Fachwörter-Lexikon
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Titan
Titan (Ti) ist ein silberglänzendes Metall mit der Ordnungszahl 22 im Periodensystem der Elemente. Es ist ein Übergangsmetall der 4. Nebengruppe, der Titangruppe und gehört mit einer Dichte von 4,5 kg/dm3 zu den Leichtmetallen. Titan besitzt eine hohe Festigkeit in Relation zu einem niedrigen Gewicht sowie einen hohen Schmelzpunkt von 1660 °C und einen hohen Siedepunkt von 3287 °C. Obwohl es mit einem Gehalt von 0,565 % an 9. Stelle der Elementhäufigkeit in der Erdkruste vorkommt, ist es meist nur in geringer Konzentration vorhanden. Reines Titan kommt in der Erde kaum vor. Der aufwendige Herstellungsprozess des reinen Titans macht es ca. 35-mal teurer als verbreitete Stahllegierungen beziehungsweise ca. 200-mal teurer als Rohstahl.
Gefügebild von Tital – Ti-Al6V4
Atmosphärendruckplasma
Durch die Entwicklung und den Einsatz von Plasmadüsen hat vor 20 Jahren Atmospärendruckplasma (auch als Openair-Plasma bezeichnet) in die Fertigungstechnik Einzug gehalten und ist heute in automatische Produktionsprozesse integrierbar. Besonderer Vorzug der Technologie ist der Betrieb unter normalen Luftbedingungen. Daraus ergibt sich die einfache und umfangreiche Einsatzmöglichkeit für die Vorbehandlung von Materialoberflächen als inline-Technologie. Heute ist das Verfahren weltweit in nahezu allen Industriebereichen im Einsatz. Die zugeführte Energie wird beim Kontakt mit Oberflächen von Metallen, Kunststoffen, Glas oder Keramik auf diese übertragen und steht so für nachfolgende Reaktionen auf den Materialen zur Verfügung. Auf diese Weise entstehen Oberflächen mit idealen Eigenschaften zum Beschichten, Bedrucken, Kleben oder Schäumen.
Oxidation
Ursprünglich verstand man unter Oxidation die Reaktion eines Stoffes mit Sauerstoff, wie beispielsweise die chemische Reaktion der Verbrennung. Der Brennstoff reagiert dabei mit Sauerstoff (Oxygenium). Es bilden sich neue Stoffe, die Oxide. Zum Beispiel: Metall + Sauerstoff → Metalloxid oder Nichtmetall + Sauerstoff → Nichtmetalloxid.
Oxidation: Magnesium gibt 2 Elektronen ab und wird zum 2-fach positiv geladenen Ion (Kation).
Reduktion: Sauerstoff nimmt die 2 Elektronen auf und wird zum 2-fach negativ geladenen Ion (Anion).
Reaktionsgleichung: Mg2+ + O2- → MgO
Verbrennungen liefern Wärme, d.h. die Reaktion verläuft exotherm. Es gilt das Gesetz von der Erhaltung der Masse.
Flammen und Lichterscheinungen treten auf, wenn der Brennstoff aufgrund seiner Reaktionswärme vergast. Die Reaktion der Brenngase mit dem Sauerstoff erzeugen eine Flamme (kann unterschiedliche Farben haben).
Die Reaktionsgeschwindigkeit der Oxidation ist abhängig vom Bestreben des Sauerstoffs ein Atom an sich zu binden. Je unedler ein Metall ist, umso größer ist die Reaktionsgeschwindigkeit, d.h. umso heftiger ist die Reaktion:
- Langsame Oxidation: Altern von Gummi, Verwesung organischer Stoffe, Atmung.
- Schnelle Oxidation: Reaktionen unter Licht und Wärmeeinwirkung, z.B. Kohle, Papier, Holz, Benzin, Erdgas.
- Sehr schnelle Oxidation: Explosion unter Licht- und Druckeinwirkung oder Verpuffung, d. h. feinst verteilter Brennstoff gut mit Sauerstoff vermischt, z.B. Staubexplosion.
Man spricht auch von Oxidation, wenn kein Sauerstoff an der Verbindung beteiligt ist. Im Allgemeinen ist die Oxidation ein Prozess, bei dem einem Atom Elektronen entzogen werden, d.h. Oxidation ist die Abgabe von Elektronen oder die Erhöhung der Oxidationszahl eines Atoms.
Oxidation: Magnesium gibt 2 Elektronen ab und wird zum 2-fach positiv geladenen Ion (Kation).
Reduktion: Chlor kann nur 1 Elektron aufnehmen und wird zum 1-fach negativ geladenen Ion (Anion). Für das 2. abgegebene Elektron wird ein 2. Chloratom benötigt.
Reaktionsgleichung: Mg2+ + 2Cl- → MgCl2
Das Massenverhältnis liegt also hier bei 1:2.
Die Elektronenabgabe (Oxidation) geschieht bei den Elementen links im PSE (bis zu 4 Valenzelektronen).
Nach dem verschiedengroßen Bestreben zu oxidieren und in den Ionenzustand überzugehen, kann man die Metalle in einer Oxidierbarkeitsreihe ordnen. Sie wird auch als Spannungsreihe der Metalle bezeichnet. Das unterschiedliche Bestreben in den Ionenzustand überzugehen, zeigt sich an der Verdrängung der edlen Metalle aus ihrer Ionenform durch unedle Metalle (Eisenstab in Kupfersulfatlösung).
Spannungsreihe der Metalle:
Ein Elektron, das von einem Atom abgegeben wird, muss nicht völlig von ihm entfernt werden. Es genügt schon, wenn eine polare kovalente Bindung mit einem elektronegativeren Atom geknüpft und die Bindungselektronen nur partiell abgezogen werden.