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.

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:

{\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2C+2Cl_{2}\rightarrow TiCl_{4}+2CO}}} {\mathsf {TiO_{2}+2C+2Cl_{2}\rightarrow TiCl_{4}+2CO}}

Образующиеся пары TiCl4 при 850 °C восстанавливают магнием:

{\displaystyle {\mathsf {TiCl_{4}+2Mg\rightarrow 2MgCl_{2}+Ti}}} {\mathsf {TiCl_{4}+2Mg\rightarrow 2MgCl_{2}+Ti}}

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:

{\displaystyle {\mathsf {2CaO\rightarrow 2Ca+O_{2}}}} {\displaystyle {\mathsf {2CaO\rightarrow 2Ca+O_{2}}}}

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

{\displaystyle {\mathsf {O_{2}+C\rightarrow CO_{2}}}} {\displaystyle {\mathsf {O_{2}+C\rightarrow CO_{2}}}}
{\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2Ca\rightarrow Ti+2CaO}}} {\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2Ca\rightarrow Ti+2CaO}}}

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.

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⋅1022 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: 46Ti (7,95 %), 47Ti (7,75 %), 48Ti (73,45 %), 49Ti (5,51 %),50Ti (5,34 %). Известны искусственные радиоактивные изотопы 45Ti (T½ = 3,09 ч), 51Ti (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
38Ti 22 16 38,00977 120 нс 0+
39Ti 22 17 39,00161 31 мс 3/2+
40Ti 22 18 39,99050 53,3 мс 0+
41Ti 22 19 40,98315 80,4 мс 3/2+
42Ti 22 20 41,973031 199 мс 0+
43Ti 22 21 42,968522 509 мс 7/2-
43m1Ti 313,0 кэВ 12,6 мкс 3/2+
43m2Ti 3,0664 МэВ 560 нс 19/2-
44Ti 22 22 43,9596901 60,0 лет 0+
45Ti 22 23 44,9581256 184,8 мин 7/2-
46Ti 22 24 45,9526316 стабилен 0+
47Ti 22 25 46,9517631 стабилен 5/2-
48Ti 22 26 47,9479463 стабилен 0+
49Ti 22 27 48,9478700 стабилен 7/2-
50Ti 22 28 49,9447912 стабилен 0+
51Ti 22 29 50,946615 5,76 мин 3/2-
52Ti 22 30 51,946897 1,7 мин 0+
53Ti 22 31 52,94973 32,7 с 3/2-
54Ti 22 32 53,95105 1,5 с 0+
55Ti 22 33 54,95527 490 мс 3/2-
56Ti 22 34 55,95820 164 мс 0+
57Ti 22 35 56,96399 60 мс 5/2-
58Ti 22 36 57,96697 54 мс 0+
59Ti 22 37 58,97293 30 мс 5/2-
60Ti 22 38 59,97676 22 мс 0+
61Ti 22 39 60,98320 10 мс 1/2-
62Ti 22 40 61,98749 10 мс 0+
63Ti 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