В виде соединений

Белый диоксид титана (TiO₂) используется в красках (например, титановые белила), а также при производстве бумаги и пластика. Пищевая добавка E171.

Титанорганические соединения (напр. тетрабутоксититан) применяются в качестве катализатора и отвердителя в химической и лакокрасочной промышленности.

Неорганические соединения титана применяются в химической электронной, стекловолоконной промышленности в качестве добавки или покрытий.

Карбид титана, диборид титана, карбонитрид титана — важные компоненты сверхтвёрдых материалов для обработки металлов.

Нитрид титана применяется для покрытия инструментов, куполов церквей и при производстве бижутерии, т.к. имеет цвет, похожий на золото.

Титанат бария BaTiO₃, титанат свинца PbTiO₃ и ряд других титанатов —- сегнетоэлектрики.

Физические свойства

Титан — легкий серебристо-белый металл. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой (a=2,951 Å; с=4,679 Å[8]; z=2; пространственная группа C6mmc), β-Ti с кубической объёмноцентрированной упаковкой (a=3,269 Å; z=2; пространственная группа Im3m), температура перехода α↔β 883 °C, ΔH перехода 3,8 кДж/моль. Точка плавления 1660±20 °C, точка кипения 3260 °C, плотность α-Ti и β-Ti соответственно равна 4,505 (20 °C) и 4,32 (900 °C) г/см³[1], атомная плотность 5,71·1022 ат/см³[источник не указан 1272 дня]. Пластичен, сваривается в инертной атмосфере. Удельное сопротивление 0,42 мкОм·м при 20 °C

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 плёнкой оксида TiO2, благодаря этому коррозионностоек в большинстве сред (кроме щелочной).

Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки 400 °C. Титановая стружка пожароопасна.

Промышленныетипыместорожденийтитана

Кглавнымтипамотносятсямагматические, выветривания, осадочные

(россыпи), вулканогенно-осадочныеиметаморфогенные (2% запасов) ме-

сторождения.

Магматическиеместорождениясвязанысинтрузивнымимассива-

миосновногоиультраосновногосоставовгеосинклинальныхобластей.

Площади этих массивов составляют сотниитысячи квадратных километров. Руды по минеральному составу ильменитовые, рутиловые, титаномагнетитовые, ильменит-магнетитовые, апатит-магнетит-ильменитовые. Текстура рудвкрапленная, сидеронитовая, пятнистовкрапленная, массивная;структура тонко-, мелко-, средне- и крупнозернистая. Петрогеннаяоснова руд: анортозиты, габброиды, пироксениты. Формырудныхтелпласто-, жило- и линзообразные, иногда сложной морфологии. Размеры рудных тел по простиранию сотни – первыетысячиметров, попадениюсотниметров, мощность – десятки - тысячиметров. Содержание TiО2впороде 5-10%.

МесторожденияВосточнойСибири (Малотагульское, Лысанское),

Гремяха-Вырмес, Медведевское; наУкраине – Стремигородское, вСША -

СэнфордХилл, вКанаде – Лак-Тио.

Месторождения выветривания образуютсяна габбро-30

анортозитовых, метаморфическихпородахикарбонатитовыхкомплексах.

Приразрушениигорныхпородивыносеглинистыхминераловпроисходит

накоплениеакцессорныхминералов, втомчислеильменитаирутила. При-

мерместорождений – СтремигородскоенаУкраинеиКундыбаевскоеме-

сторождениевКазахстане, рядместорожденийвБразилии.

Россыпныеместорождения. Различаютприбрежно-морскиеком-

плексныеильменит-рутил-цирконовые (главные) иконтинентальныеаллю-

виально-делювиальныеильменита (второстепенные) россыпи.

Прибрежно-морскиеильменит-рутил-цирконовыероссыпиотличают-

сябольшимиразмерамиикрупнымизапасами. Дляниххарактерныпласто-

илилинзообразныезалежи, мощностькоторыхдостигаетдесятковметров, а

протяженностьнесколькодесятковкилометровприширинедокилометра.

Главныйпородообразующийминералкварц, меньшеезначениеимееткао-

лин. Пескиобычнотонко- имелкозернистые. Промышленноесодержаниев

россыпяхильменитаирутила – отдесятковдосотенкилограммнакубиче-

скийметр. Источникомприбрежно-морскихроссыпейслужиликорывы-

ветриванияконтинентов. Например, ПравобережноеместорождениеПри-

днестровскогорайона (Украина).

Континентальныероссыпиильменитараспространеныпреимуще-

ственноваллювии, элювииипролювии. Рудныетелаимеютобычноленто-

виднуюформуиприуроченыкдолинамрек. Рудныеминералынакаплива-

ютсявнижнихгоризонтах, вгрубообломочномматериале. Минеральный

составконтинентальнойроссыпи: обычнокварц, полевойшпат, каолинит.

Содержаниеильменитаизменяетсяотнесколькихдесятковдонескольких

сотенкилограммовнакубическийметр. Например, Иршинскоеместорож-

дениеВолодарско-Волынскогорайона.

Метаморфогенныеместорождениявключаютметаморфизованные

иметаморфическиетипы. Метаморфизованныеобразуютсяприметамор-

физмедревнихроссыпейикоренныхпервично-магматическихруд (Отон-

мякивФинляндии). Метаморфическиеместорождениятитанаприурочены

кдревнимкристаллическимсланцам, гнейсам, эклогитамиамфиболитам,

образуютсяврезультатеметаморфизмаинтрузивных, эффузивныхиоса-

дочныхгорныхпород, обогащенныхтитаном (Кузнечихинскоеместорож-

дениенаУрале).

5. Хром — элемент побочной подгруппы 6-ой группы 4-го периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium). Простое вещество хром (CAS-номер: 7440-47-3) — твёрдый металл голубовато-белого цвета.

Геох и минер. Среднее содержание хрома в различных изверженных породах резко непостоянно. В ультраосновных породах (перидотитах) оно достигает 2 кг/т, в основных породах (базальтах и др.) — 200 г/т, а в гранитах десятки г/т. Кларк хрома в земной коре 83 г/т. Он является типичным литофильным элементом и почти весь заключен в минералах типа хромшпинелидов. Хром вместе с железом, титаном, никелем, ванадием и марганцем составляют одно геохимическое семейство.

Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mn, Fe)Cr₂O₄, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)₂O₄ и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)₂O₄. По внешнему виду они неразличимы и их неточно называют «хромиты». Состав их изменчив:

• Cr₂O₃ 18—62 %,

• FeO 1—18 %,

• MgO 5—16 %,

• Al₂O₃ 0,2 — 0,4 (до 33 %),

• Fe₂O₃ 2 — 30 %,

• примеси TiO₂ до 2 %,

• V₂O₅ до 0,2 %,

• ZnO до 5 %,

• MnO до 1 %; присутствуют также Co, Ni и др.

Собственно хромит, то есть FeCr₂O₄ сравнительно редок. Помимо различных хромитов, хром входит в состав ряда других минералов — хромовой слюды (фуксита), хромового хлорита, хромвезувиана, хромдиопсида, хромтурмалина, хромового граната (уваровита) и др., которые нередко сопровождают руды, но сами промышленного значения не имеют. В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей и может накапливаться в глинах. Наиболее подвижной формой являются хроматы.

Применение. Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование). Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности. Промышленные типы месторождений хрома

Промышленное значение имеют месторождения ранне- и познемагма-

Тического генезиса; россыпные месторождения несущественны.

Раннемагматические месторождения находятся на платформах в

нижнихгоризонтахрасслоенныхмассивовосновного-ультраосновногосо-

ставов, сложенныхдунитами, перидотитами, пироксенитами, анортозитами.

Рудныетелапредставленысериеймаломощныхпараллельныххромитовых

пластов, мощностьюотнесколькихсантиметровдонесколькихметров.

Хромитовыепластыимеютдлинудонесколькихдесятковкилометров. Ру-

дымассивные, густовкрапленные, среднехромистыеогнеупорные. Неруд-

ныеминералыоливин, серпентин, пироксены. Месторождения – Бушвельд

(ЮАР), ВеликаяДайка (Зимбабве).31

Позднемагматические месторождения залегают среди серпентинизированных дунитов и перидотитов и приурочены к геосинклинальным областям. Рудные тела имеют форму линз, столбов и жилообразную. Они сложены крупнозернистыми, массивными и густовкрапленными хромитами. Мощность рудных телдо 250 м, протяженность – до 1500 м, ширина до 330 м. Рудывысокохромистыеметаллургических, химическихиогнеупор-

ных. МесторождениявКазахстане (Южно-Кемпирсайское), России (Сара-

новское), Турции (Гулеман).

Экзогенные месторождения имеют не большое значение и представ-

Лены элювиальными и делювиальными россыпями и остаточными бедными

рудами. ЭлювиальныероссыпиотмечаютсянаКемпирсайскихместорожде-

ниях, делювиальные – наСарановскомиВеликойДайке. Хромитовыеруды

корвыветриванияимеютсянаместорожденияхКемпирсайских, Сукинда

(Индия), Кампу-Формозу (Бразилия)

6. Алюми́ний — элемент главной подгруппы третьей группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Относится к группе лёгких металлов. Наиболее распространённый металл и третий по распространённости химический элемент в земной коре (после кислорода и кремния).

Простое вещество алюминий (CAS-номер: 7429-90-5) — лёгкий, парамагнитный металл серебристо-белого цвета, легко поддающийся формовке, литью, механической обработке. Алюминий обладает высокой тепло- и электропроводностью, стойкостью к коррозии за счёт быстрого образования прочных оксидных плёнок, защищающих поверхность от дальнейшего взаимодействия

• Металл серебристо-белого цвета, лёгкий

• плотность — 2,7 г/см³

• температура плавления у технического алюминия — 658 °C, у алюминия высокой чистоты — 660 °C

• температура кипения — 2500 °C

• высокая пластичность: у технического — 35 %, у чистого — 50 %, прокатывается в тонкий лист и даже фольгу

• Алюминий обладает высокой электропроводностью и теплопроводностью

• Слабый парамагнетик.

Алюминий образует сплавы почти со всеми металлами. Наиболее известны сплавы с медью и магнием (дюралюминий) и кремнием (силумин).

Природный алюминий состоит практически полностью из единственного стабильного изотопа ²⁷Al со следами ²⁶Al, радиоактивного изотопа с периодом полураспада 720 тыс. лет, образующегося в атмосфере при бомбардировке ядераргона протонами космических лучей.

По распространённости в земной коре Земли занимает 1-е среди металлов и 3-е место среди элементов, уступая только кислороду и кремнию. Процент содержания алюминия в земной коре по данным различных исследователей составляет от 7,45 до 8,14 % от массы земной коры^[4].

В природе алюминий в связи с высокой химической активностью встречается почти исключительно в виде соединений. Некоторые из них:

• Бокситы — Al₂O₃ · H₂O (с примесями SiO₂, Fe₂O₃, CaCO₃)

• Нефелины — KNa₃[AlSiO₄]₄

• Алуниты — (Na,K)₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·4Al(OH)₃

• Глинозёмы (смеси каолинов с песком SiO₂, известняком CaCO₃, магнезитом MgCO₃)

• Корунд (сапфир, рубин, наждак) — Al₂O₃

• Полевые шпаты — (K,Na)₂O·Al₂O₃·6SiO₂, Ca[Al₂Si₂O₈]

• Каолинит — Al₂O₃·2SiO₂ · 2H₂O

• Берилл (изумруд, аквамарин) — 3ВеО · Al₂О₃ · 6SiO₂

• Хризоберилл (александрит) — BeAl₂O₄.

Тем не менее, в некоторых специфических восстановительных условиях возможно образование самородного алюминия^[5].

В природных водах алюминий содержится в виде малотоксичных химических соединений, например, фторида алюминия. Вид катиона или аниона зависит, в первую очередь, от кислотности водной среды. Концентрации алюминия в поверхностных водных объектах России колеблются от 0,001 до 10 мг/л, в морской воде 0,01 мг/л^[6].

Применение алюминия.  Алюминий – один из самых распространенных и дешевых металлов. Без него трудно представить себе современную жизнь. Недаром алюминий называют металлом 20 века. Он хорошо поддается обработке: ковке, штамповке, прокату, волочению, прессованию. Чистый алюминий – довольно мягкий металл; из него делают электрические провода, детали конструкций, фольгу для пищевых продуктов, кухонную утварь и «серебряную» краску. Этот красивый и легкий металл широко используют в строительстве и авиационной технике. Алюминий очень хорошо отражает свет. Поэтому его используют для изготовления зеркал – методом напыления металла в вакууме. В авиа- и машиностроении, при изготовлении строительных конструкций, используют значительно более твердые сплавы алюминия. В настоящее время четвертая часть всего алюминия идет на нужды строительства, столько же потребляет транспортное машиностроение, примерно 17% часть расходуется на упаковочные материалы и консервные банки, 10% – в электротехнике. Алюминий содержат также многие горючие и взрывчатые смеси. Алюмотол, литая смесь тринитротолуола с порошком алюминия, – одно из самых мощных промышленных взрывчатых веществ. Аммонал – взрывчатое вещество, состоящее из аммиачной селитры, тринитротолуола и порошка алюминия. Зажигательные составы содержат алюминий и окислитель – нитрат, перхлорат. Пиротехнические составы «Звездочки» также содержат порошкообразный алюминий. Смесь порошка алюминия с оксидами металлов (термит) применяют для получения некоторых металлов и сплавов, для сварки рельсов, в зажигательных боеприпасах. Алюминий нашел также практическое применение в качестве ракетного топлива. Для полного сжигания 1 кг алюминия требуется почти вчетверо меньше кислорода, чем для 1 кг керосина.