Anataas

Het mineraal anataas is een van de drie polymorfen van titanium-oxide (TiO2). De andere polymorfen zijn brookiet en rutiel. Het heeft een tetragonale kristalstructuur en wordt vooral toegepast in zonnecellen, lithium-ion batterijen, elektrochrome vensters en sensoren. Het is een halfgeleider met een bandafstand van 3.2eV.Anataas was vroeger bekend onder de naam octaëdriet, heeft dezelfde scheikundige eigenschappen als rutiel en kristalliseert in hetzelfde systeem, maar het heeft een lagere dichtheid (3,90), is gelig, bruin of zwart van kleur en heeft een duidelijke piramidale of dubbelpiramidale kristalvorm. De glans is metalig of glansachtig bij de doorschijnende variëteit.

Evenals Rutiel wordt anataas hofdzakelijk gevonden in metamorf gesteente in de Alpen, de Dauphiné in Frankrijk en in het Binnadal en op de St. Gotthard in Zwitserland. In de Verenigde Staten wordt het gevonden bij Somerville (Massachussetts) en Magnet Cove (Arkansas).

Categorieën: Mineraal | Oxide | Verbinding van titaan

Polymorf

Polymorfie is de gestructureerde opbouw van moleculen in de ruimte. Van één soort molecuul kunnen diverse, tot tientallen, polymorfen bestaan. Dit kan tot grote fysische verschillen leiden, een voorbeeld van twee polymorfen zijn grafiet en diamant. Ze bevatten dezelfde moleculen maar ze liggen in een andere oriëntatie ten opzichte van elkaar in het kristalrooster. Elke polymorf heeft een bepaalde thermodynamsiche stabiliteit. De thermodynamisch stabiele polymorf zal bij zijn desbetreffende temperatuursgebied de voorkeur hebben boven andere metastabiele polymorfen. Dit wordt veroorzaakt door de energetisch gunstiger houding van de moleculen ten opzichte van elkaar. Met verschillende analysetechnieken zoals DSC, poeder diffractie en eenkristalsdiffractie kunnen polymorfen worden geϊdentificeerd.

Categorie: Scheikunde

Titanium

Titanium, of titaan, is een scheikundig element met symbool Ti en atoomnummer 22. Het is een grijs metallisch overgangsmetaal, het behoort met Zirconium (Zr), Hafnium (Hf) en Rutherfordium (Rf) tot de titaangroep.

In 1791 ontdekte Rev. William Gregor een nog onbekend element in het mineraal ilmeniet. In 1795 herontdekte Martin Heinrich Klaproth het element, ditmaal in rulieterts en noemde het titanium naar de titanen uit de Griekse mythologie. Omdat het metaal bij hoge temperaturen makkelijk reageert met zuurstof en koolstof, is het moeilijk om zuiver titanium te produceren. In 1922 lukte het A.E. van Arkel om zuiver metallisch titaan te bereiden (jodideproces).

Titanium wordt hoofdzakelijk (ongeveer 95%) gebruikt in de vorm van titaniumdioxide (TiO2); een intens wit pigment (titaanwit) in verf, papier en kunststoffen. Verf met titaniumdioxide reflecteert infrarood licht zeer goed, waardoor het veel wordt gebruikt in de astronomie.

Omdat het metaal sterk, licht en erg corrosiebestendig is, en bovendien bestand tegen extreme temperatuursschommelingen, worden titaniumlegeringen veel toegepast bij de constructie van vliegtuigen en raketten. Andere toepassingen van titanium zijn:

Verder wordt titanium soms gebruikt als constructiemateriaal om zeewater via destillatie om te zetten in drinkwater.

Oxide

In de anorganische chemie is een oxide een verbinding tussen een ander element en zuurstof waarin zuurstof als oxidator optreedt en de oxidatietoestand -2 aanneemt.

Omdat de elektronegativiteit van zuurstof hoog is, is het enige element waar zuurstof door geoxideerd wordt fluor. Verbindingen tussen fluor en zuurstof zijn dus eerder zuurstoffluoriden dan fluoroxiden.

Met vrijwel alle andere elementen vormt zuurstof oxiden. Uitzonderingen zijn de lichtere edelgassen. Ook met goud vormt zuurstof maar moeizaam oxiden. (Zij zijn metastabiel.)

Een goed voorbeeld van oxide vorming is de verbranding van magnesium

Dit is een voorbeeld van een basisch oxide

Brookiet

Het mineraal brookiet is een titanium-oxide met de chemische formule TiO2.

Het kristalstelsel van brookiet is orthorhombisch. Het is een oranje tot bruin mineraal met een hardheid van 5,5 tot 6 en een gemiddelde dichtheid van 4,11. Het is niet radioactief.

Het is genoemd naar Henry James Brooke (1771-1857), een Engelse mineraloog.

Brookiet wordt onder andere gevonden in Hot Springs, Arkansas, VS. Andere TiO2-mineralen zijn rutiel en anataas.

Categorieën: Mineraal | Oxide

Rutiel

Het mineraal rutiel is een titanium-oxide met de chemische formule TiO2. Het is de meest algemene vorm van titanium-oxide. Er komen nog twee andere vormen van TiO2 voor: anataas en brookiet.

Rutiel komt in een grote verscheidenheid van metamorfe en stollingsgesteenten voor, doorgaans in kleine hoeveelheden. Rutiel is een belangrijk ertsmineraal voor titanium (Ti). Het komt in winbare hoeveelheden voor in sommige zware-mineraal zanden.

Rutiel wordt gebruikt bij las-elektrodes. De ommanteling van een lasbaget kan een hoeveelheid rutiel bevatten.

Categorieën: Mineraal | Oxide | Verbinding van titaan

Zonnecel

Een zonnecel is een elektrische cel die zonlicht omzet in bruikbare elektrische energie.

Er zijn twee soorten zonnecellen. De meest bekende is de geheel uit vaste stof bestaande fotovoltaïsche cel, die met velen tegelijk wordt gemonteerd in zonnepanelen. De tweede is de foto-elektrochemische cel, welke terug te vinden is in foto-elektrochemische generatoren.

Beide soorten cellen hebben gemeen dat zij een junction bezitten, dit is een voeg (of grensvlak) tussen twee materialen met een verschillende soort elektrische geleiding. In een vaste fotovoltaïsche cel is deze voeg een scheidingsvlak tussen een p-type en een n-type halfgeleider. In een natte foto-elektrochemische cel is het een scheidingvlak tussen een halfgeleider en een ionengeleider, meestal een vloeibaar elektroliet.

Bij blootstelling van een halfgeleider aan licht ontstaan extra ladingsdragers omdat een elektron uit de volle valentieband naar de lege geleidingsband gepromoveerd wordt met behulp van de energie van een ingevangen foton E=hν. Dit produceert een gat in de valentie band h+ en een elektron e- in de geleidingsband:

Dit proces slaat (een deel van) de energie van het foton op. Zonder een voeg is deze opslag van korte duur omdat de twee ladingsdragers elkaar weer snel vernietigen. Daarbij komt de energie als warmte vrij:

Lithium

Lithium is een scheikundig element met symbool Li en atoomnummer 3. Het is een zilverwit alkalimetaal.

Lithium werd in 1817 ontdekt door Johan Arfwedson. De naam is afgeleid van het Griekse λιθος (lithos) dat steen betekent. Arfwedson ontdekte het element tijdens het onderzoeken van mineralen die afkomstig waren van het Zweedse eiland Utö. Christian Gmelin observeerde in 1818 dat lithiumzouten in een vlam een heldere rode kleur gaven. Geen van beide heren was echter in staat lithium te isoleren. De eerste isolatie van lithium gebeurde tijdens de elektrolyse van lithiumoxide door Humphry Davy. In 1923 werd lithium voor het eerst op grote schaal geproduceerd door het Duitse bedrijf Metallgesellschaft AG, waar men lithium verkreeg door middel van elektrolyse van een mengsel van lithiumchloride en kaliumchloride.

Lithium wordt toegepast in legeringen voor warmteuitwisseling. Het heeft een grote specifieke warmte. Het Li+ ion is bijzonder klein en mobiel. Er zijn een aantal vaste stoffen met een gelaagde structuur waar het tussen de lagen kan indringen. Deze interkalaten zijn interessante materialen voor vaste stof batterijen. Bovendien heeft lithium een hoog elektrochemisch potentiaal. Het metaal wordt gebruikt in de organische synthese. De halogeniden zoals lithiumchloride en lithiumbromide zijn hygroscopisch en worden als droogmiddelen gebruikt. Het stearaat is een veelgebruikt smeermiddel bij hoge temperaturen. Lithium wordt ook toegevoegd aan speciale glassoorten, bijvoorbeeld om telescoopspiegels van te maken. Lithiumcarbonaat en lithiumcitraat worden als medicijn gebruikt bij de onderdrukking van manie en depressie, het kan ook als drug dienen. In de volksmond worden deze medicijnen slechts aangeduid met de naam van de werkzame component (het Li+ ion) "Lithium".

Lithium is het lichtste metaal. In pure vorm is het een zacht zilverachtig materiaal dat aan de lucht snel oxideert. Ook met water reageert het snel onder vrijkomen van waterstof, hoewel het het minst reactieve element van de alkalimetalen is. In de vlam geeft het een rode kleur.

Het metaal kan uit zijn zouten vrijgemaakt worden langs elektrochemische weg, via elektrolyse van bijvoorbeeld het chloride:

Ion (deeltje)

Een ion is een atoom of meerdere atomen die elektrisch geladen zijn door een gebrek aan, of overschot van, een of meer elektronen. Is het positief geladen spreekt men van een kation, is het negatief geladen spreekt men van een anion.

Zouten die in water oplosbaar zijn, vormen daar vaak ionen, en wel in paren: een positief geladen (metaal)ion en een negatief geladen zuurrest-ion (niet-metaalion). Een voorbeeld is keukenzout in water: de vaste stof NaCl valt uiteen in Na+ en Cl-. Een uitzondering op het feit dat het positieve geladen ion een metaal is, vormt het ammonium-ion: ( NH4+ ) dat een positief geladen deeltje is. Ammonium bestaat uit de niet-metalen stikstof(N) en waterstof(H), zodat men zou verwachten dat het negatief is, terwijl het een positief ion vormt.

Geioniseerde atomen komen veel voor in de natuur- en sterrenkunde. De bekendste voorbeelden zijn het proton (een waterstofatoom zonder elektronen, H+) en het alpha-deeltje (een heliumkern zonder elektronen, He2+). Deze deeltjes komen in de natuur voor in de zonnewind.

Subatomair deeltje - Nucleon - Atoomkern - Atoom - Ion - Molecuul

Bosonen: Foton - Gluon - W-boson - Z-boson - Higgs-boson - Graviton - Pion - Meson

Sensor

Een sensor of 'voeler' is een kunstmatige uitvoering van iets dat in de biologie een zintuig heet. De meeste sensoren zijn elektrisch of mechanisch uitgevoerd, softwarematige en 'virtuele' sensoren zijn ook mogelijk. Met een sensor neemt een machine de omgeving waar of er kan informatie mee verzameld worden waarmee processen in industrie en informatica bestuurd kunnen worden.

Sensoren worden gebruikt om onder andere de volgende zaken in de omgeving waar te nemen:

ZO zijn er ook zogenoemde "Tom-sensoren". deze sensoren zijn DE ideale temperatuur meters. Door de snikkel in het te meten medium te steken zal de Tom-sensor een meetwaarde geven met een onnauwkeurigheid van slecht 0,005%. U merkt wel dat dit DE ideale oplossing is. Denk er wel aan dat bij temperaturen tussen de -20 Celius en + 40 Celsius deze sensore geschikt is, maar u moet daarbij rekening houden dat bij temperaturen beneden het vriespunt de metingen niet te lang verricht kunnen worden omdat anders de snikkel (ook wel voeler van de sensor) er af zal vriezen.

Categorieën: Elektronica | Automatisering | Sensor