Титан (элемент)

Титан(Ti)
Атомный номер 22
Внешний вид Твёрдый, блестящий,
серебристый металл.
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
47.88 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 147 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
657.8(6.82) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ar] 3d2 4s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 132 пм
Радиус иона (+4e)68 (+2e)94 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1.54
Электродный потенциал 0
Степени окисления 4, 3
Термодинамические свойства
Плотность 4.54 г/см³
Удельная теплоёмкость 0.523 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 21.9 Вт/(м·K)
Температура плавления 1933 K
Теплота плавления 18.8 кДж/моль
Температура кипения 3560 K
Теплота испарения 422.6 кДж/моль
Молярный объём 10.6 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки гексагональная
плотноупакованая
Период решётки 2.950 Å
Отношение c/a n/a
Температура Дебая 380.00 K

Тита́н (Ti), химический элемент с порядковым номером 22, атомный вес 47,88. Твёрдый серебристый металл, точка плавления 1675 °C, точка кипения 3262 °C, плотность 4540 кг/м3.

Содержание

История

Открытие TiO2 сделали практически одновременно и независимо друг от друга англичанин У. Грегор и немецкий химик М. Г. Клапрот. У. Грегор исследуя состав магнитного железистого песка (Крид, Корнуолл, Англия, 1789), выделил новую “землю” (окись) неизвестного металла, которую назвал менакеновой. В 1795 г. немецкий химик Клапрот открыл в минерале рутиле новый элемент и назвал его титаном. Спустя два года Клапрот установил, что рутил и менакеновая земля – окислы одного и того же элемента, за которым и осталось название «титан», предложенное Клапротом. Через 10 лет открытие титана состоялось в третий раз. Французский учёный Л. Воклен обнаружил титан в анатазе и доказал, что рутил и анатаз – идентичные окислы титана.

Первый образец металлического титана получил в 1825 году Й. Я. Берцелиус. Из-за высокой химической активности титана и сложности его очистки чистый образец Ti получили голландцы А. ван Аркель и И. де Бур в 1925 термическим разложением паров иодида титана TiI4.

Происхождение названия

Назван в честь царицы фей Титании за необычайную «лёгкость» (малую плотность). С Титанами, сыновьями богини Геи название никак не связано.

Нахождение в природе

Содержание в земной коре 0,57 % по массе. В свободном виде не встречается. Известно более 100 минералов. Важнейшие из них: рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3 и титанит (сфен) CaTiOSiO4. Различают коренные руды титана — ильментит-титано-магнетитовые и россыпные — рутил-ильменит-циркониевые.

Получение

Основные руды: ильменит (FeTiO3), рутил (TiO2), титанит (CaTiSiO5). Мировое производство TiO2 — 3×106 т/год. Мировое производство металлического титана: 99 000 т/год. Запасы: 440×106 т.

Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO2. Пирометаллургическим методом руду спекают с коксом и обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана TiCl4: TiO2 + 2C + 2Cl2 =TiCl4 + 2CO

Образующиеся пары TiCl4 при 850 °C восстанавливают Mg: TiCl4+ 2Mg = 2MgCl2+ Ti

Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Ильменитовые концентраты восстанавливают в электродуговых печах с последующим хлорированием возникающих титановых шлаков. Рaфинируют титан иодидным способом или электролизом, выделяя Ti из TiCl4. Для получения титановых слитков применяют дуговую, электроннолучевую или плазменную переработку.

Физические свойства

Титан — легкий серебристо-белый металл. Пластичен, сваривается в инертной атмосфере.

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

Химические свойства

Устойчив к коррозии благодаря оксидной плёнке, но при измельчении в порошок горит на воздухе.

Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF, H3PO4 и концентрированной H2SO4).

Легко реагирует даже со слабыми с кислотами в присутствии комплексообразователей, например, с плавиковой кислотой HF он взаимодействует благодаря образованию комплексного аниона [TiF6]2-.

При нагревании на воздухе до 1200°C Ti загорается с образованием оксидных фаз переменного состава TiOx. Из растворов солей титана осаждается гидроксид TiO(OH)2·xH2O, осторожным прокаливанием которого получают оксид TiO2. Гидроксид TiO(OH)2·xH2O и диоксид TiO2 амфотерны.

TiO2 взаимодействует с серной кислотой при длительном кипячении. При сплавлении с содой Na2CO3 или поташом K2CO3 оксид TiO2 образует титанат: TiO2+K2CO3=K2TiO3+CO2.

При нагревании Ti взаимодействует с галогенами. Тетрахлорид титана TiCl4 при обычных условиях — желтоватая, сильно дымящая на воздухе жидкость, что объясняется сильным гидролизом TiCl4 содержащимися в воздухе парами воды и образованием мельчайших капелек HCl и взвеси гидроксида титана.

Восстановлением TiCl4 водородом, Al, Si, другими сильными восстановителями, получен трихлорид и дихлорид титана TiCl3 и TiCl2 — твердые вещества с сильно восстановительными свойствами. Ti взаимодействует с Br2 и I2.

С N2 выше 400 °C титан образует нитрид TiNx(x=0,58-1,00). При взаимодействии титана с C образуется карбид титана TiCx (x=0,49-1,00).

При нагревании Ti поглощает H2 с образованием соединения переменного состава TiHх (x=1,0). При нагревании эти гидриды разлагаются с выделением H2. Титан образует сплавы со многими металлами.

Применение

В виде сплавов

  • Металл применяется в химической промышленности (реакторы, трубопроводы, насосы), лёгких сплавах, остеопротезах. Является важнейшим конструкционным материалом в авиа-, ракето-, кораблестроении.
  • Титан является легирующей добавкой в некоторых марках стали.
  • Нитинол (никель-титан) — сплав, обладающего памятью формы и применяемого в медицине и технике.
  • Алюминиды титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными, что в свою очередь определило их использование в авиации и автомобилестроении в качестве конструкционных материалов.

В виде соединений

  • Белый диоксид титана (TiO2) используется в красках (например, титановые белила), а также при производстве бумаги и пластика.
  • 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.
  • Диборид титана — важный компонент сверхтвердых материалов для обработки металлов.
  • Нитрид титана применяется для покрытия инструментов.

Анализ рынков потреблени

В 2005 компания Titanium Corporation опубликовала следующую оценку потребления титана в мире:

  • 60 % — краска;
  • 20 % — пластик;
  • 13 % — бумага;
  • 7 % — машиностроение.

Цены

15-25 $ за килограмм, в зависимости от чистоты.

Чистота и марка чернового титана (титановой губки) обычно определяется по степени её пластичности.

Титан в России

По объёму разведанных запасов Россия занимает второе место в мире (после Китая). Минерально-сырьевую базу титана Российской Федерации составляют 20 месторождений (из них 11 коренных и 9 россыпных), достаточно равномерно рассредоточенных по территории страны.

Физиологическое действие

См. также

Ссылки


Периодическая система элементов
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

 

Видео:

Das chemische Element Titan | Chemie | Allgemeine und anorganische Chemie
Das komplette Video findest du auf http://bit.ly/TIHyXL Im nun folgenden Lernvideo werden wir uns ausführlich mit dem chemischen Element Titan beschäftigen. ...
Titanium - Periodic Table of Videos
New and updated video about the element Titanium. More chemistry at http://www.periodicvideos.com/ Follow us on Facebook at http://www.facebook.com/periodicv...
Element - 0-100 Freestyle [Music Video] : TITAN TV
+ Please Subscribe: http://bit.ly/TitanTVUnsigned Here is rapper Element with his version of Drakes "0-100" beat. He is packed with pucnhlines, Please have a...
Titan vs New Element Game 3 - SinaCup China Dota 2 1st Qualifier - Capitalist & Basskip
The DOTA 2 Champions League returns with a bigger community funded prize pool, starting at a base 50k and increasing every week. This competition has every m...
ERSTES ELEMENT DES ALPHA TITAN! ✪ Minecraft Galaxy #30
Wir widmen uns endlich unserem Vorhaben den Alpha Titan zu bauen! Nebenbei snacken wir noch ein paar Superkräfte! ▻Facebook http://goo.gl/RMWPI4 ▻Twitter htt...
Element - Sleep [Music Video] : TITAN TV
+ Please Subscribe: http://bit.ly/TitanTVUnsigned Here is rapper Element with his track "Sleep". Please leave your thoughts below in the comments section and...
Fringe Element Trailer Music - "Titan"
"Titan" composed by David Travis Edwards. Part of Angry Mob's Fringe Element Trailer Music catalog. For licensing inquires: http://www.angrymobmusic.com.
Titanium, element of the Titans.wmv
Okay, this is just a video for my ICT project, so I can upload the video onto my ICT blog. Seriously! So please, don't sue me. I'm innocent.
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home