Титан электронная формула, характеристика, химические и физические свойства

Характеристика титана пожалуйста срочно

1. u041fu043eu0434 u211622 u0432 u041fu0421u042d u043du0430u0445u043eu0434u0438u0442u0441u044f u0422u0418u0422u0410u041d
n1) u0425u0438u043cu0438u0447u0435u0441u043au0438u0439u00a0 u0441u0438u043cu0432u043eu043b – Ti,nu043fu043eu0440u044fu0434u043au043eu0432u044bu0439 u043du043eu043cu0435u0440 – u2116 22 , u043du0430u0437u0432u0430u043du0438u0435 u044du043bu0435u043cu0435u043du0442u0430 – u0422u0438u0442u0430u043d u00a0, u0430u0442u043eu043cu043du0430u044f u043cu0430u0441u0441u0430 Ar=48
n2)u00a0 u0413u0440u0443u043fu043fu0430 – 4, u043fu043eu0434u0433u0440u0443u043fu043fu0430- u043fu043eu0431u043eu0447u043du0430u044f,nu0447u0435u0442u0432u0435u0440u0442u044bu0439u00a0 u043fu0435u0440u0438u043eu0434
n3) u0418u0441u0445u043eu0434u044f u0438u0437 u0432u044bu0448u0435u0438u0437u043bu043eu0436u0435u043du043du043eu0433u043e u043du0430u043fu0438u0448u0435u043c u0441u0442u0440u043eu0435u043du0438u0435nu0430u0442u043eu043cu0430 u0442u0438u0442u0430u043du0430.
nu0421u0442u0440u043eu0435u043du0438u0435 u0430u0442u043eu043cu0430 u0442u0438u0442u0430u043du0430:
nu0417u0430u0440u044fu0434 u044fu0434u0440u0430 u0430u0442u043eu043cu0430 u0442u0438u0442u0430u043du0430 Z=+22n(u0432 u044fu0434u0440u0435 22 u043fu0440u043eu0442u043eu043du0430- pu207a u0438 26 u043du0435u0439u0442u0440u043eu043du0430 – nu2070)
nu0412u043eu043au0440u0443u0433 u044fu0434u0440u0430 u0430u0442u043eu043cu0430 4 u044du043du0435u0440u0433u0435u0442u0438u0447u0435u0441u043au0438u0445 u0443u0440u043eu0432u043du044f, u043du0430nu043au043eu0442u043eu0440u044bu0445 u0440u0430u0441u043fu043eu043bu0430u0433u0430u044eu0442u0441u044f 22 u044du043bu0435u043au0442u0440u043eu043du0430.u00a0 nn

nu044du043bu0435u043au0442u0440u043eu043du043du0430u044f u0444u043eu0440u043cu0443u043bu0430 u0442u0438u0442u0430u043d u208au2082u2082u00a0Tin1su00b22su00b22pu20763su00b23pu20763du00b24su00b2

nu00a04)u00a0u00a0 u041fu0440u043eu0441u0442u043eu0435 u0432u0435u0449u0435u0441u0442u0432u043eu00a0 u0442u0438u0442u0430u043d u00a0 u2014 u043bu0451u0433u043au0438u0439 u043fu0440u043eu0447u043du044bu0439u00a0 u043cu0435u0442u0430u043bu043bu00a0 u0441u0435u0440u0435u0431u0440u0438u0441u0442u043e-u0431u0435u043bu043eu0433u043eu00a0 u0446u0432u0435u0442u0430 .u00a0 u0432u0430u043bu0435u043du0442u043du043eu0441u0442u044cu00a0 u0440u0430u0432u043du0430 4, u0441u0442u0435u043fu0435u043du044c u043eu043au0438u0441u043bu0435u043du0438u044f +4 u0438 -2
n5. u0412u044bu0441u0448u0438u0439 u043eu043au0441u0438u0434 u0442u0438u0442u0430u043du0430 TiOu2082 – u0430u043cu0444u043eu0442u0435u0440u043du044bu0439 u043eu043au0441u0438u0434. nn

6)u00a0u0413u0438u0434u0440u043eu043au0441u0438u0434 u0442u0438u0442u0430u043du0430(II)u00a0u2014 Ti(OH)u2082u00a0u0441u00a0 u043eu0441u043du043eu0432u043du044bu043cu0438 u0441u0432u043eu0439u0441u0442u0432u0430u043cu0438.u00a0Ti(OH)u2082 u00a0 u00a0 u0447u0451u0440u043du044bu0439 u043fu043eu0440u043eu0448u043eu043a, u043du0435 u0440u0430u0441u0442u0432u043eu0440u0438u043c u0432 u0432u043eu0434u0435,u00a0u043du043e u0432 u043fu0440u0438u0441u0443u0442u0441u0442u0432u0438u0438 u0432u043eu0434u044bu00a0u0440u0430u0437u043bu0430u0433u0430u0435u0442u0441u044f :u00a0

2Ti(OH)u2082 + 2Hu2082O =2Ti(OH)u2083 + Hu2082

Ti(OH)u2082 + Hu2082O =2Hu2084TiOu2084u00a0+ Hu2082

u0413u0438u0434u0440u043eu043au0441u0438u0434 u0442u0438u0442u0430u043du0430(III)u00a0u2014 Ti(OH)u2084, u0430u043cu0444u043eu0442u0435u0440u043du044bu0439 u0441 u043fu0440u0435u043eu0431u043bu0430u0434u0430u043du0438u0435u043c u043eu0441u043du043eu0432u043du044bu0445 u0441u0432u043eu0439u0441u0442u0432. u041au043eu0440u0438u0447u043du0435u0432u043e-u0444u0438u043eu043bu0435u0442u043eu0432u044bu0439 u043eu0441u0430u0434u043eu043a, u043du0435 u0440u0430u0441u0442u0432u043eu0440u0438u043cu044bu0439 u0432 u0432u043eu0434u0435. nn

7) u041bu0435u0442u0443u0447u0435u0433u043e u0441u043eu0435u0434u0438u043du0435u043du0438u044f u0441nu0432u043eu0434u043eu0440u043eu0434u043eu043c u043du0435 u043eu0431u0440u0430u0437u0443u0435u0442, u0413u0438u0434u0440u0438u0434 u0442u0438u0442u0430u043du0430 TiHu2082 u043fu0440u0435u0434u0441u0442u0430u0432u043bu044fu0435u0442 u0441u043eu0431u043eu0439 u0441u0435u0440u043eu0432u0430u0442u043e-u0447u0451u0440u043du044bu0439 u043fu043eu0440u043eu0448u043eu043a,nu0445u0440u0443u043fu043eu043a. “>]” data-test=”answer-box-list”>

Титан, свойства атома, химические и физические свойства

Титан, свойства атома, химические и физические свойства.

47,867(1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2

Титан — элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 22. Расположен в 4-й группе (по старой классификации — побочной подгруппе четвертой группы), четвертом периоде периодической системы.

Физические свойства титана

Атом и молекула титана. Формула титана. Строение титана:

Титан (лат. Titanium, назван в честь титанов) – химический элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с обозначением Ti и атомным номером 22. Расположен в 4-й группе (по старой классификации – побочной подгруппе четвертой группы), четвертом периоде периодической системы.

Титан – амфотерный металл. Относится к группе переходных металлов и группе цветных металлов.

Титан обозначается символом Ti.

Как простое вещество титан при нормальных условиях представляет собой лёгкий, прочный металл серебристо-белого цвета.

Молекула титана одноатомна.

Химическая формула титана Ti.

Электронная конфигурация атома титана 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 . Потенциал ионизации (первый электрон) атома титана равен 658,81 кДж/моль (6,828120(12) эВ).

Строение атома титана. Атом титана состоит из положительно заряженного ядра (+22), вокруг которого по четырем оболочкам движутся 22 электрона. При этом 20 электронов находятся на внутреннем уровне, а 2 электрона – на внешнем. Поскольку титан расположен в четвертом периоде, оболочек всего четыре. Первая – внутренняя оболочка представлена s-орбиталью. Вторая – внутренняя оболочка представлена s- и р-орбиталями. Третья – внутренняя оболочка представлена s-, р- и d-орбиталями. Четвертая – внешняя оболочка представлена s-орбиталью. На внутреннем энергетическом уровне атома титана на 3d-орбитали находятся два неспаренных электрона. На внешнем энергетическом уровне атома титана – на s-орбитали находится два спаренных электрона. В свою очередь ядро атома титана состоит из 22 протонов и 26 нейтронов.

Радиус атома титана (вычисленный) составляет 176 пм.

Атомная масса атома титана составляет 47,867(1) а. е. м.

Титан обладает высокой коррозионной стойкостью.

Изотопы и модификации титана:

Свойства титана (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

– α-титан с гексагональной плотноупакованной решёткой,

Ti 3+ + e – → Ti 2+ , E o = -0,368 В,

Ti 4+ + e – → Ti 3+ , E o = +0,092 В,

204* Радиус атома (вычисленный) титана согласно [3] составляет 147 пм.

205* Эмпирический радиус титана согласно [1] составляет 147 пм.

206* Ковалентный радиус титана согласно [1] и [3] составляет 160±8 пм и 132 пм соответственно.

401* Плотность титана согласно [3] и [4] составляет 4,54 г/см 3 (при 0 °C и при иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело) и 4,505 г/см 3 (при 20 °C и при иных стандартных условиях , состояние вещества – твердое тело) соответственно.

402* Температура плавления титана согласно [3] составляет 1943 °C (1670 К, 3529,4 °F).

403* Температура кипения титана согласно [4] составляет 3330 °C (3603,15 К, 6026 °F).

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔHпл) титана согласно [3] и [4] составляет 18,8 кДж/моль и 15 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔHкип) титана согласно [3] и [4] составляет 422,6 кДж/моль и 410 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоемкость титана согласно [3] составляет 25,1 Дж/(K·моль).

Физические свойства алюминия:

Химические свойства титана. Взаимодействие титана. Реакции с титаном:

Получение титана:

Применение титана :

  1. 1. Водород
  2. 2. Гелий
  3. 3. Литий
  4. 4. Бериллий
  5. 5. Бор
  6. 6. Углерод
  7. 7. Азот
  8. 8. Кислород
  9. 9. Фтор
  10. 10. Неон
  11. 11. Натрий
  12. 12. Магний
  13. 13. Алюминий
  14. 14. Кремний
  15. 15. Фосфор
  16. 16. Сера
  17. 17. Хлор
  18. 18. Аргон
  19. 19. Калий
  20. 20. Кальций
  21. 21. Скандий
  22. 22. Титан
  23. 23. Ванадий
  24. 24. Хром
  25. 25. Марганец
  26. 26. Железо
  27. 27. Кобальт
  28. 28. Никель
  29. 29. Медь
  30. 30. Цинк
  31. 31. Галлий
  32. 32. Германий
  33. 33. Мышьяк
  34. 34. Селен
  35. 35. Бром
  36. 36. Криптон
  37. 37. Рубидий
  38. 38. Стронций
  39. 39. Иттрий
  40. 40. Цирконий
  41. 41. Ниобий
  42. 42. Молибден
  43. 43. Технеций
  44. 44. Рутений
  45. 45. Родий
  46. 46. Палладий
  47. 47. Серебро
  48. 48. Кадмий
  49. 49. Индий
  50. 50. Олово
  51. 51. Сурьма
  52. 52. Теллур
  53. 53. Йод
  54. 54. Ксенон
  55. 55. Цезий
  56. 56. Барий
  57. 57. Лантан
  58. 58. Церий
  59. 59. Празеодим
  60. 60. Неодим
  61. 61. Прометий
  62. 62. Самарий
  63. 63. Европий
  64. 64. Гадолиний
  65. 65. Тербий
  66. 66. Диспрозий
  67. 67. Гольмий
  68. 68. Эрбий
  69. 69. Тулий
  70. 70. Иттербий
  71. 71. Лютеций
  72. 72. Гафний
  73. 73. Тантал
  74. 74. Вольфрам
  75. 75. Рений
  76. 76. Осмий
  77. 77. Иридий
  78. 78. Платина
  79. 79. Золото
  80. 80. Ртуть
  81. 81. Таллий
  82. 82. Свинец
  83. 83. Висмут
  84. 84. Полоний
  85. 85. Астат
  86. 86. Радон
  87. 87. Франций
  88. 88. Радий
  89. 89. Актиний
  90. 90. Торий
  91. 91. Протактиний
  92. 92. Уран
  93. 93. Нептуний
  94. 94. Плутоний
  95. 95. Америций
  96. 96. Кюрий
  97. 97. Берклий
  98. 98. Калифорний
  99. 99. Эйнштейний
  100. 100. Фермий
  101. 101. Менделеевий
  102. 102. Нобелий
  103. 103. Лоуренсий
  104. 104. Резерфордий
  105. 105. Дубний
  106. 106. Сиборгий
  107. 107. Борий
  108. 108. Хассий
  109. 109. Мейтнерий
  110. 110. Дармштадтий
  111. 111. Рентгений
  112. 112. Коперниций
  113. 113. Нихоний
  114. 114. Флеровий
  115. 115. Московий
  116. 116. Ливерморий
  117. 117. Теннессин
  118. 118. Оганесон
  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Titanium
  2. https://de.wikipedia.org/wiki/Titan_(Element)
  3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Титан_(элемент) [Россия]
  4. http://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=232
  5. https://chemicalstudy.ru/titan-svoystva-atoma-himicheskie-i-fizicheskie-svoystva/
Читайте также:
Аминокислоты ⚗️ общая формула, строение, химические и физические свойства

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

титан атомная масса степень окисления валентность плотность температура кипения плавления физические химические свойства структура теплопроводность электропроводность кристаллическая решетка
атом нарисовать строение число протонов в ядре строение электронных оболочек электронная формула конфигурация схема строения электронной оболочки заряд ядра состав масса орбита уровни модель радиус энергия электрона переход скорость спектр длина волны молекулярная масса объем атома
электронные формулы сколько атомов в молекуле титана
сколько электронов в атоме свойства металлические неметаллические термодинамические

Титан — общая характеристика и свойства химического элемента

Брусок кристаллического титана

— лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой, температура полиморфного превращения α↔β 883 °C.Титан и титановые сплавы сочетают легкость, прочность, высокую коррозийную стойкость, низкий коэффициент теплового расширения, возможность работы в широком диапазоне температур.

  1. Структура
  2. Свойства
  3. Запасы и добыча
  4. Происхождение
  5. Применение
  6. Классификация
  7. Физические свойства
  8. Оптические свойства
  9. Кристаллографические свойства

Смотрите так же:

— структура и физические свойства

История открытия

Явление нового элемента связано с именами Грегора и Клапрота. Оба выделили его практически одновременно 1791 и 1795 гг. соответственно.

Мартин Генрих Клапрот

В 1805 г. был выделен вновь Вокленом из анатаза. При этом чистый титан был получен в Голландии более чем через век после выделения.



Высокопрочные сплавы с нестабильной β-структурой

Марка сплава Процент легирующих добавок Предел прочности кгс/мм2 Рабочая температура
ВТ-14 3,5−6,3 Al, 2,5−3,5 Mo, 0,9−1,9 V 110 — 160 300 — 400
ВТ-15 2,5−3,5 Al, 6,8−8 Mo, 9,5−11 Cr 110 — 160 300 — 400
ВТ-16 1,6−3 Al, 4,5−5,5 Mo, 4−5 V 110 — 160 300 — 400
ВТ-22 4,4−5,9 Al, 4−5,5 Mo, 4−5,5 V, 0,5−2 Cr, 0,2−4 Si, 0,2−0,5 Fe 110 — 160 300 — 400
ТС-6 3 Al, 5 Mo, 6 V, 11 Cr 110 — 160 300 — 400



Нахождение в природе

В природе титан представлен в виде соединений с кислородом. Чистые формы не встречаются.

Под влиянием метеорологических условий по строению приближается к корунду (соединению алюминия с кислородом). Его обнаруживают в морской глине, в алюминиевых рудах с железом и кремнием.

Титан представлен в минералах: титанит, титаномагнетит, рутил. Известны австралийские, бразильские, канадские месторождения последнего. Минерал представлен в виде букрита и анатаза.

Широко встречаемым минералом служит титанат железа (ильменит). Крупные месторождения представлены в России, Северной Америке.

Применение

Область применения титановых изделий широка, хотя может ограничиваться ценовой составляющей.


Заготовка титанового шпангоута истребителя F-15 до и после прессования на штамповочном прессе компании Alcoa усилием 45 тыс. тонн, май 1985

Читайте также:
Алкилирование описание и особенности процесса, механизм действия

Есть случаи, когда титановые сплавы — единственные, которые возможно использовать в конкретных условиях.

  • Надежность продукции из титана проверялась на гоночных автомобилях.
  • Металл и его сплавы незаменимы в ракето- и судостроении, химической, энергетической промышленности.
  • Титановые соединения востребованы в производстве конденсаторов турбин, труб для перекачки агрессивных жидкостей, сосудов высокого давления.
  • Перспективная область применения титановых сплавов — оборудование для глубокого и сверхглубокого бурения.
  • Не обходятся без титановых изделий оборонная и военная промышленности.


Титановый металлопрокат

Крупные месторождения

Лидирующее место занимает Китай, далее следует Российская Федерация, Северная Америка (Канада). Самое крупное месторождение, где добывают титан в РФ, расположено на территории республики Коми и называется Ярегское нефтяное месторождение.

В десятку стран лидеров по добыче титана входят:

  • США;
  • Индия;
  • Австралия;
  • ЮАР;
  • Швеция;
  • Норвегия;
  • Южная Корея.

Мировые запасы и производство титана

Представленные в Канаде около 1/5 мировой добычи приходится на ильменитовые руды. В Китае 1/10 часть выпуска обеспечивается месторождением Лак-Тико.

РФ производит меньше 1% титанового концентрата. Однако месторождение в Коми признано вторым по масштабу после Китая. Также лопаритовые руды экспортируются преимущественно Россией (Ловозерск). Последние используют в производстве редкоземельных металлов (в том числе титана).

Пластичные сплавы со средней прочностью

Марка сплава Процент легирующих добавок Предел прочности кгс/мм2 Рабочая температура
АТ-2 2,5 Zr, 1,5 Mo 50 — 80 200 — 300
ОТ4−1 1−2,5 Al, 0,7−2 Mn 50 — 80 200 — 300
ОТ4 3,5−5 Al, 0,8−2 Mn 50 — 80 200 — 300
АТ-3 3 Al, 1,5%(Cr+Fe+Si+B) 50 — 80 200 — 300
ВТ5−1 4−6 Al, 2−3 Sn 50 — 80 200 — 300

Получение титана

Источник металла – диоксид титана.

Его образование происходит в процессе переработки ильменита. В результате образуется титановый шлак, который подвергается дальнейшей переработке. К концентрату добавляют серную кислоту, на выходе образуется двуокись титана.

Другой способ заключается в соединении с углеродом (кокс), хлором и дальнейшим нагреванием в присутствии магния.

Также применяют восстановление кальцием диоксида титана. Последний процесс заключается в проведении электрического тока, что ведет к разложению оксида кальция (кислород на аноде и собственно кальций).

Кислород выступает в роли окислителя, кальций, будучи металлом, переходит к катоду, попутно восстанавливая титан. Процесс происходит несколько раз. Исходом реакции служит титановая губка, требующая очищения.

Применение титана в химической промышленности

При производстве оборудования для химической промышленности самое важное значение имеет коррозионная стойкость металла. Существенно также снизить вес и повысить прочность оборудования. Логически следует предположить, что титановые листы, титановые трубы, титановые прутки ВТ1-0 (Grade 2, Gr.2, Gr2) могли бы дать ряд выгод при производстве из них оборудования для транспортировки кислот, щелочей и неорганических солей. Дополнительные возможности применения титана, поставляемого , открываются в производстве такого оборудования, как баки, колонны, фильтры и всевозможные баллоны высокого давления.

Применение трубопроводов из титановых труб и листов, поставляемых ООО «Вариант», способно повысить коэффициент полезного действия нагревательных змеевиков в лабораторных автоклавах и теплообменниках. О применимости титана ВТ6, ВТ14 для производства баллонов, в которых длительно хранятся газы и жидкости под давлением, свидетельствует применяемая при микроанализе продуктов сгорания вместо более тяжелой трубки из стекла. Благодаря малой толщине стенок и незначительному удельному весу эта трубка может взвешиваться на более чувствительных аналитических весах меньших размеров. Здесь сочетание легкости и коррозионной стойкости позволяет повысить точность химического анализа.

Широкое применение титан находит в производстве искусственного волокна, красителей, азотной кислоты, синтетических жирны кислот, хлорированных углеводородов, кальцинированной соды, в хлорорганическом синтезе, во многих агрессивных средах.

По объему применения титана цветная металлургия занимает второе место среди гражданских отраслей промышленности. Наибольшее распространение титановое оборудование получило на предприятиях кобальтово-никелевой и титаново-магниевой промышлености, а также в производстве меди, цинка, свинца, ртути и других металлов.

Титан применяется в качестве элемента, повышающего твердость алюминиевых сплавов, и модификатора, позволяющего получать мелкозернистую структуру металла.

Добавки титана повышают качество чугуна и стали. Отдельно или с другими элементами титан применяется как раскислитель при производстве многих низколегированых и углеродистых сталей.

Физические свойства

Элемент расположен в четвертой группе в системе Д. И. Менделеева, под номером 22. В соединении атом обладает валентностью (II). Электронная конфигурация представлена формулой: [Ar] 3d24s2.

Читайте также:
Химический элемент озон структурная формула, состав и строение газа

Вес атома (масса) около 47,9 а.е.м. Переход альфа титана в бета титан происходит при температуре 8830С. Теплота плавления 18,8 кДж/моль. Подвергается кипению при 31800С. Обладает теплопроводностью, составляющей 22,09 Вт/(м*К).

Титан обладает высокой ковкостью, пластичностью, низкой твердостью. Однако сплавы, содержащие титан, относятся к высокотвердым, но хрупким соединениям.

Серебристое вещество, по строению относится к металлам, имеет голубоватый оттенок. Обладает низкой плотностью. Высокая температура плавления (16700С).

В соединениях Ti способен проявить степень окисления (+2) (Ti+2H2, Ti+2O, Ti+2(OH)2, Ti+2F2, Ti+2Cl2, Ti+2Br2), (+3) (Ti+32O3, Ti+3(OH)3, Ti+3F3, Ti+3Cl3, Ti+32S3) и (+4) (Ti+4F4, Ti+4H4, Ti+4Cl4, Ti+4Br4).

Конструкционные сплавы с повышенной прочностью

Марка сплава Процент легирующих добавок Предел прочности кгс/мм2 Рабочая температура
ВТ-4 3,5−4,5 Al, 0,8−2 Mn 80 — 100 300 — 450
ОТ4−2 5,5−7 Al, 0,2−1,8 Mn 80 — 100 300 — 450
ВТ5 4,3−6,2 Al 80 — 100 300 — 450
ВТ-6 5,5−7 Al, 4,2−6 V 80 — 100 300 — 450
ВТ-6с 5−6,5 Al, 5,5−4,5 V 80 — 100 300 — 450
ВТ-20 5,5−7,5 Al, 1,-2,5 Zr, 0,5−2 Mo, 0,8−1,8 V 80 — 100 300 — 450
АТ-4 4,5 Al, 1,5%(Cr+Fe+Si+B) 80 — 100 300 — 450
АТ-6 6 Al, 1,5 (Cr+Fe+Si+B) 80 — 100 300 — 450

Химические свойства

Устойчив к коррозии, по свойствам приближается хромоникелевой стали. Последнее обусловлено пленкой, образуемой на его поверхности. Воздух не меняет механических свойств.

При нагревании свыше 6000С металл становится хрупким, усиливается поглощение кислорода. При нагревании более 9100С взаимодействует с газообразными соединениями углерода, реабсорбирует азот.

При присоединении водорода, титан приобретает «водородную хрупкость». Данный эффект проявляется повышенной ломкостью при перепадах напряжения. Устойчив в кислотах.

Использование титана и его сплавов

Выделяют несколько технических сплавов с разной маркировкой ВТ1-00; ВТ1-0. В состав обоих входят:

  • углерод;
  • кислород;
  • азот;
  • водород;
  • железо;
  • кремний.

Однако в первом содержание представленных элементов выше, что обусловливает его преимущества перед ВТ1-0.

При легировании молибденом, ванадием, железом, повышается стабильность титана (или устойчивость) к температурным воздействиям. При добавлении алюминия, напротив, происходит снижение — это используют в промышленности, увеличивая диапазон химических превращений титана.

Используется в ракетном строительстве. На основе Ti изготавливают обшивку, различные агрегаты. Осуществляется производство компрессоров двигателей, цистерн для хранения. Титан нашел применение в самолетостроении, поскольку замедляет разрушение приборов.

Низкая теплопроводность позволила использовать его для изготовления противопожарных перегородок. В судостроении он предупреждает коррозию в морской воде.

В таблице представлены сведения о применении титана в зависимости от его свойств.

Титан – общая характеристика и свойства химического элемента

Титан (Ti) один из металлов периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева. Нашел широкое применение в промышленности, благодаря свои свойствам. В дальнейшем был адаптирован под бытовые потребности, как вещество, обеспечивающее длительный срок службы изделий.

История открытия

Явление нового элемента связано с именами Грегора и Клапрота. Оба выделили его практически одновременно 1791 и 1795 гг. соответственно.

Мартин Генрих Клапрот

В 1805 г. был выделен вновь Вокленом из анатаза. При этом чистый титан был получен в Голландии более чем через век после выделения.

Происхождение названия

Свое наименование получил вследствие сравнения с титанами в древнегреческой мифологии М. Клапротом. При этом исследователь не был знаком в полной мере со свойствами элемента, на тот момент они практически не известны.

При этом представители французской школы пытались найти название, соответствующее характеристикам металла. Однако Мартин остановился на мифологии (как было ранее с ураном).

Нахождение в природе

В природе титан представлен в виде соединений с кислородом. Чистые формы не встречаются.

Под влиянием метеорологических условий по строению приближается к корунду (соединению алюминия с кислородом). Его обнаруживают в морской глине, в алюминиевых рудах с железом и кремнием.

Титан представлен в минералах: титанит, титаномагнетит, рутил. Известны австралийские, бразильские, канадские месторождения последнего. Минерал представлен в виде букрита и анатаза.

Широко встречаемым минералом служит титанат железа (ильменит). Крупные месторождения представлены в России, Северной Америке.

Крупные месторождения

Лидирующее место занимает Китай, далее следует Российская Федерация, Северная Америка (Канада). Самое крупное месторождение, где добывают титан в РФ, расположено на территории республики Коми и называется Ярегское нефтяное месторождение.

В десятку стран лидеров по добыче титана входят:

Мировые запасы и производство титана

Представленные в Канаде около 1/5 мировой добычи приходится на ильменитовые руды. В Китае 1/10 часть выпуска обеспечивается месторождением Лак-Тико.

Читайте также:
Арены - определение, общая формула, свойства, применение

РФ производит меньше 1% титанового концентрата. Однако месторождение в Коми признано вторым по масштабу после Китая. Также лопаритовые руды экспортируются преимущественно Россией (Ловозерск). Последние используют в производстве редкоземельных металлов (в том числе титана).

Получение титана

Источник металла – диоксид титана. Его образование происходит в процессе переработки ильменита. В результате образуется титановый шлак, который подвергается дальнейшей переработке. К концентрату добавляют серную кислоту, на выходе образуется двуокись титана.

Другой способ заключается в соединении с углеродом (кокс), хлором и дальнейшим нагреванием в присутствии магния.

Также применяют восстановление кальцием диоксида титана. Последний процесс заключается в проведении электрического тока, что ведет к разложению оксида кальция (кислород на аноде и собственно кальций).

Кислород выступает в роли окислителя, кальций, будучи металлом, переходит к катоду, попутно восстанавливая титан. Процесс происходит несколько раз. Исходом реакции служит титановая губка, требующая очищения.

Физические свойства

Элемент расположен в четвертой группе в системе Д. И. Менделеева, под номером 22. В соединении атом обладает валентностью (II). Электронная конфигурация представлена формулой: [Ar] 3d24s2.

Вес атома (масса) около 47,9 а.е.м. Переход альфа титана в бета титан происходит при температуре 883 0 С. Теплота плавления 18,8 кДж/моль. Подвергается кипению при 3180 0 С. Обладает теплопроводностью, составляющей 22,09 Вт/(м*К).

Титан обладает высокой ковкостью, пластичностью, низкой твердостью. Однако сплавы, содержащие титан, относятся к высокотвердым, но хрупким соединениям.

Серебристое вещество, по строению относится к металлам, имеет голубоватый оттенок. Обладает низкой плотностью. Высокая температура плавления (1670 0 С).

В соединениях Ti способен проявить степень окисления (+2) (Ti+2H2, Ti+2O, Ti+2(OH)2, Ti+2F2, Ti+2Cl2, Ti+2Br2), (+3) (Ti+32O3, Ti+3(OH)3, Ti+3F3, Ti+3Cl3, Ti+32S3) и (+4) (Ti+4F4, Ti+4H4, Ti+4Cl4, Ti+4Br4).

Химические свойства

Устойчив к коррозии, по свойствам приближается хромоникелевой стали. Последнее обусловлено пленкой, образуемой на его поверхности. Воздух не меняет механических свойств.

При нагревании свыше 600 0 С металл становится хрупким, усиливается поглощение кислорода. При нагревании более 910 0 С взаимодействует с газообразными соединениями углерода, реабсорбирует азот.

При присоединении водорода, титан приобретает “водородную хрупкость”. Данный эффект проявляется повышенной ломкостью при перепадах напряжения. Устойчив в кислотах.

Использование титана и его сплавов

Выделяют несколько технических сплавов с разной маркировкой ВТ1-00; ВТ1-0. В состав обоих входят:

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] 3d 2 4s 2
Химические свойства
Ковалентный радиус 132 пм
Радиус иона (+4e)68 (+2e)94 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1.54
Электродный потенциал
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/м 3 .

Содержание

  • 1 История
  • 2 Происхождение названия
  • 3 Нахождение в природе
  • 4 Получение
  • 5 Физические свойства
  • 6 Химические свойства
  • 7 Применение
    • 7.1 В виде сплавов
    • 7.2 В виде соединений
    • 7.3 Анализ рынков потреблени
    • 7.4 Цены
  • 8 Титан в России
  • 9 Физиологическое действие
  • 10 См. также
  • 11 Ссылки
  • 12 Комментарии читателей:

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.

Читайте также:
Химические свойства кислот формулы сильных и слабых кислот, уравнения

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 — 3×10 6 т/год. Мировое производство металлического титана: 99 000 т/год. Запасы: 440×10 6 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

Часы из титанового сплава

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.
Читайте также:
Хлорид аммония - формула, свойства, получение и применение

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.

Титан

Титан (лат. Titanium), Ti, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 22, атомная масса 47,90; имеет серебристо-белый цвет, относится к легким металлам. Природный Титан состоит из смеси пяти стабильных изотопов: 46 Ti (7,95%), 47 Ti (7,75%), 48 Ti (73,45%), 49 Ti (5,51%), 50 Ti (5,34%). Известны искусственные радиоактивные изотопы 45 Ti (T½ = 3,09 ч), 51 Ti (Т½ = 5,79 мин) и другие.

Историческая справка. Титан в виде оксида (IV) был открыт английским любителем-минералогом У. Грегором в 1791 году в магнитных железистых песках местечка Менакан (Англия); в 1795 году немецкий химик М. Г. Клапрот установил, что минерал рутил представляет собой природный оксид этого же металла, названного им “титаном” [в греческой мифологии титаны – дети Урана (Неба) и Геи (Земли)]. Выделить Титан в чистом виде долго не удавалось; лишь в 1910 году американский ученый М. А. Хантер получил металлический Титан нагреванием его хлорида с натрием в герметичной стальной бомбе; полученный им металл был пластичен только при повышенных температурах и хрупок при комнатной из-за высокого содержания примесей. Возможность изучать свойства чистого Титана появилась только в 1925, когда нидерландские ученые А. Ван-Аркел и И. де Бур методом термической диссоциации иодида титана получили металл высокой чистоты, пластичный при низких температурах.

Распространение Титана в природе. Титан – один из распространенных элементов, среднее содержание его в земной коре (кларк) составляет 0,57% по массе (среди конструкционных металлов по распространенности занимает 4-е место, уступая железу, алюминию и магнию). Больше всего Титана в основных породах так называемых “базальтовой оболочки” (0,9%), меньше в породах “гранитной оболочки” (0,23%) и еще меньше в ультраосновных породах (0,03%) и др. К горным породам, обогащенным Титаном, относятся пегматиты основных пород, щелочные породы, сиениты и связанные с ними пегматиты и другие. Известно 67 минералов Титан, в основном магматического происхождения; важнейшие – рутил и ильменит.

В биосфере Титан в основном рассеян. В морской воде его содержится 10 -7 %; Титан – слабый мигрант.

Физические свойства Титана. Титан существует в виде двух аллотропических модификаций: ниже температуры 882,5 °С устойчива α-форма с гексагональной плотноупакованной решеткой (а = 2,951Å, с = 4,679Å), a выше этой температуры – β-форма с кубической объемноцентрированной решеткой а = 3,269Å. Примеси и легирующие добавки могут существенно изменять температуру α/β превращения.

Плотность α-формы при 20°С 4,505 г/см 3 , a при 870°С 4,35 г/см 3 ; β-формы при 900°С 4,32 г/см 3 ; атомный радиус Ti 1,46 Å, ионные радиусы Ti + 0,94 А, Ti 2+ 0,78 Å, Ti 3+ 0,69 Å, Ti 4+ 0,64 Å; Тпл 1668 °С, Ткип 3227 °С; теплопроводность в интервале 20-25°С 22,065 вт/(м·К) [0,0527 кал/(см·сек·°С)]; температурный коэффициент линейного расширения при 20°С 8,5·10 -6 , в интервале 20-700°С 9,7·10 -6 ; теплоемкость 0,523 кдж/(кг·К) [0,1248 кал/(г·°С)]; удельное электросопротивление 42,1·10 -6 ом·см при 20 °С; температурный коэффициент электросопротивления 0,0035 при 20 °С; обладает сверхпроводимостью ниже 0,38 К. Титан парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость 3,2·10 -6 при 20 °С. Предел прочности 256 Мн/м 2 (25,6 кгс/мм 2 ), относительное удлинение 72% , твердость по Бринеллю менее 1000 Мн/м 2 (100 кгс/мм 2 ). Модуль нормальной упругости 108 000 Мн/м 2 (10 800 кгс/мм 2 ). Металл высокой степени чистоты ковок при обычной температуре.

Применяемый в промышленности технический Титан содержит примеси кислорода, азота, железа, кремния и углерода, повышающие его прочность, снижающие пластичность и влияющие на температуру полиморфного превращения, которое происходит в интервале 865-920 °С. Для технического Титана марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность около 4,32 г/см 3 , предел прочности 300-550 Мн/м 2 (30-55кгс/мм 2 ), относительное удлинение не ниже 25%, твердость по Бринеллю 1150-1650 Мн/м 2 (115-165 кгс/мм 2 ). Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ti 3d 2 4s 2 .

Читайте также:
Кислород формула, строение элемента, химические и физические свойства, способы получения и применения, с какими соединениями реагирует

Химические свойства Титана. Чистый Титан – химически активный переходный элемент, в соединениях имеет степени окисления +4, реже +3 и +2. При обычной температуре и вплоть до 500-550 °С коррозионно устойчив, что объясняется наличием на его поверхности тонкой, но прочной оксидной пленки.

С кислородом воздуха заметно взаимодействует при температуре выше 600 °С с образованием ТiO2. Тонкая титановая стружка при недостаточной смазке может загораться в процессе механической обработки. При достаточной концентрации кислорода в окружающей среде и повреждении окисной пленки путем удара или трения возможно загорание металла при комнатной температуре и в сравнительно крупных кусках.

Оксидная пленка не защищает Титан в жидком состоянии от дальнейшего взаимодействия с кислородом (в отличие, например, от алюминия), и поэтому его плавка и сварка должны проводиться в вакууме, в атмосфере нейтрального газа или под флюсом. Титан обладает способностью поглощать атмосферные газы и водород, образуя хрупкие сплавы, непригодные для практическое использования; при наличии активированной поверхности поглощение водорода происходит уже при комнатной температуре с небольшой скоростью, которая значительно возрастает при 400 °С и выше. Растворимость водорода в Титане является обратимой, и этот газ можно удалить почти полностью отжигом в вакууме. С азотом Титан реагирует при температуре выше 700 °С, причем получаются нитриды типа TiN; в виде тонкого порошка или проволоки Титан может гореть в атмосфере азота. Скорость диффузии азота и кислорода в Титане значительно ниже, чем водорода. Получаемый в результате взаимодействия с этими газами слой отличается повышенными твердостью и хрупкостью и должен удаляться с поверхности титановых изделий путем травления или механической обработки. Титан энергично взаимодействует с сухими галогенами, по отношению к влажным галогенам устойчив, так как влага играет роль ингибитора.

Металл устойчив в азотной кислоте всех концентраций (за исключением красной дымящейся, вызывающей коррозионное растрескивание Титана, причем реакция иногда идет со взрывом), в слабых растворах серной кислоты (до 5% по массе). Соляная, плавиковая, концентрированная серная, а также горячие органических кислоты: щавелевая, муравьиная и трихлоруксусная реагируют с Титаном.

Титан коррозионно устойчив в атмосферном воздухе, морской воде и морской атмосфере, во влажном хлоре, хлорной воде, горячих и холодных растворах хлоридов, в различных технологических растворах и реагентах, применяемых в химической, нефтяной, бумагоделательной и других отраслях промышленности, а также в гидрометаллургии. Титан образует с С, В, Se, Si металлоподобные соединения, отличающиеся тугоплавкостью и высокой твердостью. Карбид TiC (tпл 3140 °С) получают нагреванием смеси TiO2 с сажей при 1900-2000 °С в атмосфере водорода; нитрид TiN (tпл 2950 °С) – нагреванием порошка Титан в азоте при температуре выше 700 °С. Известны силициды TiSi2, TiSi и бориды TiB, Ti2B5, TiB2. При температуpax 400-600 °C Титан поглощает водород с образованием твердых растворов и гидридов (TiH, TiH2). При сплавлении TiO2 со щелочами образуются соли титановых кислот мета- и ортотитанаты (например, Na2TiO3 и Na4TiO4), а также полититанаты (например, Na2Ti2O5 и Na2Ti3O7). К титанатам относятся важнейшие минералы Титана, например, ильменит FeTiO3, перовскит CaTiO3. Все титанаты малорастворимы в воде. Оксид Титана (IV), титановые кислоты (осадки), а также титанаты растворяются в серной кислоте с образованием растворов, содержащих титанилсульфат TiOSO4. При разбавлении и нагревании растворов в результате гидролиза осаждается Н2ТiO3, из которой получают оксид Титана (IV). При добавлении перекиси водорода в кислые растворы, содержащие соединения Ti (IV), образуются перекисные (надтитановые) кислоты состава Н4ТiO5 и H4TiO8 и соответствующие им соли; эти соединения окрашены в желтый или оранжево-красный цвет (в зависимости от концентрации Титана), что используется для аналитического определения Титана.

Получение Титана. Наиболее распространенным методом получения металлического Титана является магниетермический метод, то есть восстановление тетрахлорида Титана металлическим магнием (реже – натрием):

В обоих случаях исходным сырьем служат оксидные руды Титана – рутил, ильменит и другие. В случае руд типа ильменитов Титан в форме шлака отделяется от железа путем плавки в электропечах. Шлак (так же, как рутил) подвергают хлорированию в присутствии углерода с образованием тетрахлорида Титана, который после очистки поступает в восстановительный реактор с нейтральной атмосферой.

Титан по этому процессу получается в губчатом виде и после измельчения переплавляется в вакуумных дуговых печах на слитки с введением легирующих добавок, если требуется получить сплав. Магниетермический метод позволяет создать крупное промышленное производство Титана с замкнутым технологическим циклом, так как образующийся при восстановлении побочный продукт – хлорид магния направляется на электролиз для получения магния и хлора.

Читайте также:
Полимеры классификация, виды и свойства, структура и строение, способы получения и применения, реакции, примеры высокомолекулярных соединений

В ряде случаев для производства изделий из Титана и его сплавов выгодно применять методы порошковой металлургии. Для получения особо тонких порошков (например, для радиоэлектроники) можно использовать восстановление оксида Титана (IV) гидридом кальция.

Применение Титана. Основные преимущества Титана перед другими конструкционными металлами: сочетание легкости, прочности и коррозионной стойкости. Титановые сплавы по абсолютной, а тем более по удельной прочности (т. е. прочности, отнесенной к плотности) превосходят большинство сплавов на основе других металлов (например, железа или никеля) при температурах от -250 до 550 °С, а по коррозионности они сравнимы со сплавами благородных металлов. Однако как самостоятельный конструкционный материал Титан стал применяться только в 50-е годы 20 века в связи с большими техническими трудностями его извлечения из руд и переработки (именно поэтому Титан условно относили к редким металлам). Основная часть Титана расходуется на нужды авиационной и ракетной техники и морского судостроения. Сплавы Титана с железом, известные под названием “ферротитан” (20-50% Титана), в металлургии качественных сталей и специальных сплавов служат легирующей добавкой и раскислителем.

Технический Титан идет на изготовление емкостей, химические реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов и других изделий, работающих в агрессивных средах, например, в химическом машиностроении. В гидрометаллургии цветных металлов применяется аппаратура из Титана. Он служит для покрытия изделий из стали. Использование Титана дает во многих случаях большой технико-экономический эффект не только благодаря повышению срока службы оборудования, но и возможности интенсификации процессов (как, например, в гидрометаллургии никеля). Биологическая безвредность Титана делает его превосходным материалом для изготовления оборудования для пищевой промышленности и в восстановительной хирургии. В условиях глубокого холода прочность Титана повышается при сохранении хорошей пластичности, что позволяет применять его как конструкционный материал для криогенной техники. Титан хорошо поддается полировке, цветному анодированию и других методам отделки поверхности и поэтому идет на изготовление различных художественных изделий, в т. ч. и монументальной скульптуры. Примером может служить памятник в Москве, сооруженный в честь запуска первого искусственного спутника Земли. Из соединений Титана практическое значение имеют оксиды, галогениды, а также силициды, используемые в технике высоких температур; бориды и их сплавы, применяемые в качестве замедлителей в ядерных энергетических установках благодаря их тугоплавкости и большому сечению захвата нейтронов. Карбид Титана, обладающий высокой твердостью, входит в состав инструментальных твердых сплавов, используемых для изготовления режущих инструментов и в качестве абразивного материала.

Оксид титана (IV) и титанат бария служат основой титановой керамики, а титанат бария – важнейший сегнетоэлектрик.

Титан в организме. Титан постоянно присутствует в тканях растений и животных. В наземных растениях его концентрация – около 10 -4 % , в морских – от 1,2·10 -3 до 8·10 -2 %, в тканях наземных животных – менее 2·10 -4 %, морских – от 2·10 -4 до 2·10 -2 %. Накапливается у позвоночных животных преимущественно в роговых образованиях, селезенке, надпочечниках, щитовидной железе, плаценте; плохо всасывается из желудочно-кишечного тракта. У человека суточное поступление Титана с продуктами питания и водой составляет 0,85 мг; выводится с мочой и калом (0,33 и 0,52 мг соответственно).

химический элемент Титан Titanium

Титан химический элемент. символьное обозначение элемента: Ti , латинское название Titanium, элемент относится к периоду, группе: 4, 4, (atomic mass of matter) атомная масса вещества Титан составляет 47,867 (1) (а.е.м.) Лёгкий серебристо-белый металл, плотность элемента: 4,51 г/ см³ (при 20 градусах Цельсия), температура плавления 1660(°C), температура кипения 3260(°C). Первооткрывателем зарегистрирован: Грегор и Клапрот, год открытия: 1791 — Titanium на сайте chemical-products.ru представлена таблица всех хим. элементов с описанием их характеристик и свойств.

Что такое Титан, titanium, характеристики, свойства

Титан — это химический элемент Ti — химический элемент с атомным номером 22. Принадлежит к 4-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе IV группы, или к группе IVB), находится в четвёртом периоде таблицы. Атомная масса элемента 47,867(1) а. е. м.. Обозначается символом Ti. Простое вещество титан — лёгкий прочный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой коррозионной стойкостью.

Читайте также:
Химический элемент озон структурная формула, состав и строение газа

Титан класс химических элементов

Элемент Ti — относится к группе, классу хим элементов (к 4-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе IV группы, или к группе IVB), находится в четвёртом периоде таблицы)

Элемент Ti свойство химического элемента Титан Titanium

Основные характеристики и свойства элемента Ti…, его параметры.

формула химического элемента Титан Titanium

Химическая формула Титана:

Атомы Титан Titanium химических элементов

Атомы Titanium хим. элемента

Titanium Титан ядро строение

Строение ядра химического элемента Titanium — Ti,

История открытия Титан Titanium

Открытие элемента Titanium — Открытие диоксида титана (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, 1791), выделил новую «землю» (оксид) неизвестного металла, которую назвал менакеновой. В 1795 году немецкий химик Клапрот открыл в минерале рутиле новый элемент и назвал его титаном. Спустя два года Клапрот установил, что рутил и менакеновая земля — оксиды 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 оксиды титана.

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

Титан не находил промышленного применения, пока люксембуржец Г. Кролл (англ.)русск. в 1940 году не запатентовал простой магниетермический метод восстановления металлического титана из тетрахлорида; этот метод (процесс Кролла (англ.)русск.) до настоящего времени остаётся одним из основных в промышленном получении титана.

Титан Titanium происхождение названия

Откуда произошло название Titanium — Металл получил своё название в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, детей Геи. Название элементу дал Мартин Клапрот в соответствии со своими взглядами на химическую номенклатуру в противовес французской химической школе, где элемент старались называть по его химическим свойствам. Поскольку немецкий исследователь сам отметил невозможность определения свойств нового элемента только по его оксиду, он подобрал для него имя из мифологии, по аналогии с открытым им ранее ураном.

Распространённость Титан Titanium

Как любой хим. элемент имеет свою распространенность в природе, Ti …

Получение Титан Titanium

Titanium — получение элемента —

Исходным материалом для производства титана и его соединений служит диоксид титана со сравнительно небольшим количеством примесей. В частности, это может быть рутиловый концентрат, получаемый при обогащении титановых руд. Однако запасы рутила в мире весьма ограничены, и чаще применяют так называемый синтетический рутил или титановый шлак, получаемые при переработке ильменитовых концентратов. Для получения титанового шлака ильменитовый концентрат восстанавливают в электродуговой печи, при этом железо отделяется в металлическую фазу (чугун), а невосстановленные оксиды титана и примесей образуют шлаковую фазу. Богатый шлак перерабатывают хлоридным или сернокислотным способом.

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:

Образующиеся пары TiCl4 при 850 °C восстанавливают магнием:

В настоящее время используют процесс FFC Cambridge, названный по именам его разработчиков Дерека Фрэя, Тома Фартинга и Джорджа Чена из Кембриджского университета, где он был создан. Этот электрохимический процесс позволяет осуществлять прямое непрерывное восстановление титана из оксида в расплаве смеси хлорида кальция и негашёной извести (оксида кальция). В этом процессе используется электролитическая ванна, наполненная смесью хлорида кальция и извести, с графитовым расходуемым (либо нейтральным) анодом и катодом, изготовленным из подлежащего восстановлению оксида. При пропускании через ванну тока температура быстро достигает

1000—1100 °C, и расплав оксида кальция разлагается на аноде на кислород и металлический кальций:

Полученный кислород окисляет анод (в случае использования графита), а кальций мигрирует в расплаве к катоду, где и восстанавливает титан из его оксида:

Образующийся оксид кальция вновь диссоциирует на кислород и металлический кальций, и процесс повторяется вплоть до полного преобразования катода в титановую губку либо исчерпания оксида кальция. Хлорид кальция в данном процессе используется как электролит для придания электропроводности расплаву и подвижности активным ионам кальция и кислорода.

Читайте также:
Арены - определение, общая формула, свойства, применение

При использовании инертного анода (например, диоксида олова), вместо углекислого газа на аноде выделяется молекулярный кислород, что меньше загрязняет окружающую среду, однако процесс в таком случае становится менее стабильным, и, кроме того, в некоторых условиях более энергетически выгодным становится разложение хлорида, а не оксида кальция, что приводит к высвобождению молекулярного хлора.

Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Рафинируют титан иодидным способом или электролизом, выделяя Ti из TiCl4. Для получения титановых слитков применяют дуговую, электронно-лучевую или плазменную переработку.

Физические свойства Титан Titanium

Основные свойства Titanium — лёгкий серебристо-белый металл. При нормальном давлении существует в двух кристаллических модификациях: низкотемпературный α -Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой (гексагональная сингония, пространственная группа C6mmc, параметры ячейки a = 0,2953 нм , c = 0,4729 нм , Z = 2 ) и высокотемпературный β -Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой (кубическая сингония, пространственная группа Im3m, параметры ячейки a = 0,3269 нм , Z = 2 ), температура перехода α↔β 883 °C, теплота перехода ΔH =3,8 кДж/моль (87,4 кДж/кг ). Большинство металлов при растворении в титане стабилизируют β -фазу и снижают температуру перехода α↔β . При давлении выше 9 ГПа и температуре выше 900 °C титан переходит в гексагональную фазу ( ω -Ti) . Плотность α -Ti и β -Ti соответственно равна 4,505 г/см³ (при 20 °C) и 4,32 г/см³ (при 900 °C) . Атомная плотность α-титана 5,67⋅10 22 ат/см³ .

Изотопы Titanium Титан

Наличие и определение изотопов Titanium — Изотопы титана — разновидности атомов (и ядер) химического элемента титана, имеющие разное содержание нейтронов в ядре.

Ti свойства изотопов Титан Titanium

Природный титан состоит из смеси пяти стабильных изотопов: 46 Ti (7,95 %), 47 Ti (7,75 %), 48 Ti (73,45 %), 49 Ti (5,51 %), 50 Ti (5,34 %). Известны искусственные радиоактивные изотопы 45 Ti (T½ = 3,09 ч), 51 Ti (Т½ = 5,79 мин) и другие.

Символ
нуклида
Z(p) N(n) Масса изотопа
(а. е. м.)
Период
полураспада
(T1/2)
Спин и чётность
ядра
Энергия возбуждения
38 Ti 22 16 38,00977 120 нс 0+
39 Ti 22 17 39,00161 31 мс 3/2+
40 Ti 22 18 39,99050 53,3 мс 0+
41 Ti 22 19 40,98315 80,4 мс 3/2+
42 Ti 22 20 41,973031 199 мс 0+
43 Ti 22 21 42,968522 509 мс 7/2-
43m1 Ti 313,0 кэВ 12,6 мкс 3/2+
43m2 Ti 3,0664 МэВ 560 нс 19/2-
44 Ti 22 22 43,9596901 60,0 лет 0+
45 Ti 22 23 44,9581256 184,8 мин 7/2-
46 Ti 22 24 45,9526316 стабилен 0+
47 Ti 22 25 46,9517631 стабилен 5/2-
48 Ti 22 26 47,9479463 стабилен 0+
49 Ti 22 27 48,9478700 стабилен 7/2-
50 Ti 22 28 49,9447912 стабилен 0+
51 Ti 22 29 50,946615 5,76 мин 3/2-
52 Ti 22 30 51,946897 1,7 мин 0+
53 Ti 22 31 52,94973 32,7 с 3/2-
54 Ti 22 32 53,95105 1,5 с 0+
55 Ti 22 33 54,95527 490 мс 3/2-
56 Ti 22 34 55,95820 164 мс 0+
57 Ti 22 35 56,96399 60 мс 5/2-
58 Ti 22 36 57,96697 54 мс 0+
59 Ti 22 37 58,97293 30 мс 5/2-
60 Ti 22 38 59,97676 22 мс 0+
61 Ti 22 39 60,98320 10 мс 1/2-
62 Ti 22 40 61,98749 10 мс 0+
63 Ti 22 41 62,99442 3 мс 1/2-

Химические свойства Титан Titanium

Определение химических свойств Titanium

Меры предосторожности Титан Titanium

Внимание! Внимательно ознакомьтесь с мерами безопасности при работе с Titanium

Стоимость Титан Titanium

Рыночная стоимость Ti, цена Титан Titanium

Примечания

Список примечаний и ссылок на различные материалы про хим. элемент Ti

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: