Perbezaan Antara Tungsten Dan Titanium

Tungsten

Tatanama, asal usul dan penemuan

Tungsten berasal dari bahasa Sweden tung sten, atau "batu berat". Ia diwakili oleh simbol W, kerana ia dikenali sebagai Wolfram di banyak negara Eropah. Ini berasal dari bahasa Jerman untuk "buih serigala", kerana pelombong timah awal mendapati bahawa mineral yang mereka sebut wolframite dapat mengurangkan hasil timah ketika hadir dalam bijih timah, sehingga nampaknya memakan timah seperti seekor domba yang menyembelih serigala. [i]

Pada 1779, Peter Woulfe memeriksa sheelite dari Sweden dan mendapati bahawa ia mengandungi logam baru. Dua tahun kemudian, Carl Wilhelm Scheele mengurangkan asid tungstic dari mineral ini dan mengasingkan oksida putih asid. Dua tahun kemudian, Juan dan Fausto Elhuyar di Vergara, Sepanyol, mengasingkan oksida logam yang sama dari asid identik yang dikurangkan daripada wolframit. Mereka memanaskan oksida logam dengan karbon, mengurangkannya menjadi logam tungsten.

Sifat fizikal dan kimia

Tungsten adalah logam berkilat, putih keperakan dan mempunyai nombor atom 74 pada jadual berkala unsur dan berat atom standard (A_r) daripada 183.84. [ii]

Ia mempunyai titik lebur tertinggi semua elemen, kepadatan ultra tinggi dan sangat keras dan stabil. Ia mempunyai tekanan wap terendah, pekali pengembangan haba yang paling rendah dan kekuatan tegangan tertinggi semua logam. Ciri-ciri ini disebabkan oleh ikatan kovalen yang kuat antara atom tungsten yang dibentuk oleh elektron 5d. Atom membentuk struktur kristal padu berpusatkan tubuh.

Tungsten juga konduktif, secara relatif tidak aktif, hypoallergenic dan mempunyai ciri-ciri perisai sinaran. Bentuk tungsten yang paling murni mudah dibasahi dan berfungsi dengan memalsukan, mengekstrusi, melukis dan sintering. Melampaui dan melukis melibatkan penolak dan tarik, masing-masing, tungsten panas melalui "mati" (acuan), sementara sintering adalah pencampuran serbuk tungsten dengan logam serbuk lain untuk menghasilkan aloi.

Kegunaan komersial

Aloi tungsten amat sukar, seperti tungsten carbide, yang digabungkan dengan keramik untuk membentuk "keluli berkelajuan tinggi" - ini digunakan untuk membuat latihan, pisau dan memotong, menggergaji dan peralatan penggilingan. Ini digunakan dalam kerja logam, perlombongan, kerja kayu, pembinaan dan industri petroleum dan menyumbang 60% penggunaan tungsten secara komersil.

Tungsten digunakan dalam elemen pemanas dan relau suhu tinggi. Ia juga terdapat dalam balast dalam ekor pesawat, keju kapal layar dan kereta lumba, serta berat dan peluru.

Kalsium dan magnesium tungstates dahulu biasanya digunakan untuk filamen dalam mentol lampu pijar, tetapi dianggap tenaga tidak cekap. Walau bagaimanapun, aloi tungsten digunakan dalam litar superconducting suhu rendah.

Tungsten kristal digunakan dalam fizik nuklear dan ubat nuklear, sinar sinar-X dan tiub sinar katod, elektrod kimpalan arka dan mikroskop elektron. Tungsten trioksida digunakan dalam pemangkin, seperti yang digunakan dalam loji kuasa yang dijalankan di arang batu. Garam tungsten lain digunakan dalam industri kimia dan penyamakan.

Sesetengah aloi digunakan sebagai barang kemas, manakala satu dikenali untuk membentuk magnet tetap dan beberapa superalloy digunakan sebagai pelapis tahan haus.

Tungsten adalah logam paling berat untuk mempunyai peranan biologi, tetapi hanya dalam bakteria dan archaea. Ia digunakan oleh enzim yang mengurangkan asid karboksilik ke aldehid. [iii]

Titanium

Tatanama, asal usul dan penemuan

Titanium berasal dari perkataan "Titans", anak-anak dewi Bumi dalam mitologi Yunani. Pendeta William Gregor, seorang ahli geologi amatur, menyedari bahawa pasir hitam oleh aliran di Cornwall, 1791, tertarik dengan magnet. Beliau menganalisis dan mengetahui bahawa pasir yang mengandungi besi oksida (menerangkan kemagnetan), serta mineral yang dikenali sebagai menachanite, yang ditariknya dibuat dari oksida logam putih yang tidak diketahui. Ini dia melaporkan kepada Royal Geological Society of Cornwall.

Pada tahun 1795, saintis Prusia, Martin Heinrich Klaproth dari Boinik menyiasat bijih merah yang dikenali sebagai Schörl dari Hungary dan menamakan unsur oksida yang tidak diketahui itu, Titanium. Beliau juga mengesahkan kehadiran titanium dalam menachanite.

TiO kompaun₂ adalah mineral yang dikenali sebagai rutil. Titanium juga berlaku dalam mineral ilmenit dan sphene, yang kebanyakannya terdapat di dalam batuan beku dan sedimen yang diperolehi daripadanya, tetapi juga diedarkan di seluruh litosfer bumi.

Titanium tulen pertama kali dibuat oleh Matthew A. Hunter pada tahun 1910 di Institut Politeknik Rensselaer dengan memanaskan titanium tetrachloride (dihasilkan oleh pemanasan titanium dioksida dengan klorin atau sulfur) dan natrium logam dalam apa yang kini dikenali sebagai proses Hunter. William Justin Kroll kemudian mengurangkan titanium tetrachloride dengan kalsium pada tahun 1932 dan kemudian menapis proses menggunakan magnesium dan sodium. Ini membolehkan titanium digunakan di luar makmal dan apa yang kini dikenali sebagai proses Kroll masih digunakan secara komersil hari ini.

Titanium kesucian yang sangat tinggi dihasilkan dalam kuantiti yang kecil oleh Anton Eduard van Arkel dan Jan Hendrik de Boer dalam proses barisan iodida atau kristal pada tahun 1925 dengan bertindak balas titanium dengan iodin dan memisahkan wap terbentuk di atas filamen panas. [Iv]

Hartanah fizikal & kimia

Titanium adalah logam yang keras, berkilat, berkilauan putih yang diwakili oleh simbol Ti pada jadual berkala. Ia mempunyai nombor atom 22 dan berat atom standard (A_r) daripada 47.867. Atom membentuk struktur kristal berbentuk heksagon yang menghasilkan logam yang kuat seperti besi, tetapi kurang padat. Malah, Titanium mempunyai nisbah kekuatan-ke-ketumpatan tertinggi semua logam.

Titanium adalah mulur dalam persekitaran bebas oksigen dan boleh menahan suhu yang melampau kerana titik leburnya yang tinggi. Ia bukan magnet dan mempunyai keliatan elektrik dan haba yang rendah.

Logam ini tahan kakisan dalam air laut, air asid dan klorin, serta reflektor radiasi inframerah yang baik. Sebagai fotokatalis, ia mengeluarkan elektron dengan kehadiran cahaya, yang bertindak balas dengan molekul untuk membentuk radikal bebas yang membunuh bakteria. [v]

Titanium menyambung dengan baik dengan tulang dan tidak toksik, walaupun titanium dioksida halus adalah karsinogen yang disyaki. Zirkonium, isotop titanium yang paling biasa, mempunyai banyak sifat kimia dan fizikal yang berlainan.

Kegunaan komersial

Titanium paling biasa digunakan dalam bentuk titanium dioksida, yang merupakan komponen utama pigmen putih yang cerah yang terdapat dalam cat, plastik, enamel, kertas, pasta gigi dan bahan tambahan E171 yang memancarkan kepanis, keju dan pembekuan. Sebatian titanium adalah komponen pelindung matahari dan smokescreens, digunakan dalam pyrotechnics dan meningkatkan penglihatan dalam pemerhatian solar. [vi]

Titanium juga digunakan dalam industri kimia dan petrokimia dan pembangunan bateri litium. Sebatian titanium tertentu membentuk komponen pemangkin, contohnya yang digunakan dalam pengeluaran polipropilena.

Titanium dikenali kerana penggunaannya dalam peralatan sukan seperti raket tenis, kelab golf dan bingkai basikal serta peralatan elektronik seperti telefon bimbit dan komputer riba. Aplikasi pembedahannya termasuk penggunaan implan ortopedik dan prostesis perubatan.

Apabila digabungkan dengan aluminium, molibdenum, besi atau vanadium, titanium digunakan untuk melapisi alat pemotong dan salutan pelindung atau bahkan dalam barang kemas atau sebagai penutup hiasan. TiO₂ salutan ke permukaan kaca atau jubin boleh mengurangkan jangkitan di hospital, mengelakkan fogging cermin pandangan sisi dalam kenderaan bermotor dan mengurangkan kotoran membina bangunan, jalan dan jalan raya.

Titanium membentuk bahagian penting struktur yang terdedah kepada air laut, seperti tumbuhan penyahgaraman, kapal dan kapal selam kapal selam dan aci kipas, serta paip kondenser loji kuasa. Kegunaan lain termasuk membuat komponen bagi industri aeroangkasa dan pengangkutan dan tentera, seperti pesawat, kapal angkasa, peluru berpandu, penyadap baju, enjin dan sistem hidraulik. Penyelidikan sedang dijalankan untuk menentukan kesesuaian titanium sebagai bahan bekas simpanan sisa nuklear. iv

Perbezaan utama antara tungsten dan titanium

• Tungsten berasal dari skeletit mineral dan wolframit. Titanium didapati dalam mineral ilmenit, rutil dan sphene.
• Tungsten dihasilkan dengan mengurangkan asid tungstik dari mineral, mengasingkan oksida logam dan mengurangkannya kepada logam dengan memanaskan dengan karbon. Titanium dihasilkan dengan membentuk titanium tetrachloride melalui proses klorida atau sulfat dan memanaskannya dengan magnesium dan sodium.
• Tungsten adalah nombor 74 pada jadual berkala, dengan berat atom relatif 84. Titanium adalah nombor 22, dengan berat atom relatif 47.867.
• Atom tungsten membentuk struktur kristal padu yang berpusatkan badan. Atom titanium membentuk struktur kristal berbentuk heksagon yang padat.
• Tungsten sangat kuat, keras dan padat. Titanium sangat kuat dan keras dan mempunyai ketumpatan yang lebih rendah.
• Tungsten sedikit magnet dan sedikit elektrik. Titanium adalah magnetik dan kurang konduktif elektrik.
• Tungsten tidak seperti tahan karat dalam air asin sebagai titanium dan bukan fotokatalis seperti titanium.
• Tungsten mempunyai peranan biologi, tetapi titanium tidak.
• Tungsten boleh dibentuk dengan bentuk yang paling tulen. Titanium adalah mulur dalam persekitaran bebas oksigen.

Tungsten digunakan dalam elemen pemanasan, berat, litar superconducting suhu rendah dan mempunyai aplikasi dalam fizik nuklear dan alat pemancar elektron. Titanium digunakan dalam pigmen putih, peralatan sukan, implan pembedahan dan struktur marin.