Verschil tussen wolfraam en titanium

Wolfraam

Naamgeving, oorsprong en ontdekking

Tungsten is afgeleid van het Zweeds tung sten, of "zware steen". Het wordt vertegenwoordigd door het symbool W, zoals het in veel Europese landen bekend staat als Wolfram. Dit komt uit het Duits voor "wolkenschuim", aangezien vroege tin-mijnwerkers opmerkten dat een mineraal dat ze wolframiet noemden de tinopbrengst verminderde wanneer het in tinerts aanwezig was, dus leek het tin te consumeren zoals een wolf verslindt schapen. [ik]

In 1779 onderzocht Peter Woulfe sheelite uit Zweden en ontdekte dat het een nieuw metaal bevatte. Twee jaar later verlaagde Carl Wilhelm Scheele wolfraamzuur uit dit mineraal en isoleerde het een zuur wit oxide. Nog eens twee jaar later isoleerden Juan en Fausto Elhuyar in Vergara, Spanje, hetzelfde metaaloxide van een identiek zuur gereduceerd van wolframiet. Ze verwarmden het metaaloxide met koolstof en reduceerden het tot wolfraammetaal.

Fysische en chemische eigenschappen

Wolfraam is een glanzend, zilverachtig wit metaal en heeft het atoomnummer 74 op het periodiek systeem der elementen en een standaard atoomgewicht (A_r) van 183.84. [ii]

Het heeft het hoogste smeltpunt van alle elementen, ultrahoge dichtheid en is erg hard en stabiel. Het heeft de laagste dampspanning, de laagste thermische uitzettingscoëfficiënt en de hoogste treksterkte van alle metalen. Deze eigenschappen zijn te wijten aan de sterke covalente bindingen tussen wolfraamatomen gevormd door 5d-elektronen. De atomen vormen een kubusvormige kristalstructuur in het lichaam.

Wolfraam is ook geleidend, relatief chemisch inert, hypoallergeen en bezit stralingsafschermende eigenschappen. De zuiverste vorm van wolfraam is gemakkelijk kneedbaar en bewerkt door smeden, extruderen, tekenen en sinteren. Extruderen en tekenen omvat het duwen en trekken van warm wolfraam door een "matrijs" (mal), terwijl sinteren het mengen van wolfraampoeder met andere poedervormige metalen is om een ​​legering te produceren.

Commercieel gebruik

Wolfraamlegeringen zijn extreem hard, zoals wolfraamcarbide, dat wordt gecombineerd met keramiek om "snelstaal" te maken - dit wordt gebruikt voor het maken van boren, messen en snij-, zaag- en freesgereedschappen. Deze worden gebruikt in de metaal-, mijnbouw-, houtbewerking-, bouw- en aardolie-industrie en zijn goed voor 60% van het commercieel gebruik van wolfraam..

Wolfraam wordt gebruikt in verwarmingselementen en hogetemperatuurovens. Het wordt ook gevonden in voorschakelapparaten in vliegtuigstaarten, jachtkielen en racewagens, evenals in gewichten en munitie.

Calcium- en magnesiumwolframaten werden vroeger vaak gebruikt voor filamenten in gloeilampen, maar worden als energie-inefficiënt beschouwd. Wolfraamlegering wordt echter gebruikt in lagetemperatuur-supergeleidende circuits.

Kristallijnwratten worden gebruikt in kernfysica en nucleaire geneeskunde, röntgen- en kathodestraalbuizen, booglassende elektroden en elektronenmicroscopen. Wolfraamtrioxide wordt gebruikt in katalysatoren, zoals een die wordt gebruikt in elektriciteitscentrales die op kolen lopen. Andere wolfraamzouten worden gebruikt in de chemische en bruiningsindustrieën.

Sommige legeringen worden gebruikt als sieraden, terwijl bekend is dat ze permanente magneten vormen en sommige superlegeringen worden gebruikt als slijtvaste coatings.

Wolfraam is het zwaarste metaal met een biologische rol, maar alleen in bacteriën en archaea. Het wordt gebruikt door een enzym dat carbonzuren tot aldehyden reduceert. [Iii]

Titanium

Naamgeving, oorsprong en ontdekking

Titanium is afgeleid van het woord "Titans", zonen van de godin van de aarde in de Griekse mythologie. Eerwaarde William Gregor, een amateur-geoloog, zag dat zwart zand door een stroom in Cornwall, 1791, werd aangetrokken door een magneet. Hij analyseerde het en ontdekte dat het zand ijzeroxide bevatte (wat het magnetisme verklaart), evenals een mineraal dat bekendstaat als menachaniet en dat hij afleidde was gemaakt van een onbekend metaaloxide. Dit meldde hij aan de Royal Geological Society of Cornwall.

In 1795 onderzocht de Pruisische wetenschapper Martin Heinrich Klaproth uit Boinik een rood erts dat bekend stond als Schörl uit Hongarije en noemde het het element van de onbekende oxide dat het bevatte, Titanium. Hij bevestigde ook de aanwezigheid van titanium in menachaniet.

De verbinding TiO₂ is een mineraal dat bekend staat als rutiel. Titanium komt ook voor in de mineralen ilmenite en sphene, voornamelijk aangetroffen in stollingsgesteenten en sedimenten die daarvan zijn afgeleid, maar worden ook verspreid door de lithosfeer van de aarde..

Zuiver titanium werd voor het eerst gemaakt door Matthew A. Hunter in 1910 aan het Rensselaer Polytechnic Institute door titaniumtetrachloride te verwarmen (geproduceerd door titaandioxide te verwarmen met chloor of zwavel) en natriummetaal in wat nu bekend staat als het Hunter-proces. William Justin Kroll verlaagde vervolgens titaniumtetrachloride met calcium in 1932 en verfijnde het proces later met behulp van magnesium en natrium. Hierdoor kon titanium buiten het laboratorium worden gebruikt en wat nu het Kroll-proces wordt genoemd, wordt nog steeds commercieel gebruikt.

Titaan met zeer hoge zuiverheid werd in kleine hoeveelheden geproduceerd door Anton Eduard van Arkel en Jan Hendrik de Boer in het jodide- of kristalstaafproces in 1925 door titanium te laten reageren met jodium en de gevormde dampen te scheiden over een hete gloeidraad. [Iv]

Fysische en chemische eigenschappen

Titanium is een hard, glanzend, zilverachtig wit metaal dat wordt weergegeven door het symbool Ti op het periodiek systeem. Het heeft het atoomnummer 22 en een standaard atoomgewicht (A_r) van 47.867. De atomen vormen een hexagonale, dicht opeengepakte kristalstructuur die ertoe leidt dat het metaal zo sterk is als staal, maar veel minder dicht is. Titanium heeft zelfs de hoogste sterkte / dichtheidsverhouding van alle metalen.

Titanium is ductiel in een zuurstofvrije omgeving en is bestand tegen extreme temperaturen vanwege het relatief hoge smeltpunt. Het is niet-magnetisch en heeft lage elektrische en thermische geleidbaarheden.

Het metaal is bestand tegen corrosie in zeewater, zuur water en chloor, evenals een goede reflector van infraroodstraling. Als fotokatalysator geeft het elektronen vrij in de aanwezigheid van licht, die reageren met moleculen om vrije radicalen te vormen die bacteriën doden. [V]

Titanium sluit goed aan op bot en is niet-toxisch, hoewel fijn titaniumdioxide een vermoedelijk carcinogeen is. Zirkonium, de meest voorkomende titaniumisotoop, heeft veel verschillende chemische en fysische eigenschappen.

Commercieel gebruik

Titanium wordt het meest gebruikt in de vorm van titaniumdioxide, dat een hoofdbestanddeel is van een helder wit pigment dat voorkomt in verven, kunststoffen, emails, papier, tandpasta en het levensmiddelenadditief E171 dat snoep, kazen en glazuren witt. Titaniumverbindingen zijn een onderdeel van zonnebrandmiddelen en rookgordijnen, worden gebruikt in pyrotechniek en verbeteren de zichtbaarheid in zonne-observatoria. [Vi]

Titanium wordt ook gebruikt in de chemische en petrochemische industrie en de ontwikkeling van lithiumbatterijen. Bepaalde titaniumverbindingen vormen katalysatorcomponenten, bijvoorbeeld die gebruikt bij de productie van polypropyleen.

Titanium staat bekend om zijn gebruik in sportuitrusting zoals tennisrackets, golfclubs en fietsframes en elektronische apparatuur zoals mobiele telefoons en laptops. De chirurgische toepassingen omvatten gebruik in orthopedische implantaten en medische prothesen.

Wanneer het wordt gelegeerd met aluminium, molybdeen, ijzer of vanadium, wordt titanium gebruikt voor het coaten van snijgereedschappen en beschermende coatings of zelfs in sieraden of als decoratieve afwerking. TiO₂ coatings op glazen of tegeloppervlakken kunnen infecties in ziekenhuizen verminderen, sluiers van zijspiegels in motorvoertuigen voorkomen en vuilophopingen van gebouwen, trottoirs en wegen verminderen.

Titanium vormt een belangrijk onderdeel van structuren die worden blootgesteld aan zeewater, zoals ontziltingsfabrieken, scheeps- en onderzeese rompen en schroefassen, evenals condensatieleidingen van elektriciteitscentrales. Andere toepassingen zijn het maken van componenten voor de ruimtevaart- en transportindustrie en het leger, zoals vliegtuigen, ruimtevaartuigen, raketten, bepantsering, motoren en hydraulische systemen. Er wordt onderzoek gedaan naar de geschiktheid van titanium als opslagmateriaal voor nucleair afval. iv

Belangrijkste verschillen tussen wolfraam en titanium

• Wolfraam komt van de mineralen scheeliet en wolframiet. Titanium wordt gevonden in de mineralen ilmeniet, rutiel en sphene.
• Wolfraam wordt geproduceerd door wolfraamzuur uit het mineraal te verwijderen, het metaaloxide te isoleren en het te reduceren tot metaal door het te verwarmen met koolstof. Titanium wordt geproduceerd door titaniumtetrachloride te vormen via chloride- of sulfaatprocessen en het te verwarmen met magnesium en natrium.
• Tungsten is nummer 74 op het periodiek systeem, met een relatief atoomgewicht 84. Titanium is nummer 22, met relatief atoomgewicht 47.867.
• Wolfraamatomen vormen een op het lichaam gecentreerde kubische kristalstructuur. Titanium atomen vormen een zeshoekige kristalstructuur met een nauwe opeenhoping.
• Tungsten is extreem sterk, hard en compact. Titanium is erg sterk en hard en heeft een veel lagere dichtheid.
• Wolfraam is licht magnetisch en enigszins elektrisch geleidend. Titanium is niet-magnetisch en minder elektrisch geleidend.
• Wolfraam is niet zo corrosiebestendig in zout water als titanium en is geen fotokatalysator zoals titanium.
• Wolfraam heeft een biologische rol, maar titanium doet dat niet.
• Tungsten is vervormbaar in zijn puurste vorm. Titanium is ductiel in een zuurstofvrije omgeving.

Wolfraam wordt gebruikt in verwarmingselementen, gewichten, lage temperatuur supergeleidende circuits en zijn toepassingen in nucleaire fysica en elektronen-emitterende apparaten. Titanium wordt gebruikt in witte pigmenten, sportartikelen, chirurgische implantaten en zeestructuren.