Титан

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.

Сразу двое ученых – англичанин и немец открыли титан. Ученый Уильям Мак-Грегор из Англии химиком не был, но интересовался минералами. Потому как-то, в конце XVIII века, из черного песка Корнуэлла выделил неизвестный металл. А еще спустя время написал статью о своем открытии.

Известный химик М. Г. Клапрот, немецкий ученый, читал эту статью. Спустя 4 года после открытия Мак-Грегора, он сумел в красном песке установить оксид титана – такое название дал сам ученый, хотя англичане употребили поначалу менаккин – созвучно с названием места, где был найден металл. Кстати, в Венгрии красный песок достаточно распространен. Затем ученый сравнил соединения, которые были найдены в красном и черном песке – оба они представляли собой оксид титана. Потому получается, что оба ученых независимо открыли этот металл.

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.

Статья защищена законом об авторских правах. При использовании или копировании материала активная ссылка на сайт http://vkusnoblog.net обязательна!

Добавить комментарий

Поделиться с друзьями

Войти с помощью