Différence entre le tungstène et le titane

Tungstène

Nomenclature, origines et découvertes

Le tungstène est dérivé du suédois tung sten, ou "pierre lourde". Il est représenté par le symbole W, car il est connu sous le nom de Wolfram dans de nombreux pays européens. Cela vient de l'allemand pour "Wolf's mousse", car les premiers mineurs d'étain ont remarqué qu'un minéral qu'ils appelaient Wolframite ont réduit le rendement en étain lorsqu'il est présent dans du minerai d'étain, il semblait donc consommer de l'étain comme un loup dévore des moutons. [je]

En 1779, Peter Woulfe a examiné Sheelite de Suède et a découvert qu'il contenait un nouveau métal. Deux ans plus tard, Carl Wilhelm Scheele a réduit l'acide tungstique de ce minéral et isolé un oxyde blanc acide. Un autre deux ans plus tard, Juan et Fausto Elhuyar à Vergara, en Espagne, ont isolé le même oxyde métallique d'un acide identique réduit de Wolframite. Ils ont chauffé l'oxyde métallique avec du carbone, le réduisant en métal de tungstène.

Proprietes physiques et chimiques

Le tungstène est un métal brillant et blanc argenté et a le numéro atomique 74 sur le tableau des éléments périodique et un poids atomique standard (A_r) de 183.84.[ii]

Il a le point de fusion le plus élevé de tous les éléments, ultra-élevé et est très dur et stable. Il a la pression de vapeur la plus basse, le coefficient de dilatation thermique le plus bas et la résistance à la traction la plus élevée de tous les métaux. Ces propriétés sont dues aux fortes liaisons covalentes entre les atomes de tungstène formés par des électrons 5D. Les atomes forment une structure cristalline cubique centrée sur le corps.

Le tungstène est également conducteur, relativement chimiquement inerte, hypoallergénique et possède des propriétés de blindage de rayonnement. La forme la plus pure de tungstène est facilement malléable et travaillé en forgeant, en extrudant, en dessinant et en fritant. L'extrudage et le dessin impliquent respectivement la poussée et le tirage, du tungstène chaud à travers un «moule» (moule), tandis que le frittage est le mélange de poudre de tungstène avec d'autres métaux en poudre pour produire un alliage.

Usages commerciaux

Les alliages de tungstène sont extrêmement difficiles, comme le carbure de tungstène, qui est combiné avec de la céramique pour former "l'acier à grande vitesse" - il est utilisé pour fabriquer des exercices, des couteaux et des outils de coupe, de sciage et de fraisage. Ceux-ci sont utilisés dans les industries de travail métallique, d'exploitation minière, de travail du bois, de construction et de pétrole et représentent 60% des tungstènes utilisent commercialement.

Le tungstène est utilisé dans les éléments chauffants et les fours à haute température. Il se trouve également dans les ballasts dans les queues d'avions, les quilles de yacht et les voitures de course, ainsi que des poids et des munitions.

Les moustates de calcium et de magnésium étaient autrefois couramment utilisées pour les filaments dans les ampoules à incandescence, mais sont considérées comme inefficaces énergétiques. Les alliages de tungstène sont cependant utilisés dans les circuits supraconducteurs à basse température.

Les moustates en cristal sont utilisées en physique nucléaire et en médecine nucléaire, en rayons X et en rayons de rayons cathodiques, électrodes d'arc et microscopes électroniques. Le trioxyde de tungstène est utilisé dans les catalyseurs, comme celui utilisé dans les centrales électriques qui fonctionnent sur du charbon. D'autres sels de tungstène sont utilisés dans les industries chimiques et le bronzage.

Certains alliages sont utilisés comme bijoux, tandis que l'on est connu pour former des aimants permanents et certains superalliages sont utilisés comme revêtements résistants à l'usure.

Le tungstène est le métal le plus lourd pour avoir un rôle biologique, mais uniquement dans les bactéries et les archées. Il est utilisé par une enzyme qui réduit les acides carboxyliques aux aldéhydes. [iii]

Titane

Nomenclature, origines et découvertes

Titanium est dérivé du mot "Titans", Sons of the Earth Goddess in Greek Mythology. Le révérend William Gregor, géologue amateur, a remarqué que le sable noir par un ruisseau à Cornwall, 1791, était attiré par un aimant. Il l'a analysé et a appris que le sable contenait de l'oxyde de fer (expliquant le magnétisme), ainsi qu'un minéral connu sous le nom de menachanite, qu'il a déduit était fait d'un oxyde de métal blanc inconnu. Il a signalé à la Royal Geological Society of Cornwall.

En 1795, le scientifique prussien Martin Heinrich Klaproth de Boinik a étudié un minerai rouge connu sous le nom de Schörl de Hongrie et a nommé l'élément de l'oxyde inconnu qu'il contenait, le titane. Il a également confirmé la présence de titane à Menachanite.

Le composé Tio₂ est un minéral connu sous le nom de rutile. Le titane se produit également dans les minéraux ilménite et sphène, trouvés principalement dans les roches ignées et les sédiments en dérive, mais sont également distribués dans toute la lithosphère terrestre.

Le titane pur a été fabriqué pour la première fois par Matthew A. Hunter en 1910 au Rensselaer Polytechnic Institute en chauffant le tétrachlorure de titane (produit par le dioxyde de titane chauffant avec du chlore ou du soufre) et du sodium métal dans ce qui est maintenant connu sous le nom de Hunter Process. William Justin Kroll a ensuite réduit le tétrachlorure de titane avec du calcium en 1932 et a ensuite affiné le processus en utilisant du magnésium et du sodium. Cela a permis d'utiliser le titane en dehors du laboratoire et ce qui est maintenant connu sous le nom de processus Kroll est toujours utilisé commercialement aujourd'hui.

Le titane à très haute pureté a été produit en petites quantités par Anton Eduard Van Arkel et Jan Hendrik de Boer dans le processus d'iodure ou de barre de cristal en 1925 en réagissant au titane avec de l'iode et en séparant les vapeurs formées sur un filament chaud.[iv]

Propriétés physiques et chimiques

Le titane est un métal dur et brillant et argenté représenté par le symbole Ti sur le tableau périodique. Il a le numéro 22 atomique et un poids atomique standard (un_r) de 47.867. Les atomes forment une structure cristalline hexagonale serrée qui se traduit par le métal aussi fort que l'acier, mais beaucoup moins dense. En fait, le titane a le rapport force / densité le plus élevé de tous les métaux.

Le titane est ductile dans un environnement sans oxygène et peut résister à des températures extrêmes en raison de son point de fusion relativement élevé. Il n'est pas magnétique et a de faibles conductivités électriques et thermiques.

Le métal est résistant à la corrosion dans l'eau de mer, l'eau acide et le chlore, ainsi qu'un bon réflecteur du rayonnement infrarouge. En tant que photocatalyseur, il libère des électrons en présence de lumière, qui réagissent avec les molécules pour former des radicaux libres qui tuent les bactéries. [v]

Le titane se connecte bien à l'os et est non toxique, bien que le dioxyde de titane fin soit un cancérogène suspecté. Le zirconium, l'isotope de titane le plus courant, a de nombreuses propriétés chimiques et physiques différentes.

Usages commerciaux

Le titane est le plus souvent utilisé sous forme de dioxyde de titane, qui est un élément principal d'un pigment blanc brillant trouvé dans les peintures, les plastiques, les émails, le papier, le dentifrice et l'additif alimentaire E171 qui blanchit la confiserie, les fromages et les icotations. Les composés en titane sont un composant des écrans solaires et des écrans de fumée, sont utilisés en pyrotechnie et améliorent la visibilité des observatoires solaires. [vi]

Le titane est également utilisé dans les industries chimiques et pétrochimiques et le développement de batteries au lithium. Certains composés en titane forment des composants de catalyseur, par exemple celui utilisé dans la production de polypropylène.

Titanium est connu pour son utilisation dans des équipements sportifs tels que les raquettes de tennis, les clubs de golf et les cadres de vélo et les équipements électroniques comme les téléphones portables et les ordinateurs portables. Ses applications chirurgicales comprennent une utilisation dans les implants orthopédiques et les prothèses médicales.

Lorsqu'il est allié d'aluminium, de molybdène, de fer ou de vanadium, le titane est utilisé pour enrober les outils de coupe et les revêtements de protection ou même dans les bijoux ou comme finition décorative. Tio₂ Les revêtements sur des surfaces en verre ou en carreaux peuvent réduire les infections dans les hôpitaux, empêcher la brouillard des rétroviseurs latéraux dans les véhicules à moteur et réduire l'accumulation de saleté sur les bâtiments, les trottoirs et les routes.

Le titane constitue une partie importante des structures exposées à l'eau de mer, telles que les usines de dessalement, les coques de navires et de sous-marins et les puits d'hélice, ainsi que les tuyaux de condenseur de centrales électriques. D'autres utilisations comprennent la fabrication de composants pour les industries aérospatiales et des transports et les militaires, comme les avions, les vaisseaux spatiaux, les missiles, le placage d'armure, les moteurs et les systèmes hydrauliques. Des recherches sont en cours pour déterminer l'aptitude du titane en tant que matériau de conteneur de stockage des déchets nucléaires. iv

Différences clés entre le tungstène et le titane

• Le tungstène provient des minéraux Scheelite et Wolframite. Le titane se trouve dans les minéraux ilménite, rutile et sphène.
• Le tungstène est produit en réduisant l'acide tungstique du minéral, en isolant l'oxyde métallique et en le réduisant en métal en chauffant avec du carbone. Le titane est produit en formant du tétrachlorure de titane via des processus de chlorure ou de sulfate et de le chauffer avec du magnésium et du sodium.
• Le tungstène est le numéro 74 sur le tableau périodique, avec un poids atomique relatif 84. Le titane est le numéro 22, avec un poids atomique relatif 47.867.
• Les atomes de tungstène forment une structure cristalline cubique centrée sur le corps. Les atomes de titane forment une structure cristalline hexagonale serrée.
• Le tungstène est extrêmement fort, dur et dense. Le titane est très fort et dur et a une densité beaucoup plus faible.
• Le tungstène est légèrement magnétique et légèrement électriquement conducteur. Le titane est non magnétique et moins électriquement conducteur.
• Le tungstène n'est pas aussi résistant à la corrosion dans l'eau salée que le titane et n'est pas un photocatalyseur comme le titane.
• Le tungstène a un rôle biologique, mais le titane ne.
• Le tungstène est malléable dans sa forme la plus pure. Le titane est ductile dans un environnement sans oxygène.

Le tungstène est utilisé dans les éléments de chauffage, les poids, les circuits supraconducteurs à basse température et les applications en physique nucléaire et en dispositifs d'électrons d'électrons. Le titane est utilisé dans les pigments blancs, l'équipement sportif, les implants chirurgicaux et les structures marines.