15 декабря 2019, воскресенье, 04:20
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Авторы

Аркадий Курамшин

 

Продолжаем знакомить читателей с книгами, вошедшими в длинный список ежегодной премии «Просветитель». В октябре из их числа будут выбраны восемь изданий, среди которых позже и определят победителей в двух номинациях: «естественные и точные науки» и «гуманитарные науки».

Химик Аркадий Курмашин, сотрудник Химического института имени А. М. Бутлерова Казанского университета, ранее был известен как автор книг «Жизнь замечательных веществ» и «Жизнь замечательных устройств» и научно-популярных публикаций в журнале «Химия и жизнь», порталах «Элементы» и «Chemport.ru». Новая книга Аркадия Курмашина «Элементы: замечательный сон профессора Менделеева» (издательство АСТ) вышла в год 150-летия открытия Дмитрием Менделеевым периодического закона химических элементов. 118 глав книги посвящены известным на данный момент элементам, от водорода до оганессона. О каждом из них автор рассказывает историю их открытия и выбора названия, описывает самые интересные их свойства и области применения человеком.

Предлагаем вам прочитать главу из книги Аркадия Курмашина, посвященную титану – металлу из четвертой группы Периодической системы химических элементов..

 

Элемент №22, титан, как и стоящий перед ним в Периодической системе скандий, не является биологически значимым элементом — его атомы не принимают участие ни в одном биохимическом процессе.

 

Тем не менее, если в организме человека скандий, если и можно найти, то только в следовых количествах, то количество титана в некоторых человеческих телах исчисляется граммами и десятками граммов (думаю, что в моём теле титана наберётся на пару грамм) — химическая инертность титана делает этот металл «физиологически дружественным», из-за чего его применяют для изготовления имплантов зубов, искусственных суставов и других протезов, которые должны непосредственно контактировать с тканями организма.

Правда, на практике преимущественно применяется не металлический титан, а его оксиды. В мире ежегодно используется около четырёх миллионов тонн оксидов титана рутила и анатаза, каждый из которых отвечает формуле TiO2 — это 95% случаев применения титана. Те читатели, кто уже изучал органическую химию, знают, что органические вещества с одинаковым составом могут различаться строением и свойствами — в органике это явление называется «изомерией». Однако, различие строения и свойств при одинаковом составе характерно не только для органических веществ, но и для неорганических. Иногда, когда неорганические вещества образуют молекулы, это явление также называется изомерией, но для оксидов титана, образующих не молекулы, а атомные кристаллические решетки наличие нескольких форм, отвечающих формуле TiO2, называется «полиморфизмом». Кристаллические решётки слегка различаются межатомным расстоянием титан-кислород, расположением атомов титана и кислорода друг относительно друга, и, вуаля — твердость рутила по шкале Мооса составляет 7 единиц, а анатаза — 5.5 единиц.

На практике преимущественно применяется более мягкий анатаз — он нужен везде, где нам нужен химический инертный, нерастворимый и не обладающий токсичностью порошок белового цвета. Диоксид титана применяется для изготовления таблеток лекарств, входит в состав зубных паст. В пищевой промышленности оксид титана, промаркированный как пищевая добавка E171, с помощью которой добавляют белизны в кондитерские изделия, сыры и мороженное. Оксид титана применяется в солнцезащитных кремах — он практически не прозрачен для ультрафиолета. То, что оксиды титана поглощают ультрафиолетовое излучение, позволяет использовать эти вещества как фотокатализаторы. Закон сохранения энергии отменить нельзя, и, поглотив энергию УФ излучения фотокатализатор рассеивает её, испуская фотоэлектроны, которые способствуют формированию свободных радикалов, которые, например, могут расщеплять воду на кислород и водород. Что касается кремов против загара, очевидно, что менять одну потенциальную опасность для здоровья (ультрафиолет) на другую (активные радикалы), входящие в состав солнцезащитных кремов частицы TiO2 покрывают защитным слоем из оксида кремния или оксида алюминия. В других случаях радикалы даже полезны — они могут убивать патогенные микроорганизмы. В настоящее время проходят испытания дезинфицирующие поверхности, покрытые тонким слоем частиц TiO2. Хорошие перспективы фотокаталитического способа обеззараживания обуславливаются ещё и тем, что, как показали новые исследования, легирование диоксида титана серебром или азотом позволяет получать активные радикалы без ультрафиолета — просто при облучении видимым светом.

Диоксид титана практически одновременно и независимо друг от друга в 1791 году сделали английский викарий Уильям Грегор и немецкий химик Мартин Генрих Клапрот. Грегор растворил образец руды, с которой работал (он называл её «менакеновая земля»), в кислоте, получив бесцветный раствор, который реагировал с цинком, приобретая пурпурную окраску. В 1795 Клапрот открыл в минерале рутиле новый элемент и назвал его титаном, а спустя пару лет сделал вывод о том, что открытый им рутил и образец, с которым работал Грегор, представляет собой одно и то же вещество. Клапрот подобрал новому элементу название из древнегреческой мифологии в соответствии со своими взглядами на химическую номенклатуру, не желая идти на поводу традиций французской химической школы, в соответствии с правилами которой элемент старались называть по его химическим свойствам. Получение металлического титана впервые удалось Йёнсу Берцелиусу, однако до середины ХХ века ни один из способов получения металлического титана не отвечал требованиям, необходимым для промышленного получения этого металла — выходы были невысокие, а металл получался низкой степени очистки — одна из причин этого заключается в том, что при высоких температурах титан реагирует с азотом с образованием нитрида TiN.

В 1940 году был разработан современный промышленный способ получения титана — процесс Кролла. В соответствии с ним оксид титана превращают в хлорид титана TiCl4, пропуская над смесью порошков диоксида титана и угля хлор, затем в атмосфере аргона хлорид титана обрабатывают металлическим магнием, получая в результате титан (способ получения металлов вытеснением из их соединений другими металлами называется «металлотермия»). Хотя титан — десятый по распространённости в земной коре элемент, сложности с выделением титана из руды делают его промышленное производство, чем производство, например, более редкой для земной коры меди. Это, в свою очередь, обуславливает то, что применение металлического титана затрагивает весьма специализированные области, определяемые его свойствами.

Наиболее ценное свойство металлического титана — его химическая инертность, которая, как и для алюминия объясняется тем, что на поверхности металла образуется защитная оксидная плёнка. Плотность титана (4.5 г/см3) больше чем у алюминия (2.7 г/см3), но титан прочнее алюминия, и для аэрокосмической техники применяют титано-алюминиевые сплавы. Из титанового сплава был выполнен корпус сверхзвукового разведчика ВВС США Блэкбёрд SR-71 — самого быстрого воздушного корабля. Титановые конструкции используются для изготовления двигателей и корпуса пассажирских самолётов. Металлический титан устойчив к действию морской воды, что позволяет делать из него гребные винты надводных и подводных судов, строить корпуса подводных лодок. Любопытно, что тот самый нитрид титана, который долгое время мешал выделению металла тоже нашел своё применение — благодаря его жёлтому цвету, очень похожему на золото, его используют для покрытия инструментов, куполов церквей и в бижутерии.

 

Ранее в рубрике «Медленное чтение» были представлены следующие книги, вошедшие в длинный список премии «Просветитель» 2019 года:

Евгений Анисимов «Держава и топор. Царская власть, политический сыск и русское общество в XVIII веке» (Новое литературное обозрение)

Павел Бранд «На нервной почве» (АСТ)

Максим Кронгауз, Александр Пиперски, Антон Сомин «Сто языков. Вселенная слов и смыслов»

Михаил Левицкий. «Карнавал молекул. Химия необычная и забавная» (Альпина нон-фикшн)

Елена Осокина «Алхимия советской индустриализации. Время Торгсина» (Новое литературное обозрение)

Павел Руднев «Драма памяти. Очерки истории российской драматургии. 1950–2010-е» (Новое литературное обозревние)

Лев Симкин. «Собибор / Послесловие» (АСТ, Corpus)

 

Главные новости

14.12 17:08 3,4 млн россиян не выпустят за границу из-за долгов. Это почти 3% взрослого населения России
14.12 16:00 В каждой четвертой российской школе ученикам запрещены смартфоны на уроках
14.12 15:08 Северная Корея вновь провела «важное испытание» на космодроме и не стала уточнять, что именно испытывали
14.12 14:11 8 из 68 российских фильмов смогли окупить государственное финансирование
14.12 12:40 YouTube опубликовал список самых популярных клипов последних десяти лет
14.12 11:11 Фирменные очки Джона Леннона были проданы на аукционе за $183 тыс.
14.12 10:21 Российские космонавты с избытком веса не полетят на Луну
14.12 09:33 Из машины сотрудника Facebook похитили жесткий диск с данными 29 тыс. сотрудников
14.12 08:02 Новость из прошлого: 14 декабря 1999 года – Путин намерен продолжать политику Ельцина – развивать демократические институты «без репрессий»
13.12 21:43 Популярного фотографа Марата Сафина обвинили в изнасиловании
13.12 21:01 «Ты идиот клинический». В Ростовской области учитель обругал матом ученика за спор с депутатом «Единой России»
13.12 20:15 Суд запретил зарегистрировать торговый знак «Псевдоним Платов». Это псевдоним Путина
13.12 19:51 ФСБ рассказала о задержании пятерых боевиков ИГ в Москве
13.12 19:24 Минфин США исключил из санкционного списка три российских компании. Их владельцы — тезки главы Evil Group
13.12 18:49 В Саратовской области мужчина до смерти забил свою девушку. Она нарушила его «запрет» и пошла в магазин
13.12 18:15 Фигурантов дела «кота-наркокурьера» приговорили к реальным срокам
13.12 18:00 Sports: министру спорта Колобкову дали орден. Отстранение сборной России от международных соревнований на это не повлияло
13.12 17:35 На Украине одну из предполагаемых убийц Шеремета отправили под домашний арест
13.12 16:39 На крейсере «Адмирал Кузнецов» нашли тело второго офицера. Он спасал рабочих от пожара
13.12 16:21 В Череповце снизили наказание сотрудникам ФСКН. Их осудили за 150 преступлений
13.12 15:59 МЧС потушила пожар на складе тканей на Варшавском шоссе в Москве. Его площадь была 7 тыс. кв. метров
13.12 15:28 В Чебоксарах студентка напала с ножом на преподавательницу. На входе работал металлодетектор, но его сигналы проигнорировали
13.12 15:00 «Ъ»: солевой рудник сына генпрокурора Чайки стал самым быстрорастущим в России
13.12 15:00 Все новые здания в Нью-Йорке будут снабжать стеклами, безопасными для птиц
13.12 14:56 Фотограф из Сургута отсудил у лейбла Black Star 70 тыс. рублей. Он требовал 5 млн рублей
13.12 14:19 Сотрудники ФСИН начали принудительное кормление экс-главы Серпуховского района Подмосковья Шестуна
13.12 14:03 The Times и The Daily Telegraph не удалили статьи о Дерипаске. Этого требовал суд в Краснодаре
13.12 14:03 Игорь Честин покинул пост директора WWF России
13.12 13:37 Суд взыскал с Албурова и Соболь 657 тыс. рублей в пользу «Мосгортранса» из-за перекрытия дорог во время акций протеста
13.12 13:24 В Башкирии соцсети и мессенджеры экоактивистов взломали с помощью фальшивых водительских прав
13.12 13:00 Большие скопления мелких насекомых делают их заметными для «радаров» летучих мышей
13.12 12:26 В Нижнем Новгороде мужчина около двух лет изводил соседей записью ржания лошади. Его арестовали
13.12 12:13 Microsoft анонсировала новую Xbox Series X
13.12 12:00 Радиация увеличивает аппетит шмелей
13.12 11:28 За девять лет на благоустройство Москвы отдали 1,5 трлн рублей. Почти столько же потратили на всю Россию
13.12 11:27 Первое прижизненное издание «Евгения Онегина» Пушкина продали за 4,6 млн рублей
13.12 11:09 Умерла заслуженная артистка России Екатерина Дурова
13.12 10:40 Таинственная подземная базилика Рима вновь доступна для посещения
13.12 10:39 В Кузбассе женщину с сыном осудили за использование рабского труда психически больной девушки
13.12 10:07 Евросоюз продлил санкции против России на полгода
13.12 10:05 Около 1,5 млн россиян не выпустят из страны из-за долгов по алиментам
13.12 09:40 Естественная убыль населения России станет рекордной за 11 лет
13.12 08:29 В детском саду Ханты-Мансийска более 60 детей заболели острой кишечной инфекцией
13.12 08:16 Против экс-главы «Тверского» ОВД Москвы завели дело из-за пропажи 9 млн рублей из сейфа
13.12 08:00 Новость из прошлого: 13 декабря 1999 года – В Саратове задержали кандидата в депутаты от ОВР Вячеслава Мальцева с пистолетом и двумя дозами героина
13.12 07:44 Причиной пожара на «Адмирале Кузнецове» стала брошенная в трюме куча мусора
13.12 06:53 Российские футбольные клубы впервые за 18 лет не сыграют в весенней стадии еврокубков
13.12 06:33 Дело Царнаева: в США апелляционный суд усомнился в объективности присяжных
13.12 06:18 Продажи елочных игрушек в России сократились почти в 1,5 раза
12.12 21:10 Журналист «Вечерней Москвы» умер после вызова скорой. Врачи посоветовали ему приложить курицу к кровотечению
«АвтоВАЗ» «ВКонтакте» «Газпром» «Зенит» «Мемориал» «Мистраль» «Оборонсервис» «Роснефть» «Спартак» «Яблоко» Абхазия Австралия Австрия Азербайджан Антимайдан Аргентина Арктика Армения Афганистан Аэрофлот Башкирия Белоруссия Бельгия Бразилия ВВП ВКС ВМФ ВПК ВТБ ВЦИОМ Ватикан Великобритания Венгрия Венесуэла Владивосток Внуково Волгоград ГИБДД ГЛОНАСС Генпрокуратура Германия Голливуд Госдеп Госдума Греция Гринпис Грузия ДТП Дагестан Домодедово Донецк ЕГЭ ЕСПЧ Евровидение Еврокомиссия Евромайдан Евросоюз Египет Екатеринбург ЖКХ Израиль Ингушетия Индия Индонезия Интерпол Ирак Иран Испания Италия Йемен КНДР КПРФ Казань Казахстан Калининград Камчатка Канада Каталония Кемерово Киев Кипр Киргизия Китай Коми Конституция Кремль Крым Куба Курилы ЛГБТ ЛДПР Латвия Ливия Литва Лондон Луганск МВД МВФ МГУ МКС МОК МЧС Малайзия Мексика Минздрав Минкомсвязи Минкульт Минобороны Минобрнауки Минпромторг Минсельхоз Минск Минтранспорта Минтруд Минфин Минэкономразвития Минэнерго Минюст Молдавия Мосгордума Мосгорсуд Москва НАСА Нигерия Нидерланды Новосибирск Норвегия ОБСЕ ООН ОПЕК Одесса ПДД Пакистан Паралимпиада Париж Пентагон Польша Приморье РАН РЖД РПЦ РФС Росавиация Росгвардия Роскомнадзор Роскосмос Роспотребнадзор Россельхознадзор Россия Росстат СМИ СССР США Сахалин Сбербанк Севастополь Сербия Сирия Сколково Славянск Сочи Таджикистан Таиланд Татарстан Трансаэро Турция УЕФА Узбекистан Украина ФАС ФБР ФИФА ФСБ ФСИН ФСКН Филиппины Финляндия Франция Харьков ЦИК ЦРУ ЦСКА Центробанк Чехия Чечня Швейцария Швеция Шереметьево Эбола Эстония ЮКОС Якутия Яндекс Япония авиакатастрофа автопром алкоголь амнистия арест армия археология астрономия аукционы банкротство беженцы бензин беспилотник беспорядки биатлон бизнес бокс болельщики вандализм взрыв взятка вирусы вузы выборы гаджеты генетика гомосексуализм госбюджет госзакупки госизмена деньги дети доллар допинг драка евро журналисты законотворчество землетрясение изнасилование импорт инвестиции инновации интернет инфляция ипотека искусство ислам исследования история казнь кино кораблекрушение коррупция космос кража кредиты культура лингвистика литература математика медиа медицина метро мигранты монархия мошенничество музыка наводнение налоги нанотехнологии наркотики наука недвижимость нейробиология некролог нефть образование обрушение общество ограбление оппозиция опросы оружие офшор палеонтология педофилия пенсия пиратство планетология погранвойска пожар полиция похищение правительство право православие преступность продовольствие происшествия ракета рейтинги реклама религия ретейл робототехника рубль санкции связь сепаратизм следствие смартфоны социология спецслужбы спутники статистика страхование стрельба строительство суды суицид тарифы театр телевидение теракт терроризм технологии транспорт туризм убийство фармакология физика фоторепортаж футбол хакеры химия хоккей хулиганство цензура школа шпионаж экология экономика экспорт экстремизм этология «Единая Россия» «Исламское государство» «Нафтогаз Украины» «Правый сектор» «Северный поток» «Справедливая Россия» «болотное дело» Александр Лукашенко Александр Новак Александр Турчинов Алексей Кудрин Алексей Навальный Алексей Улюкаев Амурская область Анатолий Сердюков Ангела Меркель Антон Силуанов Аркадий Дворкович Арсений Яценюк Астраханская область Барак Обама Басманный суд Башар Асад Белый дом Борис Немцов Бутовский полигон Валентина Матвиенко Верховная Рада Верховный суд Виктор Янукович Виталий Мутко Владимир Жириновский Владимир Зеленский Владимир Маркин Владимир Мединский Владимир Путин Вячеслав Володин Дальний Восток День Победы Дмитрий Медведев Дмитрий Песков Дмитрий Рогозин Дональд Трамп Евгения Васильева Забайкальский край Интервью ученых Ирина Яровая Иркутская область История человечества Калужская область Кирилл Серебренников Кировская область Конституционный суд Космодром Байконур Краснодарский край Красноярский край Ксения Собчак Ленинградская область МИД России Мария Захарова Михаил Прохоров Михаил Саакашвили Михаил Ходорковский Московская область Мурманская область Надежда Савченко Наталья Поклонская Нижний Новгород Николас Мадуро Нобелевская премия Новосибирская область Новый год Олимпийские игры Ольга Голодец Павел Дуров Палестинская автономия Папа Римский Первый канал Пермский край Петр Порошенко Почта России Приморский край Рамзан Кадыров Реджеп Эрдоган Республика Карелия Ростовская область Саратовская область Саудовская Аравия Свердловская область Сергей Лавров Сергей Нарышкин Сергей Полонский Сергей Собянин Сергей Шойгу Следственный комитет Совбез ООН Совет Федерации Ставропольский край Счетная палата Тереза Мэй Франсуа Олланд Хабаровский край Хиллари Клинтон Человек дня Челябинская область Черное море Эдвард Сноуден Элла Памфилова Эльвира Набиуллина Южная Корея Юлия Тимошенко Юрий Чайка авторское право администрация президента акции протеста атомная энергия баллистические ракеты банковский сектор биология большой теннис визовый режим военная авиация выборы губернаторов газовая промышленность гражданская авиация гуманитарная помощь декларации чиновников дороги России информационные технологии климат Земли компьютерная безопасность космодром Восточный крушение вертолета легкая атлетика лесные пожары междисциплинарные исследования мобильные приложения морской транспорт некоммерческие организации общественный транспорт патриарх Кирилл пенсионная реформа пищевая промышленность права человека правозащитное движение преступления полицейских публичные лекции российское гражданство русские националисты русский язык сельское хозяйство сотовая связь социальные сети стихийные бедствия телефонный терроризм уголовный кодекс фигурное катание финансовый рынок фондовая биржа химическое оружие эволюция экономический кризис ядерное оружие Великая Отечественная война Вторая мировая война Ирак после войны Ким Чен Ын Революция в Киргизии Российская академия наук Стихотворения на случай Федеральная миграционная служба Федеральная таможенная служба борьба с курением выборы мэра Москвы здравоохранение в России связь и телекоммуникации тюрьмы и колонии Совет по правам человека аварии на железной дороге естественные и точные науки закон об «иностранных агентах» компьютеры и программное обеспечение видеозаписи публичных лекций «Полит.ру» Новые технологии, инновации Сочи 2014 рейтинг Forbes Кабардино-Балкария Левада-Центр Нью-Йорк Санкт-Петербург отставки-назначения шоу-бизнес Ростов-на-Дону ЧМ-2018 Книга. Знание ВИЧ/СПИД Apple Bitcoin Boeing Facebook G20 Google iPhone IT NATO PRO SCIENCE видео ProScience Театр Pussy Riot Telegram Twitter Wikileaks

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.