鈦元素的發(fā)現(xiàn)及其概念發(fā)展
發(fā)布時間：2021-10-25 12:54
1791年,英國礦物學家格雷戈爾發(fā)現(xiàn)鈦礦石并意識到一種新元素的存在。至1795年,普魯士化學家克拉普羅特進一步預言了該元素,并將之正式命名為鈦（Titanium）。1910年,美國化學家亨特制取了純凈的鈦單質(zhì),鈦元素的概念正式形成。20世紀20年代以后,鈦同位素的發(fā)現(xiàn)使人們對鈦元素有了新認識,并逐漸形成現(xiàn)代鈦元素概念。鈦元素概念的發(fā)展使人們在科學認知上發(fā)生了轉(zhuǎn)變,促進了化學元素觀的演進。
【文章來源】：化學通報. 2020,83(11)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
門捷列夫的第一版元素周期表[18]
Hunter法使鈦單質(zhì)得以問世,但之后的近40年間金屬鈦遲遲無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1932年盧森堡科學家威廉·賈斯汀·克羅爾(William Justin Kroll,1889～1973)提出利用鎂替代鈉還原四氯化鈦的方法有望實現(xiàn)鈦的工業(yè)化生產(chǎn)。1940年克羅爾改良了這個方法,極大地提高了鈦的產(chǎn)率,后來這種方法被稱為Kroll法[20]。直到1948年,美國杜邦(DuPont)公司開始用這種方法生產(chǎn)商品海綿鈦。后來,美國人阿姆斯特朗(Donn Armstrong)對Hunter法進行了改進[21],他將氣態(tài)的TiCl4直接噴射入流動的金屬鈉液中,使整個反應在噴嘴口處進行(其整個設備改進的原始草圖見圖2),實現(xiàn)了金屬鈦粉末低成本、連續(xù)化地生產(chǎn)。時至今日,冶鈦工藝不斷地取得新的突破,但在眾多的鈦金屬冶煉方法中,也只有Kroll法和改進后的Hunter法能實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),大部分海綿鈦主產(chǎn)國(美國、俄羅斯、哈薩克斯坦、烏克蘭、中國、日本等)的鈦生產(chǎn)工藝仍以Kroll法為主[22]。隨著現(xiàn)代科技和冶金工業(yè)不斷發(fā)展,金屬鈦的制備工藝逐漸演變?yōu)榻饘贌徇�原法和熔鹽電解法。低成本、高純度的金屬鈦單質(zhì)的量產(chǎn)為進一步探究鈦元素的微觀結(jié)構(gòu)奠定了堅實的物質(zhì)基礎,也促進了金屬鈦的推廣和應用以及鈦元素概念的廣泛傳播。
迄今為止,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了25個鈦同位素39-63Ti,其中包括5個穩(wěn)定同位素(46Ti、47Ti、48Ti、49Ti、50Ti),7個富含質(zhì)子的鈦同位素,13個富含中子的鈦同位素。根據(jù)HFB-14模型預測,大約有12種同位素尚未被發(fā)現(xiàn)[31]。目前,幾乎70%的鈦同位素已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)和鑒定。圖3總結(jié)了各種鈦同位素的首次發(fā)現(xiàn)年份,圖的右邊是預測存在的同位素。如今,金屬鈦已在生活中的方方面面得到廣泛地應用。鈦及其化合物的應用領域主要涉及航空航天、醫(yī)療、建筑、兵器、汽車工業(yè)、生活用品及輕工業(yè)等。各國科研人員仍在尋找低成本、高質(zhì)量金屬鈦的制備途徑,同時,也加大了對粒子分散鈦合金和纖維強化鈦合金等新型鈦合金應用的研究[32]。金屬鈦是繼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”,人類終究會走向鈦金屬時代,金屬鈦也將繼續(xù)為人類文明建設創(chuàng)造新的奇跡。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]世界鈦工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 何蕾,王運鋒. 新材料產(chǎn)業(yè). 2018(01)
[2]光譜分析法在化學發(fā)展中的重要作用[J]. 胡釗,夏涵韜,陳瑤. 科技創(chuàng)新與應用. 2014(08)
[3]鈦制取工藝研究進展[J]. 王震,李堅,華一新,張志,張遠,柯平超. 稀有金屬. 2014(05)
[4]鈦金屬和鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[J]. 許國棟,王桂生. 稀有金屬. 2009(06)
[5]金屬鈦的性能、發(fā)展與應用[J]. 白木,周潔. 礦業(yè)快報. 2003(05)
[6]國內(nèi)外海綿鈦工業(yè)現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢[J]. 周天華. 鈦工業(yè)進展. 2001(06)
[7]航空航天用新型鈦合金的研究發(fā)展及應用[J]. 錢九紅. 稀有金屬. 2000(03)
[8]元素符號的演變[J]. 劉仕龍. 化學教學. 1994(04)
[9]同位素概念和位移定律的建立[J]. 張清建. 大學化學. 1991(03)
[10]克拉普羅特及其對近代化學的貢獻[J]. 劉景清. 化學通報. 1990(06)
本文編號：3457443
【文章來源】：化學通報. 2020,83(11)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
門捷列夫的第一版元素周期表[18]
Hunter法使鈦單質(zhì)得以問世,但之后的近40年間金屬鈦遲遲無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1932年盧森堡科學家威廉·賈斯汀·克羅爾(William Justin Kroll,1889～1973)提出利用鎂替代鈉還原四氯化鈦的方法有望實現(xiàn)鈦的工業(yè)化生產(chǎn)。1940年克羅爾改良了這個方法,極大地提高了鈦的產(chǎn)率,后來這種方法被稱為Kroll法[20]。直到1948年,美國杜邦(DuPont)公司開始用這種方法生產(chǎn)商品海綿鈦。后來,美國人阿姆斯特朗(Donn Armstrong)對Hunter法進行了改進[21],他將氣態(tài)的TiCl4直接噴射入流動的金屬鈉液中,使整個反應在噴嘴口處進行(其整個設備改進的原始草圖見圖2),實現(xiàn)了金屬鈦粉末低成本、連續(xù)化地生產(chǎn)。時至今日,冶鈦工藝不斷地取得新的突破,但在眾多的鈦金屬冶煉方法中,也只有Kroll法和改進后的Hunter法能實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),大部分海綿鈦主產(chǎn)國(美國、俄羅斯、哈薩克斯坦、烏克蘭、中國、日本等)的鈦生產(chǎn)工藝仍以Kroll法為主[22]。隨著現(xiàn)代科技和冶金工業(yè)不斷發(fā)展,金屬鈦的制備工藝逐漸演變?yōu)榻饘贌徇�原法和熔鹽電解法。低成本、高純度的金屬鈦單質(zhì)的量產(chǎn)為進一步探究鈦元素的微觀結(jié)構(gòu)奠定了堅實的物質(zhì)基礎,也促進了金屬鈦的推廣和應用以及鈦元素概念的廣泛傳播。
迄今為止,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了25個鈦同位素39-63Ti,其中包括5個穩(wěn)定同位素(46Ti、47Ti、48Ti、49Ti、50Ti),7個富含質(zhì)子的鈦同位素,13個富含中子的鈦同位素。根據(jù)HFB-14模型預測,大約有12種同位素尚未被發(fā)現(xiàn)[31]。目前,幾乎70%的鈦同位素已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)和鑒定。圖3總結(jié)了各種鈦同位素的首次發(fā)現(xiàn)年份,圖的右邊是預測存在的同位素。如今,金屬鈦已在生活中的方方面面得到廣泛地應用。鈦及其化合物的應用領域主要涉及航空航天、醫(yī)療、建筑、兵器、汽車工業(yè)、生活用品及輕工業(yè)等。各國科研人員仍在尋找低成本、高質(zhì)量金屬鈦的制備途徑,同時,也加大了對粒子分散鈦合金和纖維強化鈦合金等新型鈦合金應用的研究[32]。金屬鈦是繼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”,人類終究會走向鈦金屬時代,金屬鈦也將繼續(xù)為人類文明建設創(chuàng)造新的奇跡。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]世界鈦工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 何蕾,王運鋒. 新材料產(chǎn)業(yè). 2018(01)
[2]光譜分析法在化學發(fā)展中的重要作用[J]. 胡釗,夏涵韜,陳瑤. 科技創(chuàng)新與應用. 2014(08)
[3]鈦制取工藝研究進展[J]. 王震,李堅,華一新,張志,張遠,柯平超. 稀有金屬. 2014(05)
[4]鈦金屬和鈦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[J]. 許國棟,王桂生. 稀有金屬. 2009(06)
[5]金屬鈦的性能、發(fā)展與應用[J]. 白木,周潔. 礦業(yè)快報. 2003(05)
[6]國內(nèi)外海綿鈦工業(yè)現(xiàn)狀及今后的發(fā)展趨勢[J]. 周天華. 鈦工業(yè)進展. 2001(06)
[7]航空航天用新型鈦合金的研究發(fā)展及應用[J]. 錢九紅. 稀有金屬. 2000(03)
[8]元素符號的演變[J]. 劉仕龍. 化學教學. 1994(04)
[9]同位素概念和位移定律的建立[J]. 張清建. 大學化學. 1991(03)
[10]克拉普羅特及其對近代化學的貢獻[J]. 劉景清. 化學通報. 1990(06)
本文編號：3457443
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/huaxue/3457443.html
最近更新
教材專著
