Différence entre le tungstène et le titane Différence entre
Tungstène
Nomenclature, origines et découverte
Le tungstène est dérivé du suédois tung sten, ou pierre". Il est représenté par le symbole W, connu sous le nom de Wolfram dans de nombreux pays européens. Cela vient de l'allemand pour "mousse de loup", car les mineurs d'étain ont remarqué qu'un minéral qu'ils appelaient wolframite réduisait le rendement en étain quand il était présent dans le minerai d'étain, il semblait donc consommer de l'étain comme un loup dévorait les moutons. [i]
En 1779, Peter Woulfe a examiné la sheelite de Suède et découvert qu'il contenait un nouveau métal. Deux ans plus tard, Carl Wilhelm Scheele réduit l'acide tungstique de ce minéral et isole un oxyde blanc acide. Deux ans plus tard, Juan et Fausto Elhuyar, à Vergara, en Espagne, ont isolé le même oxyde métallique à partir d'un acide identique réduit de la wolframite. Ils ont chauffé l'oxyde métallique avec du carbone, le réduisant en métal tungstène.
Propriétés physiques et chimiques
Le tungstène est un métal brillant blanc argenté portant le numéro atomique 74 sur le tableau périodique des éléments et un poids atomique standard (A r >) de 183. 84. [ii] Il a le plus haut point de fusion de tous les éléments, ultra-haute densité et est très dur et stable. Il a la pression de vapeur la plus basse, le plus bas coefficient de dilatation thermique et la plus haute résistance à la traction de tous les métaux. Ces propriétés sont dues aux fortes liaisons covalentes entre les atomes de tungstène formés par les électrons 5d. Les atomes forment une structure cristalline cubique centrée sur le corps.
Utilisations commerciales
Les alliages de tungstène sont extrêmement durs, comme le carbure de tungstène, qui est combiné à la céramique pour former de «l'acier rapide». Il est utilisé pour fabriquer des forets, couteaux et outils de coupe, sciage et fraisage. Ils sont utilisés dans les industries métallurgiques, minières, du bois, de la construction et du pétrole et représentent 60% de l'utilisation commerciale du tungstène.
Le tungstène est utilisé dans les éléments chauffants et les fours à haute température. On le trouve également dans les ballasts des queues d'avion, des quilles de yachts et des voitures de course, ainsi que dans les poids et les munitions.
Les tungstates de calcium et de magnésium étaient autrefois utilisés pour les filaments dans les ampoules à incandescence, mais sont considérés comme inefficaces sur le plan énergétique. Cependant, l'alliage de tungstène est utilisé dans les circuits supraconducteurs à basse température.
Les tungstates de cristal sont utilisés en physique nucléaire et en médecine nucléaire, dans les tubes à rayons X et à rayons cathodiques, dans les électrodes de soudage à l'arc et dans les microscopes électroniques. Le trioxyde de tungstène est utilisé dans des catalyseurs, tels que ceux utilisés dans les centrales électriques fonctionnant au charbon. D'autres sels de tungstène sont utilisés dans les industries chimiques et de bronzage.
Certains alliages sont utilisés comme bijoux, tandis que l'un d'eux est connu pour former des aimants permanents et certains superalliages sont utilisés comme revêtements anti-usure.
Le tungstène est le métal le plus lourd à avoir un rôle biologique, mais seulement dans les bactéries et les archées. Il est utilisé par une enzyme qui réduit les acides carboxyliques en aldéhydes. [iii]
Titane
Nomenclature, origines et découverte
Le titane est dérivé du mot "Titans", fils de la déesse de la Terre dans la mythologie grecque. Le révérend William Gregor, un géologue amateur, a remarqué que le sable noir d'un cours d'eau de Cornwall, en 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 d'un oxyde de métal blanc inconnu. C'est ce qu'il a rapporté à la Royal Geological Society de Cornwall.
En 1795, le scientifique prussien Martin Heinrich Klaproth de Boinik a enquêté sur un minerai rouge connu sous le nom de Schörl en provenance de Hongrie et a nommé l'élément de l'oxyde inconnu qu'il contenait, Titanium. Il a également confirmé la présence de titane dans la ménachanite.
Le composé TiO
2 est un minéral connu sous le nom de rutile. Le titane se trouve également dans les minéraux ilménite et sphène, trouvés principalement dans les roches ignées et les sédiments qui en dérivent, mais sont également répartis dans toute la lithosphère de la Terre. Le titane pur a été fabriqué par Matthew A. Hunter en 1910 au Rensselaer Polytechnic Institute en chauffant du tétrachlorure de titane (produit en chauffant du dioxyde de titane avec du chlore ou du soufre) et du sodium métallique dans le procédé Hunter. William Justin Kroll a ensuite réduit le tétrachlorure de titane avec du calcium en 1932 et plus tard raffiné le processus en utilisant du magnésium et du sodium. Cela a permis au titane d'être utilisé en dehors du laboratoire et ce qui est maintenant connu sous le nom de procédé Kroll est toujours utilisé commercialement aujourd'hui.
En 1925, Anton Eduard van Arkel et Jan Hendrik de Boer produisirent de petites quantités de titane de très haute pureté dans le procédé à l'iodure ou au cristal, en faisant réagir du 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, brillant, blanc argenté représenté par le symbole Ti sur le tableau périodique. Il a le numéro atomique 22 et un poids atomique standard (A
r ) de 47. 867. Les atomes forment une structure cristalline hexagonale serrée qui fait que le métal est aussi fort que l'acier, mais beaucoup moins dense. En fait, le titane a le rapport résistance-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 est non magnétique et présente 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 de 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 détruisent les bactéries. [v]
Le titane se connecte bien avec les os et n'est pas toxique, bien que le dioxyde de titane fin soit un cancérigène présumé. Le zirconium, l'isotope le plus commun du titane, possède de nombreuses propriétés chimiques et physiques différentes.
Utilisations commerciales
Le titane est le plus couramment utilisé sous forme de dioxyde de titane, composant principal d'un pigment blanc brillant présent dans les peintures, plastiques, émaux, papier, dentifrice et l'additif alimentaire E171 qui blanchit les confiseries, fromages et glaçages. Les composés de titane sont un composant des écrans solaires et des écrans de fumée, sont utilisés dans la pyrotechnie et améliorent la visibilité dans les observatoires solaires. [vi]
Le titane est également utilisé dans les industries chimique et pétrochimique et le développement des batteries au lithium. Certains composés de titane forment des composants de catalyseurs, par exemple ceux utilisés dans la production de polypropylène.
Le titane est connu pour son utilisation dans les équipements sportifs tels que les raquettes de tennis, les bâtons de golf et les cadres de bicyclettes et les équipements électroniques tels que les téléphones mobiles et les ordinateurs portables. Ses applications chirurgicales comprennent l'utilisation dans les implants orthopédiques et les prothèses médicales.
Allié à l'aluminium, au molybdène, au fer ou au vanadium, le titane est utilisé pour revêtir des outils coupants et des revêtements protecteurs ou même dans des bijoux ou comme finition décorative. Les revêtements en TiO
2 peuvent réduire les infections dans les hôpitaux, empêcher la formation de buée sur les rétroviseurs des véhicules à moteur et réduire l'accumulation de saleté sur les bâtiments, les chaussées 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'hélices, ainsi que les tuyaux de condenseur des centrales électriques. D'autres utilisations comprennent la fabrication de composants pour les industries de l'aérospatiale et du transport et les militaires, tels que les aéronefs, les engins spatiaux, les missiles, le blindage, 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 de déchets nucléaires. iv
Principales différences 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 par chauffage au charbon. Le titane est produit en formant du tétrachlorure de titane par des procédés de chlorure ou de sulfate et en le chauffant avec du magnésium et du sodium.
- Le tungstène est le numéro 74 du 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. 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 conducteur d'électricité. Le titane est non magnétique et moins conducteur de l'électricité.
- 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 pas le titane.
- 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 chauffants, les poids, les circuits supraconducteurs à basse température et a des applications en physique nucléaire et en dispositifs d'émission d'électrons. Le titane est utilisé dans les pigments blancs, les équipements sportifs, les implants chirurgicaux et les structures marines.
