խառնարդ ատոմներ ավելացնելու միջոցով առաջացած համաձուլվածքների: Մաքուր տիտանին այլ մետաղական տարրեր ավելացնելը՝ նրա սենյակային (բարձր) ջերմաստիճանի մեխանիկական հատկություններն ու կոռոզիոն կայունությունը բարելավելու համար, կոչվում է տիտանի համաձուլվածք:

Տիտանը և տիտանի համաձուլվածքները ունեն երկու առանձնահատուկ հատկություն՝ բարձր տեսակարար ամրություն և գերազանց կոռոզիոն կայունություն:

Տեսակարար ամրություն ցուցանիշ է, որը չափում է նյութի ամրության և խտության հարաբերակցությունը: Այն սահմանվում է որպես նյութի ամրության (սովորաբար արտահայտված ձգման ամրությամբ) և նրա խտության հարաբերակցություն: Տեսակարար ամրությունը օգտագործվում է նյութերի ծալվածքային կարողության գնահատման համար միավոր զանգվածի դեպքում և կարևոր պարամետր է թեթև և ամուր կառույցների նախագծման համար: Տիտանի համաձուլվածքները հայտնի են իրենց փոքր քաշով և բարձր տեսակարար ամրությամբ, ինչը դրանք հատկապես հայտնի է դարձնում աերոտիեզերական արդյունաբերության մեջ:

Կոռոզիայի դիմադրություն վերաբերում է նյութի քիմիական կամ էլեկտրոքիմիական ռեակցիաների դիմադրելու ունակությանը, որոնք կարող են հանգեցնել նյութի վատթարացման, վնասվածքի կամ փչացման: Կոռոզիայի դիմադրությունը շատ կարևոր հատկություն է նյութերի գիտության մեջ, հատկապես այն դեպքերում, երբ նյութերը օգտագործվում են խիստ պայմաններում կամ կոռոզիական միջավայրում: Տիտանի համաձուլվածքի կոռոզիայի դիմադրությունը հիմնականում պայմանավորված է նրա մակերևույթին խիտ, ինքնաբուժվող օքսիդային թաղանթի առաջացմամբ: Այս պասիվացնող թաղանթը տիտանի համաձուլվածքներին ապահովում է 100 անգամ ավելի բարձր կոռոզիայի դիմադրություն, քան ստալինույթ պողպատինը: Ծովային ինժեներիայում տիտանի համաձուլվածքը հայտնի է որպես «ծովային մետաղ» և աստիճանաբար փոխարինում է ստալինույթ պողպատը՝ իր թեթևության, բարձր ամրության և կոռոզիայի դիմադրության շնորհիվ: