钛 - 金属。 钛的特性。 钛的使用。 等级和钛的化学组成

永恒，神秘，空间，未来的材料 - 分配到钛的各种来源的所有这些和许多其他的绰号。 这种金属的发现史是不平凡的：在同一时间超过以纯的形式释放单元工作几位科学家。 学习物理和化学性质及其应用定义的过程还没有结束的今天。 钛 - 未来，它在人类生活的地方还没有完全确定的金属，给人现代研究人员的创造力和科研巨大的范围。

特点

化学元素钛（钛）周期表D. I. Mendeleeva钛符号被指定。 位于侧亚组IV组第四周期中，并且具有序列号22 的单质 钛-金属白色和银色，轻巧耐用。 原子的电子配置具有以下结构：22）2）8）10） 2 ，1S 2S ^{2 2 2} 3S ⁶ 2P 3P 3D ^{6 2 2} 4S。 因此，钛具有几个可能的氧化态2，3，4，最稳定的化合物中，它是四价的。

钛 - 合金或金属？

这个问题感兴趣的多。 1910年，美国化学家亨特是第一个纯钛。 金属仅含有1％的杂质，但量是可忽略的，并证明不给它的属性的进一步调查的可能性。 该材料的延性tolkopod高温度下实现，在正常条件下（室温）下，将样品太脆。 事实上，这个项目是不是因为它的使用前景感兴趣的科学家似乎太不明朗。 在获得和进一步调查的复杂性降低了它的应用潜力。 只有在1925年，来自荷兰的J.·德波尔和A.面包车ARKEL化学家收到的钛金属，其性质已经吸引了世界各地的工程师和设计师的关注。 此元素的研究的历史始于1790年，它是在这个时候并行，相互独立的，两位科学家发现钛作为一种化学元素。 它们中的每一个接收的化合物（氧化物）剂，从而不能回收纯品形式的金属。 钛被认为是英语和尚矿物学家威廉·格雷戈尔的先驱。 在他的教区，位于英格兰西南部的领土，一个年轻的科学家开始研究黑沙Menakena谷。 实验用磁铁的结果已经有光泽颗粒，其是钛化合物的分配。 同时德国化学家马丁·海因里希克拉普罗特确定从矿物金红石的新物质。 1797年，他也证明了平行于开放的元素是相似的。 二氧化钛是一个多世纪以来一直是个谜许多化学家以获得纯金属是不可能即使对于贝齐里乌斯。 在二十世纪的最新技术大大加快所述元件的学习的过程，并确定其使用的初始方向。 在这个范围正在不断扩大。 限制其范围只能获得的物质的过程的复杂性，如纯钛。 价格和金属合金是相当高的，因此它不能取代传统的铁和铝是最新的。

名称的由来

Menakin - 钛的第一个名字，它使用了直到1795年。 这是正确的，按属地隶属关系，被称为新的元素W·格雷戈尔。 马丁·克拉普勒特在1797年指定元素命名为“泰坦”。 这时，他的法国外长，通过颇有影响力的化学家A. L. Lavuaze为首提供调用新发现的物质，根据其基本属性。 德国科学家并不赞同这种做法，他理所当然地认为发现阶段是相当困难的识别所有的物质固有的特性，以反映他们的称号。 但是，我们应该认识到，用户选择克拉卜洛特项完全对应于金属 - 它反复强调现代科学家。 有名字泰坦的两个主要理论。 金属可以在精灵女王的二氧化钛（字符日耳曼神话）的荣誉被指定。 这个名字象征着亮度和强剂。 大多数科学家都倾向于用希腊神话中，在泰坦被称为强大的大地女神盖亚的儿子。 这个版本说，以前开元素的名称 - 铀。

在自然状态下

金属，它在一个人价值的技术术语，钛居上地壳的程度第四。 在自然界中以大比例的特征在于只有铁，镁和铝。 玄武岩指出大多数钛含量壳牌在其花岗岩层略小。 在海水中，该物质的含量低 - 约0.001mg /升。 化学元素钛是非常活跃的，所以在其纯的形式是不可能满足。 在大多数情况下，它是本与氧的化合物中，并且具有四价。 含钛矿物的数量变化从63到75（从各种来源），而在目前的研究阶段，科学家不断发现的化合物的新形式。 在实际使用中，最重要的有以下几种矿物质：

1. 钛铁矿（FeTiO _3）。
2. 金红石（TiO ₂的_）。
3. 榍（CaTiSiO _5）。
4. 钙钛矿（的CaTiO _3）。
5. 钛磁铁矿（FeTiO ₃ +的Fe ₃ O _4）和t。D.

所有现有的钛铁矿分为基础和砂矿。 这个元素是弱的农民，它只能在产犊石头旅行或岩石移动淤泥底部。 在生物圈中所含的藻类钛量最大。 陆地动物元素的代表聚集在的号角，头发组织。 对于在本脾钛的人体特征，肾上腺，胎盘，甲状腺。

物理特性

钛 - 具有银白色黑色金属，类似于钢。 在0 ^0℃的4.517克/ cm ³的密度的温度^。 该物质具有低的热质量，这是碱金属（镉，钠，锂，铯）的特性。 密度钛占据铁和铝之间的中间位置，而其性能比，这两个元件的更高。 金属的主要性能，这是在确定其应用范围被认为是 屈服强度 和硬度。 钛铝了12倍，铁和铜强 - 4倍，而这是相当容易。 纯物质和它的屈服极限的延展性允许处理在高温和低温的温度值，在其他金属的情况下，T。E.铆接技术，锻造，焊接，轧。 钛的特征-其导热系数低，因此，这些特性在高温下保持至500 ^0℃。在磁场是顺磁性的钛元素，它没有被吸引如铁，和不喷射铜。 在恶劣的环境效应和机械效应非常高的抗腐蚀性能是唯一的。 超过10年的海水是没有改变钛板的外观和组成。 铁在这种情况下会被破坏完全腐蚀。

钛的热力学性质

1. 密度（在正常条件下）是4.54克/ cm ³以下^。
2. 原子序数 - 22。
3. 金属集团 - 耐火材料，光。
4. 钛的原子量 - 47.0。
5. 沸点^（0℃） - 3260。
6. 摩尔体积厘米³ /摩尔- 10.6。
7. 的熔点 钛^（0℃） - 1668。
8. 汽化的特定热（kJ /摩尔） - 422.6。
9. 的电阻率（在20 ^0℃）欧*厘米×10 ^-6 - 45。

化学性质

改进的耐腐蚀性元件由于氧化膜小的表面上的形成。 它可以防止（在正常条件下） 的化学反应 与位于一个元件的周围大气的气体（氧，氢），例如金属钛。 它的性质温度的影响下发生改变。 当升温至600 ⁰ C，氧之间的反应，从而导致二氧化钛的形成（的TiO _2）。 在大气中的气体的吸收的情况下，形成具有这个原因焊接和熔化在真空中产生的钛的没有实际用途脆弱化合物。 是在金属溶解氢的可逆反应过程中，它发生在较高温度下（400 ^0℃及以上）更加活跃。 钛，特别是细颗粒（薄板或导线）在氮气氛下燃烧。 在700 ^0℃的温度下只可能之间的化学反应，从而形成氮化物的TiN。 与许多形式高硬度金属的合金常常合金元素。 与卤素（铬，溴，碘）的反应进入只有当催化剂（高温）和对象的存在来相互作用用干的物质。 这将产生一个非常硬的难熔合金。 随着大部分酸和碱溶液的钛化学活性的例外是浓硫酸（延长沸腾），氢氟酸，热的有机（甲酸，草酸）。

存款

最常见的天然产生的钛铁矿矿 - 其储量估计在800万吨左右。 金红石矿床存款温和得多，但总音量 - ，同时保持产量增长 - 应在未来120年提供人性化，金属如钛。 最终产品的价格将取决于需求和提高生产加工性能，但平均范围一二○○年至1800年卢布/公斤。 随着不断的技术改进他们的及时升级显著减少所有生产过程的成本。 储量最大 的钛矿的 有中国和俄罗斯，以及矿产资源基地是日本，南非，澳大利亚，哈萨克斯坦，印度，韩国，乌克兰，锡兰。 不同的生产量和钛的矿石比例的存款，地质调查都在不断继续，这使得它可以假设在金属的市场价值的下降，其应用更加广泛。 俄罗斯是目前钛的生产大国。

招待会

用于生产二氧化钛的，它是最常用的，含有杂质的最小量。 它是由富集钛铁矿或金红石矿浓缩物获得。 的电弧炉热处理发生矿石，这是伴随着铁和含氧化钛炉渣分离的形成。 硫酸盐或氯化物方法用于不含铁的处理部分。 氧化钛 是灰色的粉末（参照该图）。 钛金属通过其逐步处理来获得。

第一阶段是与焦炭和氯蒸气暴露渣烧结的过程。 的TiCl ₄在受到通过化学反应得到的850 ⁰ C.海绵钛的温度（多孔熔融物质），或纯化的熔化成锭被减小所得镁或钠。 取决于进一步使用目的地，或以纯的形式形成金属合金（杂质通过加热除去以1000 ⁰ C）。 用于生产物质与杂质馏分0.01％碘化物的方法。 它是基于用卤素预处理海绵钛，其蒸汽的蒸发过程。

应用领域

钛的熔点是足够高以使金属是易于使用作为结构材料的的宝贵优点。 因此，它发现在造船行业最大的应用，航空工业，制造导弹，化工厂。 钛经常被用作表现出改进的耐热性和硬度的特性的各种合金的掺杂剂。 高耐腐蚀性和抵御最恶劣环境中的能力使这种金属是化学工业中不可缺少的。 钛（合金）制成的管道，罐，阀，过滤器，用于蒸馏和酸和其它化学活性物质运输。 创建于温度升高性能操作设备时，他要求。 所使用的钛化合物，使耐用刀具，油漆，塑料和纸张，手术器械，植入物，饰品，装饰材料，在食品工业中使用。 所有的方向是很难形容。 现代医学对全生物安全经常使用的金属钛。 价格 - 这是影响该元素的应用广度长的唯一因素。 正确地断言，钛 - 未来的材料，学习人类将进入一个新的发展阶段。