в чем содержится титан
Применение металла титан в промышленности и строительстве
Совмещение в одном веществе прочности и легкости – параметр ценный настолько, что остальные качества и особенности материала могут совершенно игнорироваться. Титан дорог в производстве, стоек к температурам только в сверхчистом виде, сложен в использовании, но все это оказывается второстепенным по сравнению с комбинацией малого веса и высокой прочности.
Данная статья расскажет вам о применении титана в военной авиации, промышленности, медицине, авиастроении, для изготовления ювелирных изделий, о сплавах титана, их свойствах и применении в быту.
Области применения титана
Область использования металла была бы значительно шире, если бы не высокая стоимость его получения. Из-за этого применяют титан лишь в тех областях, где использование столь дорогого вещества экономически оправдано. Обуславливает применение не только прочность и легкость, но и стойкость к коррозии, сравнимая со стойкостью благородных металлов и долговечности.
Свойства металла необыкновенно сильно зависят от чистоты, поэтому применение технического и чистого титана рассматриваются как 2 отдельных вопроса.
О том, благодаря каким свойствам титан так широко используется в промышленности, расскажет это видео:
Технический металл
Технический титан может содержать разнообразные примеси, не сказывающиеся на химических свойствах вещества, однако имеющих влияние на физические. Технический титан теряет такое ценное качество, как жаропрочность и способность работать при температурах выше 500–600 С. А вот коррозийная его стойкость никак не уменьшается.
Изделия из титана (фото)
Чистый металл
Чистый металл проявляет очень высокую жаропрочность, способность работать в условиях высокой нагрузки и высокой температуры. А, учитывая его малый вес, применение металла в ракето- и авиастроении оказывается очевидным.
Титан
Содержание материала
Продукты содержащие титан
Описание
Титан – это загадочный макроэлемент, который не так досконально изучен наукой и человеком. В рамках данной статьи попробуем разобраться более подробно в том, что собой представляет это вещество, какова область его применения и многое другое.
Титан является химическим элементом, которому в периодической таблице Менделеева присвоен атомный номер 22. Элемент находится в 4-й группе, так как состоит в 4 периоде данной таблицы. Относительная атомная масса вещества составляет 47, 7 атомных единиц массы. Данный серебристо-белый металл легкий (см. фото), но довольно плотный, не подвергающийся коррозии. Титан хорошо поддается плавке, так как он очень пластичен. Химики данным элементом заинтересовались потому, что его поверхность имеет защитную пленку. Кроме того, сам макроэлемент не легковоспламеняющийся, а вот его пылинки, наоборот, взрывоопасны.
Существует несколько предположений, почему название элемента звучит именно так, а не иначе. © https://ydoo.info/micro/titan.htmlОдна из версий такова. Прообразом для названия металла могли послужить древнегреческие боги Титаны. По другой версии название «титан» появилось благодаря королеве фей, которую звали Титания.
По количеству нахождения в окружающем мире данный элемент занимает девятое место. Он присутствует также в фауне и флоре. Морская вода содержит примерно 7% этого макроэлемента, а почва – 0,57%. Больше всего залежей титана находиться в Китае, а также в России.
Происхождение и производство титана
Многих интересует вопрос о том, какова история происхождения и дальнейшее производство титана. Чтобы не оставить вопрос без ответа, попробуем осветить данную тему более подробно.
Благодаря Мартину Генриху Клапроту элемент получил название, отталкиваясь от небезызвестных героев мифологии Древней Греции, которых, как известно, звали Титанами. Многие ученые были не согласны с данным названием, но у шведского химика были свои взгляды. До этого элемента ученый открыл небезызвестный минерал уран, название которого он также выбрал из той же самой мифологии Древней Греции.
В чистом виде на поверхности Земли встретить данный четырехвалентный элемент практически невозможно, так как он находится в основном в единстве с кислородными соединениями. Его залежи могут концентрироваться в бокситовых месторождениях, а также в донных осадках морских минералов. Перемещение данного элемента происходит за счет образования обломков рыхлых механических горных пород, которые собираются в некристаллизующиеся вещества. В глине собирается менее 30% данного элемента. Минеральный состав титана довольно устойчив и неспособен выветриваться. Элемент образуется в большой концентрации в виде россыпи. Изучено больше 100 неорганических химических веществ, в которых содержится титан.
Большие залежи этого вещества расположены в ЮАР, Канаде, России, Китае, Украине, Америке, Швеции, Норвегии, Египте, Южной Корее Казахстане, Индии и Австралии. В виде россыпи титан находится в подземных кладовых Бразилии, Австралии, США и Сьерра-Леоне.
Основой для получения и производства данного элемента и его сплавов является двуокись (диоксид) титана с небольшими примесями. Диоксидом может являться цирконовый концентрат, который получают в результате обогащения природных минеральных образований.
Чтобы получить описываемый элемент, необходимо термическим способом обработать руду в специальной дуговой сталеплавильной печи. Процесс сопровождается разложением руды на железо и шлак, в котором содержится титановый диоксид. Окисел титана представляет собой порошкообразное серое вещество. Чтобы получить из него металл, необходимо производить поэтапную обработку.
Состав и действие элемента
Действие описываемого элемента на человека оказывает особый физико-химический состав, о котором пойдет речь в данном разделе.
Существуют 2 аллотропные разновидности этого элемента:
В техническом титане содержатся разные добавки, которые никак не сказываются на химических соединениях элемента, но зато влияют на физические процессы.
Благодаря малому размеру частички вещества проникают в структуру клеток и влияют на их работоспособность. Принято полагать, что данный химический элемент очень инертный и неспособный вступать во взаимодействие с различными внешними факторами и аллергенами. По этой причине он не является токсичным макроэлементом. Но при вступлении в связь с клеточной тканью, органами, лимфой, а также кровью методом физического взаимодействия титан способен нанести вред анатомической целостности тела человека в виде механических повреждений. Таким образом, в результате воздействия элементом на органы можно нанести вред ДНК человека, его набору хромосом. Это может спровоцировать образование доброкачественных и злокачественных опухолей и сбой в молекулах нуклеиновых кислот, отвечающих за генетический код человека.
Было обнаружено, что мельчайшие атомы данного элемента не проходят через кожный покров. По этой причине частички проникают в органы человека исключительно через пищу, воздух и воду.
Помимо легких, данный элемент может скапливаться в селезенке, надпочечниках, а также в щитовидной железе. В течение жизни данный макроэлемент в перечисленных органах сохраняется на том же уровне. Помимо этого, титан может попадать в лимфу, головной мозг, плаценту, женское грудное молоко, кости, волосы, ногти, эпителий и глазной хрусталик.
Больше информации о том, какова сфера применения этого элемента, можно получить в следующем разделе.
Область применения
Область применения данного макроэлемента очень обширна и охватывает несколько сфер. Об этом пойдет речь в данном разделе.
Благодаря очень высокой температуре плавления данный металл рассматривают как отличное сырье, которое можно использовать в конструкторских целях. По этой причине элементу нашли применение в авиации, судостроении, ракетостроении и космической технике, машиностроении, химической, нефтегазовой и оборонной промышленности, а также в кулинарии, спорте и медицине.
Описываемый элемент добавляют как легирующую добавку в разные сплавы, которые должны обладать повышенной жаропрочностью и твердостью. Благодаря антикоррозийным свойствам и способности противостоять различной агрессивной среде данный металл представляет огромную ценность для тяжелой промышленности, так же как и для химической. Из титанового сплава производят различные контейнеры, инженерные сооружения, трубопроводную арматуру и фильтры.
Диоксид титана используют для того, чтобы изготовить различный режущий инструментарий, краски, бумагу или пластик, ювелирные украшения, имплантаты, отделочные материалы и другие предметы. Область применения данного элемента намного обширнее. В современной медицине довольно часто применяют этот металл из-за того, что он не несет опасности. Значимым фактором, в настоящее время влияющим на повсеместное применение этого металла, является его цена. Не зря данный элемент нарекли «материалом будущего», изучив который, можно перейти на совершенно новую ступень развития.
За счет того, что материал очень долговечен, он получил широкое применение в ювелирных работах, в числе которых − небезызвестные титановые кольца. Его долговечность и особенности сплавов на его основе очень хорошо подходят лицам, которые страдают различными аллергиями. Это очень важно для человека-аллергика, который носит украшение в плавательном бассейне не снимая.
Использование в пищевой промышленности
Пищевая промышленность также очень широко использует описываемый элемент. Поскольку данная индустрия является очень многогранной и разноотраслевой, с полученными в конечном счете результатами многие хорошо знакомы. Без многих предметов и инвентаря уже просто невозможно представить сегодняшнюю жизнь.
Как известно, многие металлы, которые постоянно взаимодействуют с водой, паром или иными предметами и факторами, начинают ржаветь. Это касается в том числе технологического оборудования, которое изготавливают из нержавейки, бронзы, алюминия, латуни, а также нелегированной конструкционной стали. Кроме того, во многих пищевых цехах очень часто наблюдается пар, излишняя влага или смена температур, которые являются постоянными попутчиками технологического процесса приготовления пищи. Как следствие, в результате перечисленных внешних факторов оборудование, инструментарий и бытовая кухонная техника выходят из строя гораздо раньше обычного.
Во время технологического процесса производства кисломолочной продукции (плавленых сырочков и сладких творожков, сыворотки или творога) оловянные покрытия, а также алюминиевые сплавы через какое-то время могут разрушаться. Об этом может свидетельствовать наличие на наружной поверхности технологического оборудования так называемых точечных «оспин», свидетельствующих о наличии локальной коррозии металла. Органическая кислота в совокупности с солевым раствором также вполне может нанести более масштабное разрушение стальной, алюминиевой, а также нержавеющей поверхности и различным сплавам, изготовленным на основе никеля.
Пищевая промышленность использует титан как материал оборудования для изготовления разнообразных кулинарных блюд, таких как маринады, рассолы, томатные пасты, полуфабрикаты и другие. Производственные мощности из титана довольно часто используют в молочной промышленности. Например, из этого элемента делают детали для автоматов, благодаря которым происходит процесс разлива молока в тару. Также титан необходим для производства соли глутаминовой кислоты, в котором он выступает в роли материала для колонны, резервуара или теплообменника.
Пищевое машиностроение нашло данному материалу соответствующее использование, изучив прекрасные способности элемента оказывать сопротивление различным видам внешних воздействий. Макроэлемент позволяет повышать эффективность труда, а также помогает надолго сохранить фасовочно-упаковочные установки, закаточное и разливочно-укупорочное оборудование за счет своей прочности. Последняя немаловажна для всех видов деталей, которые совершают сложнейшие действия на огромной скорости.
В медицине
Данный элемент не менее востребован и в медицине. Об этом и не только пойдет речь в данном разделе статьи.
Люди в белых халатах еще в 40-х годах прошлого века заметили, что данный элемент представляет большую ценность в сфере оказываемых медицинских услуг. Поначалу все испытания проводили на братьях наших меньших. «Подопытным кроликам» стали вживлять различные металлические пластины в ткани. Благодаря исследованиям, проводимым в те времена, ученые в первый раз приметили, какими необычайными гипоаллергенными свойствами обладает данный материал. Шли годы, стали возрастать разные реакции организма на различные металлы и проявляться в виде аллергии. По этой причине было принято решение рассмотреть данный металл в качестве возможности для использования в медицинских целях.
Этот поистине необычайный элемент очень любят использовать в стоматологии, ортопедии, кардиологии, нейрохирургии и других сферах. Из диоксида титана изготавливают хирургический инструментарий, который очень легкий, но долговечный.
К сожалению, бывают такие случаи, когда человеку после полученной травмы (автомобильной аварии, происшествия или занятия активными видами спорта) просто необходим протез. В таком случае незаменимым помощником может выступать данный металл. Этот элемент обладает огромным преимуществом: он без труда может «вжиться» в человеческий организм. Недаром деятели науки стали называть данное качество «настоящим родством». Конструкции из титана (имплантанты, фиксаторы для мышечной и костной ткани, а также разнообразные протезы) не несут вреда костям и мышцам. Они также неспособны вызывать аллергические реакции и не обладают разрушительной силой, соприкасаясь с мышечной тканью и различной жидкостью и медикаментами.
Врачи-стоматологи весьма удачно пользуются современными передовыми технологиями, благодаря которым можно изготовить зубные протезы в виде титановых имплантантов. Корень последнего вживляют человеку в челюсть, а затем туда наращивают зуб.
Врачи-кардиологи пользуются данным элементом как материалом для электронного стимулятора или дефибриллятора, чей корпус делают из данного металла.
Помимо перечисленных медицинских полезных приспособлений из титана, также существует и другое средство, являющееся поистине уникальным. Название данному крему − Titan Gel. Этот гель предназначен для мужчин, которые желали бы увеличить свое мужское достоинство. Как им пользоваться и применять, указано в подробной инструкции, которая находится в упаковке средства.
Данный элемент обладает еще одним преимуществом, которое медики не могли не оценить. Титан является немагнитным металлом. По этой причине пациентов, у которых имеются протезы из титана, представляется возможным лечить физиотерапией. Она подразумевает использование не таблеток, а медицинского оборудования, которое работает за счет электротока и магнита.
Норма потребления в сутки
Организму человека очень важно каждые сутки принимать данный макроэлемент, но только при условии соблюдения нормы потребления.
Четко лимитированное количество употребления данного элемента в сутки обусловливается тем, что в человеческом теле уже находится приблизительно 20 миллиграммов описываемого макроэлемента, в том числе 2,4 миллиграмма содержится в легких. Ежедневно вместе с едой в организм попадает 0, 85 миллиграммов вещества, с выпиваемой жидкостью – 0,002 миллиграмма, а из воздуха – 0,0007 миллиграммов.
Дневная норма для данного элемента является условной величиной, поскольку результат его воздействия на человека еще не изучен полностью. По приблизительным расчетам, это количество составляет приблизительно 300-600 микрорентген за сутки. На сегодняшний день не существует четких научных фактов, свидетельствующих о возможных передозировках или побочных эффектах вследствие переизбытка указанной нормы, так как еще до сих пор ведутся исследования.
Титан
Брусок кристаллического титана
Титан — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой, температура полиморфного превращения α↔β 883 °C.Титан и титановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур.
СТРУКТУРА
Кристаллическая структура кристалла
Титан имеет две аллотропические модификации. Низкотемпературная модификация, существующая до 882 °C, имеет гексагональную плотноупакованную решетку с периодами а = 0,296 нм и с = 0,472 нм. Высокотемпературная модификация имеет решетку объемноцентрированного куба с периодом а = 0,332 нм.
Полиморфное превращение (882 °C) при медленном охлаждении происходит по нормальному механизму с образованием равноосных зерен, а при быстром охлаждении — по мартенситному механизму с образованием игольчатой структуры.
Титан обладает высокой коррозионной и химической стойкостью благодаря защитной окисной пленке на его поверхности. Он не корродирует в пресной и морской воде, минеральных кислотах, царской водке и др.
СВОЙСТВА
Имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок.
При обычной температуре покрывается защитной пассивирующей пленкой оксида TiO2, благодаря этому коррозионностоек в большинстве сред (кроме щелочной). Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки 400 °C.
ЗАПАСЫ И ДОБЫЧА
Основные руды: ильменит (FeTiO3), рутил (TiO2), титанит (CaTiSiO5).
На 2002 год, 90 % добываемого титана использовалось на производство диоксида титана TiO2. Мировое производство диоксида титана составляло 4,5 млн т. в год. Подтвержденные запасы диоксида титана (без России) составляют около 800 млн т. На 2006 год, по оценке Геологической службы США, в пересчёте на диоксид титана и без учёта России, запасы ильменитовых руд составляют 603—673 млн т., а рутиловых — 49.7—52.7 млн т. Таким образом, при нынешних темпах добычи мировых разведанных запасов титана (без учёта России) хватит более чем на 150 лет.
Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами титана. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений (из них 11 коренных и 9 россыпных), достаточно равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений находится в 25 км от города Ухта (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 миллиарда тонн.
Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO2. Пирометаллургическим методом руду спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана их при 850 °C восстанавливают магнием.
Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Ильменитовые концентраты восстанавливают в электродуговых печах с последующим хлорированием возникающих титановых шлаков.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ
Титан находится на 10-м месте по распространённости в природе. Содержание в земной коре — 0,57 % по массе, в морской воде — 0,001 мг/л. В ультраосновных породах 300 г/т, в основных — 9 кг/т, в кислых 2,3 кг/т, в глинах и сланцах 4,5 кг/т. В земной коре титан почти всегда четырёхвалентен и присутствует только в кислородных соединениях. В свободном виде не встречается. Титан в условиях выветривания и осаждения имеет геохимическое сродство с Al2O3. Он концентрируется в бокситах коры выветривания и в морских глинистых осадках.
Перенос титана осуществляется в виде механических обломков минералов и в виде коллоидов. До 30 % TiO2 по весу накапливается в некоторых глинах. Минералы титана устойчивы к выветриванию и образуют крупные концентрации в россыпях. Известно более 100 минералов, содержащих титан. Важнейшие из них: рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит CaTiSiO5. Различают коренные руды титана — ильменит-титаномагнетитовые и россыпные — рутил-ильменит-цирконовые.
Месторождения титана находятся на территории ЮАР, России, Украины, Китая, Японии, Австралии, Индии, Цейлона, Бразилии, Южной Кореи, Казахстана. В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимает РФ (58.5%) и Украина (40.2%).
ПРИМЕНЕНИЕ
Титановые сплавы играют большую роль в авиационной технике, где стремятся получить наиболее легкую конструкцию в сочетании с необходимой прочностью. Титан легок по сравнению с другими металлами, но в то же время может работать при высоких температурах. Из титановых сплавов изготовляют обшивку, детали крепления, силовой набор, детали шасси, различные агрегаты. Также данные материалы применяются в конструкциях авиационных реактивных двигателей. Это позволяет уменьшить их массу на 10-25%. Из титановых сплавов производят диски и лопатки компрессора, детали воздухозаборника и направляющего аппарата, крепеж.
Также титан и его сплавы используют в ракетостроении. Ввиду кратковременной работы двигателей и быстрого прохождения плотных слоев атмосферы в ракетостроении в значительной мере снимаются проблемы усталостной прочности, статической выносливости и отчасти ползучести.
Технический титан из-за недостаточно высокой теплопрочности не пригоден для применения в авиации, но благодаря исключительно высокому сопротивлению коррозии в ряде случаев незаменим в химической промышленности и судостроении. Так его применяют при изготовлении компрессоров и насосов для перекачки таких агрессивных сред, как серная и соляная кислота и их соли, трубопроводов, запорной арматуры, автоклав, различного рода емкостей, фильтров и т.п. Только титан обладает коррозионной стойкостью в таких средах, как влажный хлор, водные и кислые растворы хлора, поэтому из данного металла изготовляют оборудование для хлорной промышленности. Из титана делают теплообменники, работающие в коррозионно активных средах, например в азотной кислоте (не дымящей). В судостроении титан используется для изготовления гребных винтов, обшивки морских судов, подводных лодок, торпед и т.д. На титан и его сплавы не налипают ракушки, которые резко повышают сопротивление судна при его движении.
Титановые сплавы перспективны для использования во многих других применениях, но их распространение в технике сдерживается высокой стоимостью и дефицитностью титана.
В каких продуктах содержится титан
Титан – химический элемент, довольно широко распространённый в природе. Это металл, серебристо-серый и твёрдый; он входит в состав многих минералов, и добывать его можно почти везде – Россия занимает второе место в мире по добыче титана.
Много титана в титанистом железняке – ильмените, относящемся к сложным оксидам, и золотисто-красном рутиле, являющемся полиморфной (многообразной и способной существовать в разных кристаллических структурах) модификацией двуокиси титана – химикам известно три таких природных соединения.
Титан часто встречается в горных породах, но в почвах, особенно песчаных, его ещё больше. Среди титаносодержащих горных пород можно назвать перовскит – он считается довольно распространённым; титанит – силикат титана и кальция, которому приписываются лечебные и даже магические свойства; анатаз – также полиморфное соединение – простой оксид; и брукит – красивый кристалл, часто встречающийся в Альпах, а у нас, в России – на Урале, Алтае и в Сибири.
Кстати, название металла не имеет никакого отношения к древнегреческим Богам Титанам (хотя есть и такая версия), а назвали его в честь Титании – царицы фей, о которой писал Шекспир. Это название связывается с лёгкостью титана – его необычно низкой плотностью.
После этих открытий многие учёные не раз пытались выделить чистый титан из его соединений, но в XIX веке это удавалось плохо — даже великий Менделеев считал этот металл редким, и потому интересным только для «чистой» науки, а не для применения в практических целях. Но учёные XX века поняли, что титана в природе много – около 70 минералов содержат его в своём составе, и сегодня известно множество таких месторождений. Если говорить о металлах, широко используемых человеком в технике, то можно найти только три, которых в природе больше, чем титана – это магний, железо и алюминий. Химики ещё говорят, что, если количественно объединить все запасы меди, серебра, золота, платины, свинца, цинка, хрома и ещё некоторых металлов, которыми богата Земля, то титана получится больше, чем их всех.
Выделять из соединений чистый титан химики научились только в 1940 году – это сделали американские учёные.
Многие свойства титана уже изучены, и он применяется в разных сферах науки и промышленности, но мы здесь не будем подробно рассматривать эту сторону его применения – нам интересно биологическое значение титана.
Использование титана в медицине и пищевой промышленности тоже нас интересует – в этих случаях титан поступает непосредственно в организм человека, или контактирует с ним. Одно из свойств этого металла очень радует: учёные, в том числе и медики, считают титан безопасным для человека, хотя при его избыточном поступлении в организм могут возникать хронические лёгочные заболевания.
Титан в продуктах
Титан есть в морской воде, тканях растений и животных, а значит, и в продуктах растительного и животного происхождения.
Растения получают титан из почвы, на которой растут, а животные получают его, поедая эти растения, однако вначале – уже в XIX веке — химики открыли титан в организме животных, а уже потом в растениях. Эти открытия снова были сделаны англичанином и немцем – Г. Ризом и А. Адергольдом.
В организме человека титана около 20 мг, и поступает он обычно с продуктами питания и водой. Титан есть в яйцах и молоке, в мясе животных и растениях – их листьях, стеблях, плодах и семенах, но вообще в продуктах питания его немного. Растения, особенно водоросли, содержат больше титана, чем ткани животных; много его в кладофоре – кустистой ярко-зелёной водоросли, часто встречающейся в пресных водоёмах и морях.
Значение титана для организма человека
Зачем титан нужен организму человека? Учёные говорят, что его биологическая роль не выяснена, но он участвует в процессе образования эритроцитов в костном мозге, в синтезе гемоглобина и в процессе формирования иммунитета.
Титан есть в головном мозге человека, в слуховом и зрительном центрах; в женском молоке он есть всегда, причём в определённых количествах. Концентрации титана в организме активизируют обменные процессы, и улучшают общий состав крови, снижая в ней содержание холестерина и мочевины.
В сутки человек получает около 0,85 мг титана, с водой и продуктами питания, а также с воздухом, но в желудочно-кишечном тракте он всасывается слабо – от 1 до 3%.
Для человека титан нетоксичен или малотоксичен, и о летальной дозе у медиков тоже нет данных, но при регулярном вдыхании двуокиси титана он накапливается в лёгких, и тогда развиваются хронические заболевания, сопровождающиеся одышкой и кашлем с мокротой – трахеит, альвеолит и др. Накопление титана вместе с другими, более токсичными элементами, вызывает воспаления и даже гранулематоз – тяжёлое заболевание сосудов, опасное для жизни.
Избыток и недостаток титана
Чем может объясняться избыточное поступление титана в организм? Поскольку, как уже сказано, титан применяется во многих областях науки и промышленности, избыток титана и даже отравление им часто грозит рабочим разных производств: машиностроительных, металлургических, лакокрасочных и т.д. Наиболее токсичен хлорид титана: достаточно отработать на таком производстве около 3-х лет, не особенно соблюдая технику безопасности, и хронические заболевания не замедлят проявиться.
Лечат такие заболевания обычно антибиотиками, пеногасителями, кортикостероидами, витаминами; больные должны находиться в покое и получать обильное питьё.
Дефицит титана – как у человека, так и у животных, не выявлен и не описан, и в этом случае можно предположить, что его действительно не бывает.
В медицине титан необыкновенно популярен: из него делают превосходные инструменты, и при этом доступные и недорогие – титан стоит от 15 до 25 долларов за килограмм. Любят титан ортопеды, стоматологи и даже нейрохирурги – и неудивительно.
Оказывается, у титана есть ценное для медиков качество – биологическая инертность: это означает, что конструкции из него прекрасно себя ведут в организме человека, и абсолютно безопасны для мышечных и костных тканей, которыми они обрастают со временем. Структура тканей при этом не меняется: титан не подвержен коррозии, а его механические свойства очень высоки. Достаточно сказать, что в морской воде, которая по составу очень близка к лимфе человека, титан может разрушаться со скоростью 0,02 мм за 1000 лет, а в растворах щелочей и кислот он по устойчивости похож на платину.
Среди всех используемых в медицине сплавов титановые отличаются чистотой, и примесей в них почти нет, чего нельзя сказать о кобальтовых сплавах или нержавеющей стали.
Внутренние и наружные протезы, изготовленные из титановых сплавов, не разрушаются и не деформируются, хотя всё время выдерживают рабочие нагрузки: механическая прочность титана в 2-4 раза выше, чем у чистого железа, и в 6-12 раз выше, чем у алюминия.
Пластичность титана позволяет делать с ним всё, что угодно – резать, сверлить, шлифовать, ковать при низких температурах, прокатывать – из него получается даже тонкая фольга.
Температура его плавления, однако, довольно высока – около 1670°C.
Электропроводность у титана очень низкая, и он относится к немагнитным металлам, поэтому пациентам с титановыми конструкциями в организме можно назначать физиотерапевтические процедуры – это безопасно.
В пищевой промышленности используется диоксид титана – в качестве красителя, обозначающегося как Е171. Им окрашивают конфеты и жвачку, кондитерские изделия и порошковые продукты, лапшу, крабовые палочки, изделия из фарша; им же осветляют глазури и муку.
В фармакологии диоксидом титана окрашивают лекарства, а в косметологии – кремы, гели, шампуни и другие средства.
Гатаулина Галина
для женского журнала InFlora.ru
При использовании и перепечатке материала активная ссылка на женский онлайн журнал InFlora.ru обязательна
Среди множества пищевых добавок, обозначаемых буквами «Е» есть одна чрезвычайно распространённая, но потенциально весьма опасная. Е171. Она же титановые белила, диоксид титана, TiO2, Titanium Dioxide. Это краситель, который призван сделать продукты, в которые он добавляется, идеально белыми.
Что самое плохое, потребители во всём мире при выборе того или иного товара отдадут предпочтение именно сияющей белизне, а не невзрачному серому цвету. Из-за этого пищевые добавки Е171 используются в огромном количестве где только возможно, в том числе в России:
И это далеко не полный перечень всех областей применения добавки Е171, которая до недавнего времени считалась абсолютно безвредной. Всё изменилось в 2016 году, когда вышли научные работы, косвенно говорящие о возможном вреде диоксида титана для организма млекопитающих, и в том числе человека.
Опыты на крысах были проведены французским Национальным институтом сельскохозяйственных исследований (INRA) и опубликованы в научном журнале Scientific Reports. В течение ста дней грызунам давали с водой пищевой краситель Е171 в концентрациях, схожих с теми, что потребляют обычные покупатели.
Их результаты указывают на то, что диоксид титана инициирует процессы новообразований и способствует развитию рака в кишечнике животных. Также имелось негативное влияние на иммунную и репродуктивную системы.
Это сообщение имело эффект разорвавшейся бомбы — потребление Е171 огромно, эта добавка разрешена для применения практически по всему миру и прибыли корпораций производящих или использующих титановые белила просто не поддаются исчислению. После этого вышло ещё несколько исследований, говорящих об опасности диоксида титана для живых организмов.
После этого началось хождение по рунету конспирологичской портянки о том, что россиян специально травят зубной пастой. Но надо понимать, что диоксид титана используются широко во всех странах, он не является чем-то особенным, продуктом второго сорта для развивающегося мира. И риску при потреблении добавки подвергаются все жители планеты.
Думаете, Е171 запретили к применению?
Не тут-то было. Мировая бюрократия не стала ограничивать потребление Titanium Dioxide. Во-первых, вред именно для человеческого организма по-прежнему не доказан (а кто будет ставить такие опыты?), во-вторых, во всех проведённых исследованиях были найдены недочёты, которые позволяют ставить под сомнение полученные выводы о вреде именно Е171. По мнению экспертов, требуются дополнительные эксперименты, чтобы поставить окончательную точку в этом вопросе.
Наибольший вред вызывают частицы наименьшего (нано) размера, и возможно производителей заставят просто соблюдать определённый процентный уровень фракций в готовом порошке диоксида титана.
Некоторые страны заявляли о своей готовности полностью запретить использование Е171 в пищевой промышленности, под давлением общественности американская корпорация Dunkin ‘Donuts перестала добавлять эту добавку в свою сахарную пудру.
Пройдёт ещё немало времени, прежде чем учёные окончательно определятся с тем, опасен ли диоксид титана для человека. Ну а пока что тем, кто доверяет уже проведённым исследованием, следует самостоятельно выбирать в магазинах те товары, в которых не содержится Е171. Серый цвет должен нас не смущать, а наоборот вызывать доверие как более натуральный — ведь в природе очень мало белых продуктов.
Читайте также другие статьи:
О мёде О блинах О бананах О рисе О яйцах О микроволновках
Подписывайтесь на канал, будет много интересного 🙂
В природе такой химический элемент как титан распространен достаточно широко. Титан — твердый, серебристо-серый металл есть в составе многих минералов, что позволяет добывать его практически везде – по добыче титана Россия восседает на втором месте.
Большое количество титана содержится в титанистом железняке – это ильменит, который относится к сложным оксидам, а также в золотисто-красном рутиле, который является полиморфной модификацией двуокиси титана. Она способна существовать в различных кристаллических структурах, как минимум, три таких природных соединения известно химикам.
В горных породах также есть титан. Но все же в почвах, в частности, песчаных, этот элемент встречается чаще. К горным титаносодержащим породам относится достаточно распространенный перовскит; титанит, являющийся силикатом кальция и титана, которому приписывают даже магические и лечебные свойства; полиморфное соединение анатаз, являющееся простым оксидом; красивый кристалл брукит, который распространен в Альпах, в России встречается в Сибири, Алтае и на Урале.
Название металла никак не относится к Титанам, древнегреческим Богам (впрочем, есть такая версия), металл получил название в честь Титании, являющейся царицей фей (о ней когда-то писал Шекспир). Название ассоциируется с легкостью титана – у него чрезвычайно низкая плотность.
Когда были совершены эти открытия, многие ученые предпринимали попытки выделить из соединений чистый титан. Впрочем, в XIX веке сделать это было трудно – великий Менделеев и тот считал титан редким металлом. Соответственно, он представлял титан интересным для «чистой» науки, применять металл в практических целях не собирались. А в XX веке ученые поняли как много в природе титана – примерно в 70 минералах он есть в составе. На сегодняшний день открыто много месторождений. Среди широко используемых человеком в природе существует только три металла, которых больше, чем титана – железо, алюминий и магний. Химики же подчеркивают, что если сложить все запасы серебра, меди, платины, золота, цинка, свинца, хрома и некоторых прочих металлов на нашей планете, то титан количественно опередит их все.
Американские химики в 1940 году научились выделять из соединений, встречающихся в природе, чистый титан.
Титан очень популярен в медицине – его используют для производства отличных и доступных инструментов. Недорогих, потому что стоимость килограмма титана составляет 15-25 долларов. Титан используют стоматологи, ортопеды и даже нейрохирурги.
Еще одно качество титана, которое ценят медики – это его биологическая инертность. То есть титановые конструкции превосходно проявляют себя в организме человека, они безопасны для костных и мышечных тканей, которые со временем обрастают вокруг пластин. При этом структура тканей не меняется, поскольку металл не подвергается коррозии, сохраняя высокие механические свойства. Приведем сравнение: в близкой по составу к лимфе человека морской воде титан разрушается за 1000 лет на 0,02 миллиметра. При помещении его в растворы кислот и щелочей он столь же устойчив как и платина.
Титановые, по сравнению с другими сплавами, используемыми в медицине, чистые – в них практически нет примесей, тогда как нержавеющая сталь и кобальтовые сплавы примеси содержат.
Наружные и внутренние протезы из титановых сплавов не деформируются и не разрушаются. При этом они постоянно выдерживают рабочие нагрузки: в сравнении с чистым железом в 2-4 раза больше механическая прочность титана, в сравнении с алюминием – в 6-12 раз.
С титаном можно делать все – его пластичность позволяет резать, шлифовать, сверлить, прокатывать (можно делать даже тонкую фольгу), ковать при низкой температуре.
При этом температура плавления титана достаточно высокая – примерно 1670°C.
Титан обладает низкой электропроводностью, является немагнитным металлом – это позволяет пациентам, в организме которых есть титановые конструкции принимать физиотерапевтические процедуры.
Диоксид титана применяется в пищевой промышленности – это краситель, который обозначают как Е171. Диоксидом титана можно осветлять муку и глазурь, а также окрашивать жвачки, конфеты, порошковые продукты, кондитерские изделия, крабовые палочки, лапшу, изделия из фарша.
Диоксид титана используют также для окрашивания лекарств в фармакологии, а также гелей, кремов, шампуней и прочих средств в косметологии.
Большинство свойств титана изучено, что позволяет применять металл во всевозможных сферах промышленности и науки. Впрочем, в статье больше акцентируется внимание на биологическом значении титана, а не на его применении.
Интересно и использование титана в пищевой промышленности и медицине – ведь это подразумевает контакт с титаном или его поступление в организм человека. Важно, что ученые и, в частности, медики считают этот металл безопасным для человека. Впрочем, избыточное поступление в организм этого металла может спровоцировать возникновение хронических легочных болезней.
Ежесуточно человек получает примерно 0,85 миллиграмм титана с продуктами питания, водой и даже с воздухом. Тем не менее, желудочно-кишечный тракт его всасывает слабо: всего 1-3%.
Биологическая роль
Зачем организму человека нужен титан? По мнению ученых, биологическая роль металла не ясна, но в процессе возникновения эритроцитов в костном мозге титан участие принимает, как ив формировании иммунитета, и в синтезе гемоглобина.
У человека титан присутствует в головном мозге, в зрительном и слуховом центрах; в определенных количествах он есть в женском молоке. Титан способен активизировать обменные процессы, улучшать состав крови, снижая содержание мочевины и холестерина.
Симптомы передозировки и дефицита титана
Титан малотоксичен или вовсе нетоксичен для организма. Что касается летальной дозы, то врачи не располагают такими данными. Известно только, что регулярное вдыхание двуокиси титана способствует накоплению его в легких. А это вызывает хронические болезни с кашлем с мокротой и одышкой – альвеолит, трахеит и прочее. Воспаление, вплоть до тяжелого заболевания сосудов, опасного для жизни – гранулематоза, вызывает накопление титана с более токсичными элементами.
Как в организм поступает избыточное количество титана? Этот металл применяется в разных областях промышленности и науки, потому избыток или отравление им грозит рабочим производств: металлургических, машиностроительных, лакокрасочных и прочих. Самым токсичным является хлорид титана: если даже 3 года отработать на производстве, не особо придерживаясь техники безопасности, то хронические заболевания появятся.
Как правило, такие болезни лечат антибиотиками, кортикостероидами, пеногасителями, витаминами. Обильное питье и покой – также обязательные условия для выздоровления.
Дефицит титана ни у человека, ни и у животных никак не выявлен. Есть основания предположить, что такого состояния просто нет.
Содержание в продуктах питания
Титан можно встретить в морской воде, в тканях животных и растений, следовательно, и в продуктах животного и растительного происхождения. В растения титан поступает из почвы, животные съедают растения и так же получают титан.
Примерно 20 миллиграмм титана содержится и в организме человека – как правило, он поступает с водой и продуктами питания. Есть титан также в молоке и яйцах, в мясе животных, в листьях, плодах, стеблях и семенах растений. Хотя в продуктах питания титана немного. В тканях животных титана меньше, чем в растениях, в частности, в водорослях. В достаточно больших количествах элемент содержится в кустистой кладофоре – ярко-зеленой водоросли, которая встречается в пресных морях и водоемах.