上天入海，“泰坦尼克”牌元素功不可沒！

泰坦尼克號的英文“Titanic”原意是希臘神話中泰坦一族的仙人。鮮為人知的是，一種化學金屬元素的名字也由此單詞而來。

它比鋼鐵硬，不懼強酸強堿，人類上天入海都離不開它；它是罕見金屬之一，提純制取很是不輕易；它的氧化物布局很是不變，連名字都與泰坦尼克號的英文附近，人們從發現它到提純它，共花了兩百年……

這事要追溯到18宿世紀末。

發現真不易

1791年，英格蘭康沃爾郡克里特教區的牧師格雷戈爾到本郡的馬納坎教區布道時，在小溪邊不經意間撿到一塊口角相間的沙塊。

時年29歲的格雷戈爾另一個身份是地質學家，時不時研究研究礦石。經由過程嘗試，他發現發沙塊中有兩種氧化物：黑色顆粒是能被磁鐵吸引的氧化鐵，白色顆粒則不知是何物。研究了良多天，他仍是沒找到謎底。“莫非這是一種新元素的氧化物？”格雷戈爾把白色顆粒挑出來，設法研當作粉末，發現這些白色粉末很輕，還不易熔化。他把發現過程寫當作文章，頒發在英國皇家地質學會的會刊和德國《化學年鑒》上。

英格蘭礦物學家格雷戈爾。(收集圖)

轉眼到了1895年。德國化學家克拉普洛特在研究匈牙利產的金紅石礦時，他發現這塊褐紅色的石頭中含有一種白色的晶體粉末。進一步試驗得知，這些晶體粉末的粘附性極強。

“這些白色粉末太厲害了，連煤塊也不克不及讓它變黑一點點？”克拉普洛特翻閱各類資料，終于在《化學年鑒》上發現幾年前格雷戈爾研究未知氧化物的文章，他也是以斷心猿意馬白色晶體里含有新元素。

克拉普羅特像。(收集圖)

確定無法經由過程嘗試將白色粉末里的未知元素進行還原后，克拉普洛特決議為這種元素定名，因為有名稱既有利于記實和傳布，也有利于后宿世科學家研究。顛末深思，他決議借用古希臘神話中的仙人“Titanic”的名字，將此新元素定名為“Titanium”。若干年后，中國科學家按照讀音將“Titanium”譯作“鈦”。Titanic的英文原意是復雜的或堅忍的，此詞本家兒要形容鈦元素連結白色的能力。

Titanic？沒錯，漢譯泰坦尼克。100多年后的1912年，那時最豪華的英國郵輪就用它定名。然而讓人遺憾的是，號稱最堅忍的泰坦尼克號卻因撞擊冰山而變成那時最年夜的海難悲劇！

提純更不易

克拉普洛特為鈦定名后沒多久，西方人詫異地發現，鈦的氧化物二氧化鈦，也就是金紅石礦中的白色粉末，可以插手鈔票或繪畫的白紙中，讓它們變得更白且不透明，這結果是其它物質無法替代的。后來，他們進一步發現，二氧化鈦不單熔點很高，是制造搪等器皿的抱負原材料；并且，它沒有毒，可以做油畫、水彩中的白色顏料，比鋅白（氧化鋅）的結果好，且不易起化學轉變。

值得一提的是，古代中國人一向選用白堊、蛤粉等作白色顏料，直到20宿世紀50年月，當局批量出產鈦后，鈦白才真正運用到國畫中。

白色顏料之王——粉狀“鈦白”。(收集圖)

所以，自克拉普洛特為鈦定名后的一百多年里，商人們設法開采鈦礦，經由過程獲得二氧化鈦來取利；科學家們則設法分化二氧化鈦、四氯化鈦等，以獲得高純度的鈦。然而這個手藝活兒難倒良多人，因為鈦的化合物極其不變，提純過程中的金屬鈦又易與氧、氮、氫、碳等發生激烈的化學反映。

日歷翻到1887年，分手純凈鈦終于取得本色性進展。瑞典科學家尼爾森和彼得森經由過程無數次嘗試，在密封的鋼瓶中，用金屬鈉還原四氯化鈦，獲得純度為95%的鈦。沿著兩位瑞典科學家的萍蹤，法國科學家莫伊桑于1895年提煉出純度為97%的鈦。

1910年，美國化學家亨特改良尼爾森等的方式，終于制得純度為99%的鈦，不外質量只有1克。后人把他制鈦的方式叫做亨特法，又叫鈉還原法。

美國化學家亨特。(收集圖)

與鐵、銅等金屬純度達99%時就可完全運用到工業中分歧。雜質含量跨越1%的鈦就很脆，經不起機械加工，派不了年夜用場。只有含量達到99.999%的超高純度的鈦才能知足航空航天所用的高端鈦合金、半導體芯片用濺射靶材等進步前輩手藝的原材料需求。

亨特制鈦一事再次表白，提煉純凈的鈦是何等艱難的挑戰；與此同時他們更堅信，高純度或超高純度的鈦將為人類帶來龐大的幫忙。

派上年夜用場

支出總有回報。距亨特制得99%純度鈦后15年，提純鈦的工作再次取得本色性進展。荷蘭科學家范阿克爾和德博爾在一根加熱的鎢絲上還原四氯化鈦，終于獲得純度為99.2%的鈦。1940年，盧森堡科學家克羅爾則初創用鎂還原四氯化鈦的方式獲得純度99.7%的鈦。具體做法就是先把四氯化鈦放進密封的不銹鋼罐中，充上氬氣，使四氯化鈦、氬氣與金屬鎂反映，最終還原當作純鈦。后人把克羅爾制鈦的方式叫做克羅爾法，又叫鎂還原法。

鎂還原法出產鈦的凡是過程線路圖。(源于收集)

經由過程亨特法和克羅爾法從鈦鐵礦或金紅石礦中還原出的鈦呈海綿狀，所以人們稱其為海綿鈦。作為出產精辟金屬鈦的根基原料，海綿鈦純度一般為99.1%～99.7%。把海綿鈦進行再提煉，就可以獲得純凈的鈦。一種方式是經由過程機械制當作鈦棒、鈦錠等金屬材料，另一種方式是機械研磨出產當作鈦粉。鈦粉被用于鍛造緊密儀表部件、機械設備的概況鍍膜等。

工人在加工海綿鈦。(收集圖)

自此，人們終于弄清了鈦的長處：它是銀白色的金屬，耐高溫，熔點高達1725℃，抗侵蝕性強得連最兇猛的酸——王水也無可何如；其強度與鋼相似，但重量只有鋼的一半；重量是鋁的1.5倍，強度比鋁高5倍。

鈦的長處決議了它在為人類辦事大將派上年夜用場。今朝，宇宙飛船和導彈制造中，科學家們用鈦取代鋼鐵。每年宿世界列國用于宇宙航行的鈦，已跨越一千噸。由此，鈦被稱為太空金屬、空間金屬。此外，因為鈦的強度高，能承受高壓，所以科學家在潛艇制造中插手年夜量的鈦，這種潛艇可在4500米的深海中航行。上天入海，“泰坦尼克”牌元素終于年夜顯身手。