Tantal kimyoviy elementi haqida to‘liq ma’lumot

TANTAL KIMYOVIY ELEMENTI HAQIDA TO‘LIQ MA’LUMOT
REJA:
1 KIMYOVIY XOSSALARI
2 FIZIK XOSSALARI
3 OLINISHI
4 SANOATDA ISHLATILISHI

Butun boshli kimyoviy elementlar davriy jadvalida, 22-raqamli element –titanchalik «kamsitilgan» biror bir boshqa elementni topish qiyin. Ilm-fan inqilobi yuz bergan XX asrning o‘rtalariga qadar hatto eng kuchli kimyogar mutaxassislar orasida ham titan haqida batafsil ma’lumot biluvchilar juda-juda kam edi. Garchi bu element tabiatda eng keng tarqalgan elementlar sirasiga kirsa ham, uning taqdiri shunday g‘alati bo‘lgan.

Yer qobig‘ining 1/200 qismini aynan titan tashkil etadi (bu foiz hisobida 0.57% demakdir). Sizga bu raqam unchalik katta emasdek tuyilishi mumkin, lekin hisoblab ko‘rsangiz natijadan hayratda qolasiz: har 1 tonna yer qobig‘ida 5 kg atrofida titan mavjud. Tabiatda tarqalganligi bo‘yicha titan kimyoviy elementlar ichida 10-o‘rinda turadi. Qanday qilib kimyogarlar, «burnilarining tagida» bo‘lgan shunday ko‘p miqdorli elementni uzoq vaqtgacha payqashmagan ekan? Axir taqqoslasak, yer qobig‘idagi titan miqdori xlordan uch barobar, fosfordan esa olti barobar ko‘p bo‘lib chiqmoqda-ku?! (Ushbu elementlar keng tarqalgan elementlar sanaladi - lol). Shuningdek titan, tabiatda mis, qo‘rg‘oshin, qalay singari metallardan ko‘ra 60-300 barobar ko‘proq uchraydi. Shunday bo‘lsa ham, negadir u o‘zini element sifatida kashf etilishini juda uzooooq kutishiga to‘g‘ri keldi...
Buning hammasini o‘ziga yarasha sababi bor albatta. Masalan, aytaylik qo‘rg‘oshin yer sirtida, tuproqda, yoki hatto biror mamlakat hududida ham umuman uchramasligi mumkin. Lekin yer qobig‘ining muayyan joylarida u kon bo‘lib qalashib yotadi. U yerdan esa qo‘rg‘oshinni tonnalab qazib olish mumkin. Titan esa aksincha, yer qobig‘i bo‘ylab bir tekis taqsimlangan. Uni har yerda har doim topish mumkin.
1791 yilda ingliz ruhoniy-kimyogari Uilyam Gregor (1761-1817) ilmenit nomli ruda tarkibida yangi, shu choqqacha fanga ma’lum bo‘lmagan metall mavjudligini aniqladi. Ilmenit – tarkibida temir va titan bo‘lgan ruda bo‘lib, oradan 3 yil o‘tib, ya'ni, 1794 yilda boshqa bir olim – nemis kimyogari M.X.Klaport (1743-1817) unga titan deb nom berdi. Ushbu ikki olim titanni sof holda emas, balki TiO₂shaklida va bir-biridan bexabar tarzda, o‘zaro mustaqil kashf etishgan edi. Klaport o‘z qaydnomalarida ushbu elementni afsonalardagi katta kuch-quvvatga ega tarzda tasvirlanadigan ulkan maxluqlar – titanlar sharafiga nomlaganini, lekin buning uchun aslida unda jo‘yali sabab bo‘lmaganini ta’kidlaydi. Ehtimol unga shu variant shunchaki ko‘proq ma’qul kelgandir.
Eng muhim titan rudasi bu – rutil sanaladi. U titan dioksidi ko‘rinishida bo‘ladi. Titan dioksidi tabiatda shaffof kristallar ko‘rinishida bo‘ladi. Bunday kristallarni sun’iy holda vujudga keltirishni kimyogarlar 1949 yilda ilk bora amalga oshirilgan. Rutil kristallari yorug‘lik nurlarini hatto olmosdan ham yaxshiroq tarzda sindirish ko‘rsatkichiga ega. Agar rutilni to‘g‘ri sayqallansa, u eng serqirra brilliantdan ham chiroyliroq jilvalanadi. Muammo shundaki, rutil nisbatan yumshoq modda bo‘lib, oson tirnaladi. Shunga ko‘ra rutilga ishlov berish, uni sayqallash oson ish emas.
Titan dioksidining kukuni titanli oq pigment deyiladi. Ushbu modda bizga ma’lum moddalar ichida eng oppoq modda sanaladi. Bu shuni anglatadiki, muayyan nisbat bilan toza suvga aralashtirilgan atiga 50 gramm titanli oq pigmentdan tayyorlangan bo‘yoq yordamida, boshqa istalgan pigmentdan ko‘ra kattaroq yuzani bo‘yash mumkin bo‘ladi. Boz ustiga, aksariyat bo‘yoq moddalardan farqli ravishda ushbu pigment toksik ham, zaharli ham emas. Uning oltingugurt birikmalari ta’siriga chidamliligi esa yana bir ijobiy ko‘rsatkichidir. Shu sababli bu modda qo‘rg‘oshinli oq bo‘yoqlarning o‘rnini bemalol bosa oladi.
Titan tetraxloridi (TiCl₄) suyuq modda bo‘lib, havo bilan ta’sirlashganda shiddatli bug‘lanadi. Siz turli aviashoularda samolyotlarning o‘zidan muayyan shakllarni ifodalovchi tutunli iz qoldirishini ko‘rgan bo‘lsangiz kerak. Havoda bir muddat saqlanib turib ko‘zni quvontiradigan o‘sha shakllarni aviashou ijrochilari aynan titan tetraxlorid vositasida bajarishadi. Avvallari qidiruv-qutqaruv ishlarida va harbiy maqsadlar yuzasidan bajariladigan amaliyotlarda radiolokatsiya va optik navigatsiya texnologiyalarini qo‘llash imkonsiz bo‘lgan sharoitlarda, masofadan o‘zaro belgi berish uchun aynan titan tetraxlorid vositasida quyuq tutun chiqarish usuli keng qo‘llanilgan.
Metall titan esa, ta’bir joiz bo‘lsa, uzoq vaqt «irkit o‘rdakcha» sifatida qaralgan edi. Metall titanni hech narsaga yaramaydigan juda mo‘rt material deb qarab, odatda uni chiqindi modda hisoblashardi. Aslida esa metall titan bilan bog‘liq bunday muammoning ildizi boshqa narsada edi. Kimyogarlar metall titan deb qaragan material aslida sof titan bo‘lmay, balki doimo o‘zida boshqa qandaydir yot moddalarni tutgan. Metall titanni birinchi bo‘lib 1825 yilda kimyogar olim Yens Yakob Berselius (1779-1848) ajratib olgan edi. Uning tajribasida titan qoramtir kukun tarzida, xilma-xil aralashmalar bilan qorishgan holatda olingan. Metall titanni olish borasida keyingi yutuqni farang kimyogari Anri Frederik Muassan (1857-1907) qayd etgan. Muassan laboratoriyasida 1895 yilda olingan titan tarkibida atiga 2% uglerod aralashmasi bo‘lgan edi.
Gap shundaki, sof holdagi titanni tutib turish juda mushkul masala. Titan - kislorod, azot, uglerod va kremniy elementlari bilan darhol reaksiyaga kirishadi va tezkorlik bilan birikib oladi. Bilamizki, aksariyat moddalarning yonishi uchun kislorod bo‘lishi shart. Lekin titan azotda ham yonaveradi. Shu sababli metall titanni payvandlash uchun albatta geliydan foydalanish zarur bo‘ladi.
Odatda titan temir bilan qotishma tarzida, ya'ni, ferrotitan ko‘rinishida ishlab chiqariladi. Aynan shunday ko‘rinishda titanning kimyoviy faolligidan eng katta naf undirish mumkin. Ferrotitanni metallurglar erigan po‘latga qo‘shish orqali, po‘latning toza holda qotishi ta’minlanadi. Erigan po‘latga aralashtirilgan ferrotitan, uning tarkibida qolib ketgan kislorod, azot kabi gazlarni o‘ziga biriktirib oladi va po‘latni har xil gazli pufakchalardan halos qiladi. Agar shu ish bajarilmasa, ya'ni, pufakchalar po‘lat tarkibida qolib ketsa va u qotgach material ichkarisida bo‘shliqlar yuzaga keltirsa, bunday po‘lat yaroqsiz holga kelib qoladi.
Yillar o‘tib, kimyogarlar metall titanni sof holda olishga muvaffaq bo‘lishgach, olimlar uning xossalari bilan tanishib yoqa ushlashga majbur bo‘lishgan. Shu choqqacha deyarli hech kim nazarga ilmay kelgan ushbu metall aslida hamma o‘ylagandek mo‘rt va yumshoq emas ekan. Aksincha, metall titan qattiqlik va qayishqoqlik bobida uncha-muncha metallardan ustun bo‘lib chiqdi. Titan korroziyaga ham juda chidamli bo‘lib, agar unga biroz palladiy qo‘shilsa, ushbu chidamkorlik ko‘rsatkichi yanada chandon ortadi. Agar metall titanni to‘g‘ri eritib undan materiallar tayyorlansa, u eng qattiq metallga aylanadi. Masalan, 1 kg titandan ustun tayyorlansa, u 1 kg po‘latdan tayyorlangan ustundan ko‘ra ancha ko‘proq yuk ko‘tara oladi. (Biroq, titan po‘latdan ko‘ra yengil bo‘lgani uchun, titandan tayyorlangan ustun qalinroq bo‘lib chiqadi).
Titanning ushbu xossalari ma’lum bo‘lgandan keyin, juda qisqa vaqt ichida u juda ommalashib ketdi. Jahon bo‘ylab metall buyumlar tayyorlashda titan faqat temir va aluminiydan ortda qolsa kerak. XX asrning 60-80 yillarida titanni toza metall holatida sanoat miqyosida olish usullari bo‘yicha izlanishlar yoppasiga avj oldi. Keyingi yillarda tajribadan o‘tgan va iqtisodiy jihatdan o‘zini oqlagan sanoat darajasida metall titan olish usullariga – oltingugurt kislotasi yoki pirometallurgiya vositasida qayta ishlash usuli kiradi. Oltingugurt kislotasi bilan qayta ishlash natijasida rudadan avvalo titan dioksidi ajratib olinadi. Pirometallurgiya usulida esa titan rudasini koks bilan qayta ishlab, keyin xlor bilan ishlov beriladi. Natijada titan tetraxloridi olinadi. Keyin esa ushbu moddalarda titanni o‘zini ajratib olishga kirishiladi. Bunda elektroliz usulidan yoki, yod bilan ishlov berish usulidan foydalaniladi. Sof metall titan quymalarini olish uchun esa katta kuchlanishli elektr yoyidan foydalanish, yoki, elektronli-nurlantirish, yoki, plazmali qayta ishlash usullaridan foydalaniladi.
Hozirgi kunda metall titandan aviasozlik, kemasozlik va raketasozlik sohalarida juda keng miqyosda qo‘llaniladi. Shuningdek po‘latni legirlashda titan asosiy qo‘shimcha sanaladi. Shuningdek titandan kimyo sanoati uchun reaktorlar, yuqori chidamlilikka ega quvurlar, nasoslar korpusi tayyorlashda qo‘llaniladi. Harbiy texnika sanoatida esa, titandan bronijiletlar ishlab chiqarish, suvosti kemalarining korpuslari, bronitexnikaning zirhli qoplamalari tayyorlashda foydalaniladi. Titanning tibbiyot uchun ham ahamiyati ulkandir. Xususan, ortopediya mahsulotlari, protezlar tayyorlashda titan asosiy material sanaladi.
Titandan shuningdek «shakl xotirasi» (shaklni saqlovchi) materiali sifatida ham katta ahamiyatga ega. Texnika va tibbiyotda, muayyan detallar yoki, organlarning shaklidan nusxa – qolip olish uchun titan eng qulay materialdir. Siz tish shifokorining tishlarning sun’iy protezini tayyorlashda avvalo uning shaklini olishini ko‘rgan bo‘lsangiz kerak. Juda mustahkam sanalgan titan metalidan tayyorlangan tish, nafaqat o‘zining qattiqligi bilan, balki yana bir ajoyib xossasi bilan ham stomatologlarning yoqimtoyiga aylangan. Gap shundaki, titandan tayyorlangan tish – milkka qorishib, tish ildizlari orqali jag‘ suyagi bilan qotishma hosil qilish xususiyatiga ega. Shu sababli titan tishlar kenyinchalik tabiiy tishlar singari jag‘ga mustahkamlanib ketish ehtimoli juda baland bo‘ladi.