Titan

Takže tady máme vzorek titanového
drátu. Titan je docela úžasný kov, je velmi velmi lehký a velmi velmi pevný.
Používá se na konstrukční materiály, velmi malé koncentrace jako přísady
do slitin. Titan je velice zajímavý prvek.
A je zajímavý, protože je na planetě velmi hojný. Není to nejvíce
hojný kov, ale pořád docela hojný. Tohle je periodická tabulka, kde plocha
každého prvku zde představuje relativní množství materiálu
nacházejícího se na Zemi. Jak můžete vidět, je tu hodně kyslíku,
hodně uhlíku, docela hodně bóru, Debbiina oblíbeného prvku.

Něco hliníku,
znovu hodně. A zde titanu je docela znamenité
množství. Skoro stejně jako draslíku. Takže je to velice běžný prvek. Takže teď to otevřeme a snad uvidíme
titanový drát okolo tohohle vřetena. Takže můžete vidět, má to krásné
černé zabarvení. Můžete najít velká ložiska oxidu
titaničitého na různých místech po světě.
Zrovna jsme tu měli návštěvníka z Jižní Afriky, který říkal, že nedaleko
od místa, kde pracuje, ve východním Londýně podél
pobřeží jsou velká ložiska oxidu titaničitého.

Problém je,
že je docela těžké vyrobit kovový titan z oxidu, protože atomy titanu
se ke kyslíku váží silně, a je těžké je dostat od sebe k získání kovu.
A důvod, proč lidé kov chtějí získat, je, že je velice lehký. Tady mám kus
titanu a je docela lehký. Vidíte, že s ním rukama můžu mávat,
aniž by se to chovalo, jako by to byl opravdu těžký prut. Také často používaný při stavění
leteckých kapsulí a součástek, které budou ve vesmíru, protože je
lehký a pevný.

Samo o sobě být lehký není
zas tak k užitku, sodík je lehký. Skvělá věc na titanu je, že je lehký
a že je pevný. A také nereaguje s vodou. Nemohli byste vyrobit auto
ze sodíku, první bouřka a bum! Ale titan je lehký, je pevný... Takže když
z něj vyrobíte vozidlo, to vozidlo nebude těžké, tudíž nebudete
potřebovat tolik paliva, než když ho budete vyrábět ze oceli. Obvykle
lidé vyrábějí vozidla z hliníku, který je lehčí než ocel, ale není zdaleka
tak silný.

A skvělá věc na titanu je, že je úžasně pevný, jakmile získáte kov.
Takže problém v získávání kovu je z oxidu titaničitého. Oxid titaničitý
je bílý prášek, popravdě ho můžete vidět okolo sebe, když se podíváte
po místnosti, ve které jste, skoro určitě jsou zdi bílé
po oxidu titaničitém. Je to velice levný bílý pigment.
Normálně, co se děje při procesu vyrábění kovu titanu, je, že je
nejdříve přeměněn na chlorid titaničitý, TiCl₄.
A pokud ho prostě necháte jako chlorid titaničitý ve vzduchu,
zreaguje se vzduchem, nebo s vodou ve vzduchu a vrátí
se zpět na oxid titaničitý.

Ničeho jste nedosáhli. Popravdě
jeden z mých kolegů Rich Born dříve ukázal Bradymu, co se stane
při téhle reakci. Já jsem ji nikdy neviděl. Ale já musel zůstat v mé kanceláři
a pracovat. Nicméně můžete vzít chlorid titaničitý
a přeměnit ho na kov. A jakmile máte kov,
je docela nereaktivní, za předpokládu,
že ho udržíte studený. Pokud umístíte titan ve vysokých
teplotách do kyslíku, začne hořet.

Takže jsou určité procesy, kde byste
rádi použili pevnost titanu, ale protože je tam kyslík,
není to bezpečné. Ale auta a většina letadel
se nezahřívají natolik, aby pálení v kyslíku bylo problémem.
Takže je to úžasný materiál. A kdybychom mohli vyřešit problém,
jak vyrobit kovový titan levně ve smyslu energie potřebné
k přeměně oxidu na kov, pak bychom mohli mít auta,
která jsou mnohem více úsporná na palivo
a levnější na provoz.

Takže je to velice dobré řešení.
Titan je dnes používán tam, kde jsou lehkost a pevnost
důležitější než cena. Při stavbě stíhacích letounů je
cena samozřejmě důležitá. Ale potřebujete, aby byly lehké,
jinak se nedostanete na rychlosti potřebné pro sestřelení nepřátel
a tak dále, takže ti nejlepší na to použijí slitiny titanu.
Často se titan používá tam, kde je vysoký tlak, když chtějí
chemici provádět experimenty za vysokého tlaku, často použijí
titan, protože, znovu, je velmi lehký a znovu, silný.

Má také jednu
velkou výhodu v tom, že je nemagnetický. A když
chcete například dělat pokusy ve velkém magnetickém poli,
když potřebujete něco pevného, nemůžete použít ocel,
protože by byl aparát odtahován pryč magnetem a nic by nefungovalo.
Takže titan má velmi specifická použití, která mohou být velice
užitečná, ale byla by mnohem více užitečná, kdyby mohla být použita
v širším měřítku. Je používán tam, kde opravdu
potřebujete pevnost a kde peníze nejsou příliš důležité.


To je v kyčelních implantátech. Ve svých kyčlích chcete mít něco, co je
velmi pevné a velmi lehké. Pokaždé, co hýbnete nohou, nechcete
zvedat dělovou kouli nebo něco hodně těžkého.
Ale chcete, aby to bylo opravdu pevné. A tak znovu, velmi často kyčelní
implantáty budou vyrobeny z titanu. Část, co jde do vaší nohy, je vyrobená
z titanu a je zakončená koulí. A ta část, co jde do vaší pánve,
je často vyrobená z polythenu, plastu, abyste měli efekt kulovitého kloubu.

Jedno z nejzajímavějších použití
titanu je jako katalyzátor pro výrobu polythenu, polyethylenu,
materiálu, který je zejména používán pro plastové kbelíky a jiné plastové
předměty. A ethylen byl poprvé polymerizován,
- někdo tomu říká ethen z ethylenu - tedy přeměněn na plast před druhou
světovou válkou pomocí velmi vysokotlaké reakce,
která vyprodukovala materiál, co byl spíše měkký, nemohli jste ho
použít například pro výrobu kbelíků. A pak v 50.

letech 20. století německý
chemik jménem Ziegler objevil z části ve spolupráci s italským chemikem
jménem Natta, že když spojíte sloučeninu titanu a sloučeninu hliníku,
je to velice dobrý katalyzátor. A tím velice dobrý myslím 1 gram
tohoto katalyzátoru může vyrobit tunu plastu.
A protože je titan poměrně levný, znamená to, že ten katalyzátor
z toho plastu ani nemusíte odstraňovat. Protože je ho tam tak málo,
můžete si dovolit ho prodávat spolu s vaším plastovým kbelíkem,
aniž byste přišli o mnoho peněz. Znamená to tedy, že je drobet titanu
v mém plastovém kbelíku, co mám doma?

Ano. Tam je pravděpodobně víc titanu
z toho, že sis čistil štětec, když jsi vymalovával kuchyni
nebo ložnici bílou barvou. Takže tohle je titan.