米拉Senthilingam

本周,你可能会惊讶地发现你是多么依赖这种清洁和保护我们环境的广泛使用的元素。

西蒙棉花

钛。众所周知,它很难制造,但我们已经开始依赖它,事实上,今天我们不能没有这种元素或它的化合物。

那么,为什么它如此重要呢?最重要的化合物是氧化物TiO2这占了全球钛使用量的95%。我们实际上使用了400万吨TiO2每年都有大量的稀土被用于涂料和其他需要亮白色、不溶性、无毒的材料的应用,比如药品和牙膏。在食品工业中,它是编号为E171的添加剂,用于漂白糖果、奶酪、糖霜和浇头等。

图为一位女士在肩膀上涂防晒霜

来源:©iStock/Getty Images

它也被用于防晒霜,因为它是一种非常不透明的白色,也非常善于吸收紫外线。吸收紫外线的能力有助于TiO2用作光催化剂这意味着,当紫外线照射到它上面时,它会产生自由电子,与表面的分子发生反应,形成非常活泼的有机自由基。你不希望皮肤上有这些自由基,所以TiO2用于防晒霜的是涂有一层二氧化硅或氧化铝的保护层。

在其他情况下,这些自由基可能是一件好事,因为它们可以杀死细菌。科学家们发现,如果你引入少量不同的元素,比如进入TiO2,不需要紫外线,因为可见光也能起到同样的作用。你可以涂上很薄的TiO涂层2在玻璃(或其他物质,如瓷砖)上;作为减少感染的一种方式,这些疫苗正在医院进行测试。

钛信息图表

来源:©2019 Andy Brunning/英国皇家化学必威手机登陆学会

英国皇家必威手机登陆化学与复利学会用这些元素图形来庆祝国际年,这些图形将在全年发布

当水沾到这种玻璃上时,它会扩散开来,这样就不会起雾(比如汽车后视镜),也能冲走污垢。这就是皮尔金顿的ActivT自洁玻璃的基础,这是一项伟大的英国发明。科学家们正在研究建造TiO2在建筑物表面,人行道和道路上,目的是摆脱口香糖,甚至狗屎。他们还在路面上测试了一层TiO2他们认为它可以去除汽车尾气中的空气污染物。

1791年,康沃尔郡的一位名叫威廉·格雷戈尔的牧师发现了第一种钛化合物,当时他提取了这种不纯氧化物。他把它溶解在酸里,得到了一种无色的溶液,但发现它可以被还原得到紫色溶液。他是一位领先于他的时代的过渡金属化学家。一百多年来,许多化学家都试图得到纯金属。我们现在知道这是非常困难的,因为即使是通常不反应的气体氮与热的钛金属反应形成氮化物,TiN。

元素周期表- 22 -钛

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现在钛是用克罗尔法制造的。首先加热二氧化钛达到1000摄氏度,然后通过克服它。这使得TiCl4.人们称之为“挠痒痒”。然后用一个毯子和热反应[850摄氏度]来得到金属元素。

钛金属不如钛金属便宜-因为它更难提取-所以它的应用往往是专业的。钛金属有一些很有价值的特性。实际上,它没有什么反应,因为,它形成了一层薄薄的氧化物保护层,所以它不会被腐蚀。它的密度是每厘米4.5克3.因此,钛合金在航空航天工业中非常重要。世界上最快的有人驾驶飞机SR-71黑鸟的大部分部件都是用它制造的,包括747和空客在内的大型客机的发动机和机体的主要部件也是用它制造的。

钛髋关节植入物

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钛髋关节植入物

这种金属耐海水,所以它可以在海洋中应用,比如螺旋桨轴,据说俄罗斯人用它来建造潜艇。钛无毒,也不会被人体排斥。它还与骨骼相连,因此已经在外科手术中得到应用,如关节替换——尤其是髋关节——和牙齿植入。所以钛和它的化合物有很多用途,我们不能没有它。

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事实上,我们不能,因为它存在于我们的食物、防晒霜和窗户中,很快甚至可能出现在我们的医院和道路上。这是来自阿平厄姆学校的西蒙·科顿介绍钛的多种用途和化学性质。下周,一种闪闪发光的元素将普通的矿物变成宝石。

克里斯托弗·布兰福德

所有的但我最喜欢的是宝石,在那里,微量的元素会增添绚丽的色彩。像刚玉、绿柱石和冷绿柱石一样,这些金属氧化物是无色且不明显的矿物。但加入少量铬,它们就会变成红宝石、祖母绿和翠绿石。红宝石是一种氧化铝,千分之几的铝离子被铬(III)离子取代,铬原子周围有6个氧气原子。这导致铬原子在紫色和黄绿色区域强烈地吸收光。我们看到的主要是红色和一些蓝色,在最好的情况下,这是最好的红宝石特有的鸽子血颜色。

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克里斯托弗·布兰福德将在下周的新闻中解释铬闪闪发光的多彩化学过程元素中的化学.在那之前,我是来自thenakedscientists.com的Meera Senthilingam,感谢大家的收听。