Kwaliteiten en chemische samenstelling van titanium. Titaan - metaal

DEFINITIE

Titanium gelegen in de vierde periode van groep IV van de secundaire (B) subgroep van het periodiek systeem. Benaming – Ti. Als eenvoudige substantie Titanium is een zilverwit metaal.

Verwijst naar lichte metalen. Hardnekkig. Dichtheid - 4,50 g/cm3. De smelt- en kookpunten zijn respectievelijk 1668 o C en 3330 o C.

Titanium is corrosiebestendig in de lucht bij gewone temperaturen, wat wordt verklaard door de aanwezigheid op het oppervlak beschermfolie samenstelling TiO2. Chemisch stabiel in veel agressieve omgevingen (oplossingen van sulfaten, chloriden, zeewater, enz.).

Oxidatietoestand van titanium in verbindingen

Titanium kan bestaan ​​in de vorm van een eenvoudige substantie - een metaal, en de oxidatietoestand van metalen in de elementaire toestand is gelijk aan nul, omdat de verdeling van de elektronendichtheid daarin uniform is.

In zijn verbindingen kan titanium oxidatietoestanden vertonen (+2) (Ti +2 H 2, Ti +2 O, Ti +2 (OH) 2, Ti +2 F 2, Ti +2 Cl 2, Ti +2 Br 2), (+3) (Ti +3 2 O 3, Ti +3 (OH) 3, Ti +3 F 3, Ti +3 Cl 3, Ti +3 2 S 3) en (+4) (Ti +4 F4, Ti +4 H4, Ti +4Cl4, Ti +4 Br4).

Voorbeelden van probleemoplossing

VOORBEELD 1

Oefening	Stikstof vertoont valentie III en oxidatietoestand (-3) in de verbinding: a) N 2 H 4; b) NH3; c) NH4C1; d) N2O5
Oplossing	Om het juiste antwoord op de gestelde vraag te geven, zullen we afwisselend de valentie en oxidatietoestand van stikstof in de voorgestelde verbindingen bepalen. a) de valentie van waterstof is altijd gelijk aan I. Totaal aantal eenheden waterstofvalentie is gelijk aan 4 (1×4 = 4). Laten we de verkregen waarde delen door het aantal stikstofatomen in het molecuul: 4/2 = 2, daarom is de valentie van stikstof II. Deze antwoordmogelijkheid is onjuist. b) de valentie van waterstof is altijd gelijk aan I. Het totale aantal eenheden waterstofvalentie is gelijk aan 3 (1 × 3 = 3). Laten we de verkregen waarde delen door het aantal stikstofatomen in het molecuul: 3/1 = 2, daarom is de valentie van stikstof III. De oxidatiegraad van stikstof in ammoniak is (-3): Dit is het juiste antwoord.
Antwoord	Optie (b).

VOORBEELD 2

Oefening	Chloor heeft dezelfde oxidatietoestand in elk van de twee verbindingen: a) FeCl3 en Cl205; b) KClO 3 en Cl 2 O 5; c) NaCl en HClO; d) KClO 2 en CaCl 2.
Oplossing	Om het juiste antwoord op de gestelde vraag te geven, zullen we afwisselend de oxidatietoestand van chloor in elk paar voorgestelde verbindingen bepalen. a) De oxidatietoestand van ijzer is (+3), en die van zuurstof is (-2). Laten we de waarde van de oxidatietoestand van chloor nemen als "x" en "y" in respectievelijk ijzer (III) chloride en chlooroxide: y ×2 + (-2) × 5 = 0; Het antwoord is onjuist. b) De oxidatietoestanden van kalium en zuurstof zijn respectievelijk (+1) en (-2). Laten we de waarde van de oxidatietoestand van chloor nemen als "x" en "y" in de voorgestelde verbindingen: 1 + x + (-2)×3 = 0; y ×2 + (-2) × 5 = 0; Het antwoord is juist.
Antwoord	Optie (b).

De ontdekking van TiO 2 werd vrijwel gelijktijdig en onafhankelijk van elkaar gedaan door de Engelsman W. Gregor en de Duitse chemicus M.G. Klaproth. W. Gregor, die de samenstelling van magnetisch ijzerhoudend zand bestudeerde (Creed, Cornwall, Engeland, 1789), isoleerde een nieuwe ‘aarde’ (oxide) van een onbekend metaal, dat hij menaken noemde. In 1795 ontdekte de Duitse scheikundige Klaproth een nieuw element in het mineraal rutiel en noemde het titanium; later stelde hij vast dat rutiel en dreigende aarde oxiden van hetzelfde element zijn. Het eerste monster titaniummetaal werd in 1825 verkregen door J. Ya. Een zuiver monster van Ti werd in 1925 verkregen door de Nederlanders A. van Arkel en I. de Boer door thermische ontleding van titaniumjodidedamp TiI 4

Fysieke eigenschappen:

Titanium is een lichtgewicht zilverwit metaal. Kunststof, lasbaar in een inerte atmosfeer.
Heeft een hoge viscositeit, met bewerking gevoelig voor vasthouden aan snijgereedschappen en vereist daarom toepassing speciale coatings op het gereedschap, verschillende smeermiddelen.

Chemische eigenschappen:

Bij gewone temperaturen is het bedekt met een beschermende passiverende oxidefilm en is het corrosiebestendig, maar wanneer het tot poeder wordt vermalen, brandt het in de lucht. Titaniumstof kan exploderen (vlampunt 400°C). Bij verhitting aan de lucht tot 1200°C verbrandt titanium onder vorming van oxidefasen met variabele samenstelling TiOx.
Titanium is bestand tegen verdunde oplossingen van veel zuren en logen (behalve HF, H 3 PO 4 en geconcentreerd H 2 SO 4), maar reageert gemakkelijk, zelfs met zwakke zuren in aanwezigheid van complexvormers, bijvoorbeeld met fluorwaterstofzuur HF vormt een complex anion 2-.
Bij verhitting interageert titanium met halogenen. Bij stikstof boven 400°C vormt titanium nitride TiN x (x=0,58-1,00). Wanneer titanium interageert met koolstof, wordt titaniumcarbide TiC x (x=0,49-1,00) gevormd.
Titanium absorbeert waterstof en vormt verbindingen met een variabele samenstelling TiHx. Bij verhitting ontleden deze hydriden, waarbij H2 vrijkomt.
Titanium vormt legeringen met veel metalen.
In verbindingen vertoont titanium oxidatietoestanden +2, +3 en +4. De meest stabiele oxidatietoestand is +4.

De belangrijkste verbindingen:

Titaandioxide, TiO 2 . Wit poeder, geel bij verhitting, dichtheid 3,9-4,25 g/cm3. Amfoteer. In geconcentreerd H 2 SO 4 lost het alleen op bij langdurige verwarming. Bij versmelting met Na 2 CO 3 frisdrank of K 2 CO 3 potas vormt TiO 2 oxide titanaten:
TiO 2 + K 2 CO 3 = K 2 TiO 3 + CO 2
Titaan(IV)hydroxide TiO(OH)2*xH2O wordt neergeslagen uit oplossingen van titaniumzouten; door het zorgvuldig te calcineren wordt TiO2-oxide verkregen. Titaan(IV)hydroxide is amfoteer.
Titaantetrachloride, TiCl4, at normale omstandigheden- een geelachtige vloeistof die sterk dampt in de lucht, wat wordt verklaard door de sterke hydrolyse van TiCl 4 door waterdamp en de vorming van kleine druppeltjes HCl en een suspensie van titaniumhydroxide. Kokend water hydrolyseert tot titaanzuur(??). Titaan(IV)chloride wordt gekenmerkt door de vorming van additieproducten, bijvoorbeeld TiCl 4 *6NH 3, TiCl 4 *8NH 3, TiCl 4 *PCl 3, enz. Wanneer titanium(IV)chloride wordt opgelost in HCl, ontstaat er een complex zuur H2, dat in de vrije toestand onbekend is; de Me 2-zouten kristalliseren goed en zijn stabiel in de lucht.
Door TiCl 4 te reduceren met waterstof, aluminium, silicium en andere sterke reductiemiddelen worden titaniumtrichloride en dichloride TiCl 3 en TiCl 2 verkregen - vaste stoffen met sterke reducerende eigenschappen.
Titaannitride- vertegenwoordigt de interstitiële fase met een breed gebied van homogeniteit, kristallen met een kubisch vlak-gecentreerd rooster. Voorbereiding - titaniumnitreren bij 1200 °C of andere methoden. Het wordt gebruikt als hittebestendig materiaal om slijtvaste coatings te creëren.

Sollicitatie:

In de vorm van legeringen. Het metaal wordt gebruikt chemische industrie(reactoren, pijpleidingen, pompen), lichte legeringen, osteoprothesen. Het is het belangrijkste structurele materiaal in de vliegtuig-, raket- en scheepsbouw.
Titanium is een legeringsadditief in sommige staalsoorten.
Nitinol (nikkel-titanium) is een legering met vormgeheugen, gebruikt in de geneeskunde en technologie.
Titaanaluminiden zijn zeer goed bestand tegen oxidatie en hittebestendig, wat op zijn beurt hun gebruik in de luchtvaart- en automobielindustrie als constructiemateriaal bepaalde.
In de vorm van verbindingen Wit titaandioxide wordt gebruikt in verven (bijvoorbeeld titaanwit), maar ook bij de productie van papier en kunststoffen. Voedseladditief E171.
Organotitaanverbindingen (bijvoorbeeld tetrabutoxytitaan) worden gebruikt als katalysator en verharder in de chemische en verf- en lakindustrie.
Anorganische titaniumverbindingen worden in de chemische elektronica en glasvezelindustrie als additieven gebruikt.

Matigorov A.V.
HF Tyumen Staatsuniversiteit

Eeuwig, mysterieus, kosmisch - al deze en vele andere scheldwoorden worden in verschillende bronnen aan titanium toegeschreven. De geschiedenis van de ontdekking van dit metaal was niet triviaal: tegelijkertijd was de isolatie van het element in Zuivere vorm Verschillende wetenschappers werkten. Het proces van het bestuderen van fysische en chemische eigenschappen en het bepalen van de toepassingsgebieden ervan vandaag. Titanium is het metaal van de toekomst; zijn plaats in het menselijk leven is nog niet definitief bepaald, wat moderne onderzoekers enorme mogelijkheden biedt voor creativiteit en wetenschappelijk onderzoek.

Kenmerkend

Het chemische element wordt in het periodiek systeem van Mendelejev aangeduid met het symbool Ti. Het bevindt zich in een secundaire subgroep van groep IV van de vierde periode en heeft een serienummer van 22. Titanium is een witzilvermetaal, licht en duurzaam. De elektronische configuratie van het atoom heeft de volgende structuur: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2. Dienovereenkomstig heeft titanium verschillende mogelijke oxidatietoestanden: 2, 3, 4; in de meest stabiele verbindingen is het tetravalent.

Titanium - legering of metaal?

Deze vraag interesseert velen. In 1910 verkreeg de Amerikaanse chemicus Hunter voor het eerst puur titanium. Het metaal bevatte slechts 1% onzuiverheden, maar de hoeveelheid bleek te verwaarlozen en maakte het niet mogelijk om de eigenschappen ervan verder te bestuderen. De plasticiteit van de resulterende stof werd alleen bereikt onder invloed van hoge temperaturen, onder normale omstandigheden ( kamertemperatuur) het monster was te kwetsbaar. In feite waren wetenschappers niet geïnteresseerd in dit element, omdat de vooruitzichten voor het gebruik ervan te onzeker leken. Moeilijkheden bij het verkrijgen en onderzoeken hebben het gebruikspotentieel ervan verder verminderd. Pas in 1925 verkregen de Nederlandse scheikundigen I. de Boer en A. Van Arkel titaniummetaal, waarvan de eigenschappen de aandacht trokken van ingenieurs en ontwerpers over de hele wereld. De geschiedenis van de studie van dit element begint in 1790, het was in deze tijd dat twee wetenschappers parallel, onafhankelijk van elkaar, titanium als een chemisch element ontdekten. Elk van hen ontvangt een verbinding (oxide) van de stof, die het metaal in zijn pure vorm niet kan isoleren. De ontdekker van titanium wordt beschouwd als de Engelse mineraloogmonnik William Gregor. Op het grondgebied van zijn parochie, gelegen in het zuidwesten van Engeland, begon de jonge wetenschapper het zwarte zand van de Menacan-vallei te bestuderen. Het resultaat was het vrijkomen van glanzende korrels, die een titaniumverbinding waren. Tegelijkertijd isoleerde scheikundige Martin Heinrich Klaproth in Duitsland een nieuwe stof uit het mineraal rutiel. In 1797 bewees hij ook dat parallel geopende elementen vergelijkbaar zijn. Titaandioxide is voor veel scheikundigen al meer dan een eeuw een mysterie; zelfs Berzelius was niet in staat zuiver metaal te verkrijgen. Nieuwste technologieën De 20e eeuw versnelde het proces van het bestuderen van het genoemde element aanzienlijk en bepaalde de eerste richtingen voor het gebruik ervan. Tegelijkertijd breidt het toepassingsgebied zich voortdurend uit. De reikwijdte ervan kan alleen worden beperkt door de complexiteit van het proces om een ​​stof als puur titanium te verkrijgen. De prijs van legeringen en metaal is vrij hoog, dus tegenwoordig kan het traditioneel ijzer en aluminium niet vervangen.

oorsprong van de naam

Menakin was de eerste naam voor titanium, dat tot 1795 werd gebruikt. Dit is precies wat W. Gregor het nieuwe element noemde, gebaseerd op zijn territoriale verwantschap. Martin Klaproth kende het element in 1797 de naam "titanium" toe. Op dat moment stelden zijn Franse collega's, onder leiding van de nogal gezaghebbende scheikundige A.L. Lavoisier, voor om nieuw ontdekte stoffen een naam te geven in overeenstemming met hun fundamentele eigenschappen. De Duitse wetenschapper was het niet eens met deze aanpak; hij geloofde redelijkerwijs dat het in de ontdekkingsfase vrij moeilijk is om alle kenmerken te bepalen die inherent zijn aan een stof en deze in de naam weer te geven. Er moet echter worden erkend dat de door Klaproth intuïtief gekozen term volledig overeenkomt met metaal - dit is herhaaldelijk benadrukt door moderne wetenschappers. Er zijn twee belangrijke theorieën over de oorsprong van de naam titanium. Het metaal zou zo genoemd kunnen zijn ter ere van de elfenkoningin Titania (een personage uit de Duitse mythologie). Deze naam symboliseert zowel de lichtheid als de kracht van de stof. De meeste wetenschappers zijn geneigd de versie te gebruiken oude Griekse mythologie, waarin de machtige zonen van de aardgodin Gaia titanen werden genoemd. Deze versie wordt ook ondersteund door de naam van het eerder ontdekte element: uranium.

In de natuur zijn

Van de metalen die technisch waardevol zijn voor de mens, staat titanium op de vierde plaats wat betreft prevalentie aardkorst. Alleen ijzer, magnesium en aluminium hebben een hoog percentage in de natuur. Het hoogste titaniumgehalte werd waargenomen in de basaltschil, iets minder in de granietlaag. IN zeewater het gehalte aan deze stof is laag - ongeveer 0,001 mg/l. Het chemische element titanium is behoorlijk actief, dus het is onmogelijk om het in zijn pure vorm te vinden. Meestal is het aanwezig in verbindingen met zuurstof en heeft het een valentie van vier. Het aantal titaniumhoudende mineralen varieert van 63 tot 75 (in verschillende bronnen). moderne podium Onderzoekswetenschappers blijven nieuwe vormen van zijn verbindingen ontdekken. Voor praktisch gebruik zijn de volgende mineralen van het grootste belang:

1. Ilmeniet (FeTiO 3).
2. Rutiel (TiO 2).
3. Titaniet (CaTiSiO 5).
4. Perovskiet (CaTiO 3).
5. Titanomagnetiet (FeTiO 3 + Fe 3 O 4), enz.

Alle bestaande titaniumhoudende ertsen zijn onderverdeeld in placer- en basisertsen. Dit element is een zwakke migrant; het kan alleen reizen in de vorm van gebroken stenen of de beweging van slibrijke rotsen op de bodem. In de biosfeer grootste aantal Titanium wordt aangetroffen in algen. Bij vertegenwoordigers van de terrestrische fauna hoopt het element zich op in geile weefsels en haar. Voor menselijk lichaam De aanwezigheid van titanium in de milt, de bijnieren, de placenta en de schildklier is typisch.

Fysieke eigenschappen

Titanium is een non-ferrometaal met een zilverwitte kleur die qua uiterlijk op staal lijkt. Bij een temperatuur van 0 0 C bedraagt ​​de dichtheid 4,517 g/cm 3 . De stof heeft een laag soortelijk gewicht, wat typerend is voor alkalimetalen(cadmium, natrium, lithium, cesium). Qua dichtheid neemt titanium een ​​tussenpositie in tussen ijzer en aluminium prestatiekenmerken hoger dan beide elementen. De belangrijkste eigenschappen van metalen waarmee rekening wordt gehouden bij het bepalen van de reikwijdte van hun toepassing zijn hardheid. Titanium is 12 keer sterker dan aluminium, 4 keer sterker dan ijzer en koper, maar het is veel lichter. Dankzij de plasticiteit en vloeigrens kan het worden verwerkt bij lage en hoge temperaturen, zoals het geval is met andere metalen, dat wil zeggen door middel van klinken, smeden, lassen en walsen. Onderscheidend kenmerk titanium - zijn lage thermische en elektrische geleidbaarheid, terwijl deze eigenschappen behouden blijven verhoogde temperaturen, tot 500 0 C. In een magnetisch veld is titanium een ​​paramagnetisch element; het wordt niet aangetrokken zoals ijzer en wordt niet naar buiten geduwd zoals koper. Zeer hoge corrosiewerende prestaties in agressieve omgevingen en wanneer mechanische invloeden uniek. Meer dan 10 jaar in zeewater zijn niet veranderd verschijning en de samenstelling van de titaniumplaat. In dit geval zou het ijzer volledig worden vernietigd door corrosie.

Thermodynamische eigenschappen van titanium

1. De dichtheid (onder normale omstandigheden) is 4,54 g/cm3.
2. Atoomnummer - 22.
3. Groep metalen - vuurvast, lichtgewicht.
4. De atoommassa van titanium is 47,0.
5. Kookpunt (0 C) - 3260.
6. Molair volume cm3/mol - 10,6.
7. Het smeltpunt van titanium (0 C) is 1668.
8. Soortelijke verdampingswarmte (kJ/mol) - 422,6.
9. Elektrische weerstand (bij 20 0 C) Ohm*cm*10 -6 - 45.

Chemische eigenschappen

De verhoogde corrosieweerstand van het element wordt verklaard door de vorming van een kleine oxidefilm op het oppervlak. Het voorkomt (onder normale omstandigheden) dat er gassen (zuurstof, waterstof) in de omringende atmosfeer van een element zoals titaniummetaal worden aangetroffen. De eigenschappen veranderen onder invloed van temperatuur. Wanneer deze stijgt tot 600 0 C vindt er een reactie plaats met zuurstof, resulterend in de vorming van titaniumoxide (TiO 2). Wanneer atmosferische gassen worden geabsorbeerd, worden brosse verbindingen gevormd die geen praktische toepassing Daarom wordt het lassen en smelten van titanium onder vacuümomstandigheden uitgevoerd. Een omkeerbare reactie is het proces van waterstofoplossing in het metaal; het vindt actiever plaats bij toenemende temperatuur (vanaf 400 ° C en hoger). Titanium, vooral de kleine deeltjes (dunne plaat of draad), brandt in een stikstofatmosfeer. De chemische reactie is alleen mogelijk bij een temperatuur van 700 0 C, wat resulteert in de vorming van TiN-nitride. Het vormt zeer harde legeringen met veel metalen en is vaak een legeringselement. Het reageert alleen met halogenen (chroom, broom, jodium) in aanwezigheid van een katalysator (hoge temperatuur) en onder voorbehoud van interactie met een droge stof. In dit geval worden zeer harde, vuurvaste legeringen gevormd. Titanium is niet chemisch actief met oplossingen van de meeste alkaliën en zuren, met uitzondering van geconcentreerd zwavelzuur (bij langdurig koken), fluorwaterstofzuur en hete organische zuren (mierenzuur, oxaalzuur).

Geboorteplaats

Ilmeniet-ertsen komen het meest voor in de natuur: hun reserves worden geschat op 800 miljoen ton. De afzettingen van rutielafzettingen zijn veel bescheidener, maar het totale volume zou – met behoud van de groei van de productie – de mensheid de komende 120 jaar van een metaal zoals titanium moeten voorzien. De prijs van het eindproduct zal afhangen van de vraag en een toename van het niveau van maakbaarheid van de productie, maar varieert gemiddeld tussen 1200 en 1800 roebel/kg. In omstandigheden van voortdurende technische verbetering zijn de kosten van alles productieprocessen met hun tijdige modernisering. China en Rusland hebben de grootste reserves; Japan, Zuid-Afrika, Australië, Kazachstan, India, Zuid-Korea, Oekraïne en Ceylon hebben ook minerale hulpbronnen. De afzettingen verschillen in productievolumes en het percentage titanium in het erts is nog steeds gaande, wat het mogelijk maakt om te veronderstellen dat de marktwaarde van het metaal en het bredere gebruik ervan afnemen. Rusland is veruit de grootste producent van titanium.

Ontvangst

Voor de productie van titanium wordt meestal titaniumdioxide gebruikt, dat een minimale hoeveelheid onzuiverheden bevat. Het wordt verkregen door ilmenietconcentraten of rutielertsen te verrijken. In een vlamboogoven wordt het erts met warmte behandeld, wat gepaard gaat met de afscheiding van ijzer en de vorming van slak die titaniumoxide bevat. Voor de behandeling van de ijzervrije fractie wordt gebruik gemaakt van de zwavelzuur- of chloridemethode. Titaanoxide is poeder grijs(zie foto). Titaniummetaal wordt verkregen door de stapsgewijze verwerking ervan.

De eerste fase is het proces van het sinteren van slakken met cokes en blootstelling aan chloordamp. Het resulterende TiCl4 wordt gereduceerd met magnesium of natrium bij blootstelling aan een temperatuur van 850°C. De titaniumspons (poreuze gesmolten massa) verkregen als resultaat van een chemische reactie wordt gezuiverd of gesmolten tot blokken. Afhankelijk van de verdere gebruiksrichting ontstaat er een legering of puur metaal (onzuiverheden worden verwijderd door verhitting tot 1000 0 C). Om een ​​stof te produceren met een onzuiverheidsfractie van 0,01% wordt de jodidemethode gebruikt. Het is gebaseerd op het proces waarbij de dampen worden verdampt uit een titaniumspons die is voorbehandeld met halogeen.

Toepassingsgebieden

Het smeltpunt van titanium is vrij hoog, wat, gezien de lichtheid van het metaal, een onschatbaar voordeel is bij het gebruik ervan als structureel materiaal. Daarom wordt het het meest gebruikt in de scheepsbouw, de luchtvaartindustrie, de productie van raketten en de chemische productie. Titanium wordt vaak gebruikt als legeringsadditief in verschillende legeringen met verhoogde hardheid en. Hoge corrosiewerende eigenschappen en het vermogen om de meest agressieve omgevingen te weerstaan, maken dit metaal onmisbaar voor de chemische industrie. Pijpleidingen, containers, afsluiters en filters die worden gebruikt bij de destillatie en het transport van zuren en andere chemisch actieve stoffen zijn gemaakt van titanium (zijn legeringen). Er is veel vraag naar bij het maken van apparaten die bij hoge temperaturen werken. Titaniumverbindingen worden gebruikt voor het maken van duurzame snijgereedschappen, verven, kunststoffen en papier, chirurgische instrumenten, implantaten, sieraden, afwerkingsmaterialen, gebruikt in de voedingsindustrie. Alle richtingen zijn moeilijk te beschrijven. De moderne geneeskunde maakt vaak gebruik van titaniummetaal vanwege volledige biologische veiligheid. Prijs is tot nu toe de enige factor die de breedte van de toepassing van dit element beïnvloedt. Het is eerlijk om te zeggen dat titanium het materiaal van de toekomst is, door te bestuderen naar welk materiaal de mensheid zal overstappen nieuwe fase ontwikkeling.

Zirkonium en hafnium vormen verbindingen in de +4 oxidatietoestand; titanium kan ook verbindingen vormen in de +3 oxidatietoestand.

Verbindingen met oxidatietoestand +3. Titanium(III)verbindingen worden verkregen door reductie van titanium(IV)verbindingen. Bijvoorbeeld:

1200 ºС 650 ºС

2TiO 2 + H 2 ¾® Ti 2 O 3 + H 2 O; 2TiCl 4 + H 2 ¾® 2TiCl 3 + 2HCl

Titanium(III)verbindingen hebben dat wel paars. Titaanoxide is vrijwel onoplosbaar in water en vertoont basische eigenschappen. Oxide-, chloride-, Ti 3+-zouten - sterke reductiemiddelen:

4Ti +3 Cl 3 + O 2 + 2H 2 O = 4Ti +4 OCl 2 + 4HCl

Voor titanium(III)verbindingen zijn disproportioneringsreacties mogelijk:

2Ti +3 Cl 3 (t) ¾® Ti +4 Cl 4 (g) + Ti +2 Cl 2 (t)

Bij verdere verhitting disproportioneert titanium (II) chloride ook:

2Ti +2 Cl 2 (t) = Ti 0 (t) + Ti +4 Cl 4 (g)

Verbindingen met oxidatietoestand +4. Oxiden van titanium(IV), zirkonium(IV) en hafnium(IV) zijn vuurvaste, chemisch tamelijk inerte stoffen. Eigenschappen tonen amfotere oxiden: langzaam reageren met zuren tijdens langdurig koken en interageren met alkaliën tijdens fusie:

TiO 2 + 2H 2 SO 4 = Ti(SO 4) 2 + 2H 2 O;

TiO 2 + 2NaOH = Na 2 TiO 3 + H 2 O

Titaanoxide TiO 2 wordt het meest gebruikt; het wordt gebruikt als vulmiddel bij de productie van verven, rubber en kunststoffen. Zirkoniumoxide ZrO 2 wordt gebruikt voor de vervaardiging van vuurvaste smeltkroezen en platen.

Hydrooxiden titanium(IV), zirkonium(IV) en hafnium(IV) zijn amorfe verbindingen met variabele samenstelling - EO 2 ×nH 2 O. Vers verkregen stoffen zijn behoorlijk reactief en lossen op in zuren, titaniumhydroxide is ook oplosbaar in alkaliën. Verouderde sedimenten zijn uiterst inert.

Halogeniden(chloriden, bromiden en jodiden) Ti(IV), Zr(IV) en Hf(IV) hebben een moleculaire structuur, zijn vluchtig en reactief en worden gemakkelijk gehydrolyseerd. Bij verhitting ontleden jodiden en vormen metalen, die worden gebruikt om zeer zuivere metalen te verkrijgen. Bijvoorbeeld:

TiI 4 = Ti + 2I 2

Fluoriden van titanium, zirkonium en hafnium zijn polymeer en laag-reactief.

Zouten elementen van de titaniumsubgroep in de +4 oxidatietoestand zijn gering in aantal en hydrolytisch onstabiel. Wanneer oxiden of hydroxiden reageren met zuren, worden doorgaans geen middelzware zouten gevormd, maar oxo- of hydroxoderivaten. Bijvoorbeeld:

TiO 2 + 2H 2 SO 4 = TiOSO 4 + H 2 O; Ti(OH) 4 + 2HCl = TiOCl 2 + H 2 O

Beschreven groot aantal anionische complexen van titanium, zirkonium en hafnium. De meest stabiele oplossingen en gemakkelijk te vormen zijn fluorideverbindingen:

EO 2 + 6HF = H 2 [EF 6 ] + 2H 2 O; EF 4 + 2KF = K 2 [EF 6 ]

Titanium en zijn analogen worden gekenmerkt door coördinatieverbindingen waarin de rol van het ligand wordt gespeeld door het peroxide-anion:

E(SO 4) 2 + H 2 O 2 = H 2 [E(O 2)(SO 4) 2 ]

In dit geval krijgen oplossingen van titanium(IV)-verbindingen een geeloranje kleur, wat het mogelijk maakt om titanium(IV)-kationen en waterstofperoxide analytisch te detecteren.

Hydriden (EN 2), carbiden (ES), nitriden (EN), siliciden (ESi 2) en boriden (EV, EV 2) zijn verbindingen met variabele samenstelling, metaalachtig. Binaire verbindingen hebben waardevolle eigenschappen, waardoor ze in de technologie kunnen worden gebruikt. Een legering van 20% HfC en 80% TiC is bijvoorbeeld een van de meest vuurvaste, smpt. 4400ºC.

1941 Kooktemperatuur 3560 Ud.  hitte van fusie 18,8 kJ/mol Ud.  warmte van verdamping 422,6 kJ/mol Molaire warmtecapaciteit 25,1 J/(Kmol) Molair volume 10,6 cm³/mol Kristalrooster van een eenvoudige substantie Rasterstructuur zeshoekig
dicht opeengepakt (α-Ti) Roosterparameters a=2,951 s=4,697 (α-Ti) Houding C/A 1,587 Debye-temperatuur 380 Andere kenmerken Warmtegeleiding (300 K) 21,9 W/(mK) CAS-nummer 7440-32-6

Encyclopedisch YouTube

1 / 5

✪ Titaan / Titaan. Chemie gemakkelijk gemaakt

✪ Titanium - HET STERKSTE METAAL OP AARDE!

✪ Chemie 57. Element titanium. Element kwik - Academie voor amusementswetenschappen

✪ Titaniumproductie. Titanium is een van de sterkste metalen ter wereld!

✪ Iridium is het ZELDZAAMste metaal op aarde!

Ondertitels

Dag Allemaal! Alexander Ivanov is bij je en dit is het project "Chemistry - Simple". En nu gaan we wat plezier beleven met titanium! Zo zien een paar gram puur titanium eruit, die lang geleden werden verkregen aan de Universiteit van Manchester, toen het nog niet eens een universiteit was. Dit monster komt uit datzelfde museum. Hier komt het belangrijkste mineraal vandaan Titanium wordt gewonnen ziet er zo uit. Dit is Rutiel. In totaal zijn er ruim 100 mineralen bekend die titanium bevatten. In 1867 paste alles wat mensen over titanium wisten in een leerboek op 1 pagina. Aan het begin van de 20e eeuw was er nog niet veel veranderd. In 1791 ontdekte de Engelse scheikundige en mineraloog William Gregor een nieuw element in het mineraal menakiniet en noemde het 'menakin'. Even later, in 1795, ontdekte de Duitse scheikundige Martin Klaproth een nieuw chemisch element in een ander mineraal: rutiel dat Titan ontving naam van Klaproth, die het noemde ter ere van de elvenkoningin Titania. Volgens een andere versie komt de naam van het element echter van de titanen, de machtige zonen van de aardgodin - Gays. In 1797 bleek echter dat Gregor. en Klaproth ontdekte hetzelfde chemische element. Maar de naam bleef dezelfde als die van Klaproth. Maar noch Gregor noch Klaproth konden het metaal titanium verkrijgen. Ze ontvingen een wit kristallijn poeder, dat voor het eerst metaaloxide was titanium werd verkregen door de Russische wetenschapper D.K. Kirilov in 1875 Maar zoals gebeurt zonder de juiste dekking, werd zijn werk niet opgemerkt. Daarna werd puur titanium verkregen door de Zweden L. Nilsson en O. Peterson, evenals door de Fransman Moissan. Hunter verbeterde de eerdere methoden om titanium te verkrijgen en ontving enkele grammen puur 99% titanium. Daarom wordt in de meeste boeken Hunter genoemd als de wetenschapper die metaaltitanium ontving. Niemand voorspelde ook maar het minste een grote toekomst voor titanium onzuiverheden in de samenstelling maakten het erg kwetsbaar en kwetsbaar, waardoor mechanische testverwerking niet mogelijk was. Daarom vonden sommige titaniumverbindingen hun wijdverbreide gebruik eerder dan het metaal zelf. Titaniumtetrachloride werd voor het eerst gebruikt Wereldoorlog voor het maken van rookgordijnen buitenshuis titaniumtetrachloride hydrolyseert om titaniumoxychloriden en titaniumoxide te vormen. Wat we zien zijn deeltjes titaniumoxychloriden en titaniumoxide, dat kan worden bevestigd als we een paar druppels titaniumtetrachloride in water laten vallen momenteel gebruikt om titaniummetaal te produceren De methode voor het verkrijgen van puur titanium is al honderd jaar niet veranderd. Ten eerste wordt titaniumdioxide met behulp van chloor omgezet in titaniumtetrachloride, waar we het eerder over hadden. Vervolgens wordt titaniummetaal verkregen uit titanium met behulp van magnesiumthermia tetrachloride, dat wordt gevormd in de vorm van een spons. Dit proces wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 900°C in stalen retorten. Vanwege de barre reactieomstandigheden hebben we helaas niet de mogelijkheid om aan te tonen dat dit proces een titanium is spons, die tot een compact metaal wordt gesmolten. Om ultrazuiver titanium te verkrijgen, wordt de jodideraffinagemethode gebruikt, die we in detail zullen beschrijven in de video over zirkonium. Zoals je al hebt opgemerkt, is titaniumtetrachloride onder normale omstandigheden een transparante, kleurloze vloeistof. Maar als we titaniumtrichloride nemen, dan is het een vaste paarse substantie. Er zit slechts één chlooratoom minder in het molecuul, en dit is een andere toestand. Daarom kun je er alleen mee werken in een inerte atmosfeer. Titaantrichloride lost goed op in zoutzuur. Dit is het proces dat je nu waarneemt. In de oplossing wordt een complex ion gevormd. Ik zal je vertellen wat complexe ionen zijn de volgende keer. Wees in de tussentijd gewoon geschokt :) Als je een beetje salpeterzuur aan de resulterende oplossing toevoegt, wordt titaniumnitraat gevormd en komt er een bruin gas vrij, wat we eigenlijk zien. Er is een kwalitatieve reactie op titaniumionen waterstofperoxide Zoals je kunt zien, vindt er een reactie plaats met de vorming van een felgekleurde verbinding. Dit is supra-titaanzuur. In 1908 werd in de VS titaniumdioxide gebruikt voor de productie van wit, dat wit verving, dat wit bevat. was gebaseerd op lood en zink. Titaanwit overtrof ruimschoots de kwaliteit van lood- en zinkanalogen. Ook werd titaniumoxide gebruikt voor de productie van email, dat werd gebruikt voor coatings van metaal en hout in de scheepsbouw. ​​Momenteel wordt titaniumdioxide in de voeding gebruikt industrie als witte kleurstof- dit is het additief E171, dat je terugvindt in krabsticks, ontbijtgranen, mayonaise, kauwgom, zuivelproducten etc. Titaandioxide wordt ook gebruikt in cosmetica - het maakt deel uit van de zonbeschermingscrème goud” “- we kennen dit gezegde al sinds onze kindertijd. En met betrekking tot de moderne kerk en titanium werkt het in de letterlijke zin. En het lijkt erop dat wat gemeenschappelijk kan zijn tussen de kerk en titanium? Dit is wat: alle moderne kerkkoepels die glinsteren van goud hebben eigenlijk niets met goud te maken. In feite zijn alle koepels bedekt met titaniumnitride. Metalen boren zijn ook bedekt met titaniumnitride. Pas in 1925 werd titaniumnitride met een hoge zuiverheid verkregen maakte het mogelijk om de fysische en chemische eigenschappen ervan te bestuderen. En ze bleken fantastisch. Het bleek dat titanium, dat bijna de helft van het gewicht van ijzer heeft, qua sterkte superieur is aan veel staalsoorten. Ook al is titanium anderhalf keer zo sterk zwaarder dan aluminium, het is zes keer sterker dan aluminium en behoudt zijn sterkte tot 500°C. Vanwege zijn hoge elektrische geleidbaarheid en niet-magneticiteit is titanium van groot belang in de elektrotechniek vanwege zijn eigenschappen is titanium een ​​materiaal voor ruimtetechnologie geworden. In Rusland, in Verkhnyaya Salda, is er het VSMPO-AVISMA-bedrijf, dat titanium produceert voor de mondiale lucht- en ruimtevaartindustrie. Van Verkhnyaya Salda-titanium maken ze Boeings, Airbussen en Rolls-Royces , diverse chemische apparatuur en nog veel meer dure rommel. Maar jullie kunnen allemaal wel een schep of koevoet van puur titanium kopen! En het is geen grap!

En dit is hoe fijn titaniumpoeder reageert met zuurstof uit de lucht. Dankzij deze kleurrijke verbranding heeft titanium toepassing gevonden in pyrotechniek. En dat is alles: abonneer je, doe een duimpje omhoog, vergeet niet het project te steunen en het aan je vrienden te vertellen! Doei!

Verhaal De ontdekking van TiO 2 werd vrijwel gelijktijdig en onafhankelijk gedaan door een Engelsman en de Duitse chemicus M.G. Klaproth. W. Gregor, die de samenstelling van magnetisch ijzerhoudend zand bestudeerde (Creed, Cornwall, Engeland), isoleerde een nieuwe ‘aarde’ (oxide) van een onbekend metaal, dat hij menaken noemde. In 1795 ontdekte de Duitse chemicus Klaproth een nieuw element in het mineraal rutiel en noemde het titanium. Twee jaar later stelde Klaproth vast dat rutiel en dreigende aarde oxiden zijn van hetzelfde element, wat aanleiding gaf tot de door Klaproth voorgestelde naam ‘titanium’. Tien jaar later werd titanium voor de derde keer ontdekt. De Franse wetenschapper L. Vauquelin ontdekte titanium in anataas en bewees dat rutiel en anataas identieke titaniumoxides zijn.

Het eerste monster van metallisch titanium werd in 1825 verkregen door J. Ya. Vanwege de hoge chemische activiteit van titanium en de moeilijkheid van de zuivering ervan, werd in 1925 door de Nederlanders A. van Arkel en I. de Boer een zuiver monster van Ti verkregen door thermische ontleding van titaniumjodidedamp TiI 4 .

oorsprong van de naam

Het metaal kreeg zijn naam ter ere van de titanen, personages uit de oude Griekse mythologie, de kinderen van Gaia. De naam van het element werd gegeven door Martin Klaproth in overeenstemming met zijn opvattingen over de chemische nomenclatuur, in tegenstelling tot de Franse school voor scheikunde, waar ze probeerden een element te benoemen op basis van zijn chemische eigenschappen. Omdat de Duitse onderzoeker zelf opmerkte dat het onmogelijk is om de eigenschappen van een nieuw element alleen op basis van het oxide te bepalen, koos hij er een naam voor uit de mythologie, naar analogie met uranium dat hij eerder had ontdekt.

In de natuur zijn

Titanium staat op de 10e plaats wat betreft prevalentie in de natuur. Het gehalte in de aardkorst bedraagt ​​0,57 massaprocent, in zeewater 0,001 mg/l. In ultramafische gesteenten 300 g/ton, in basische gesteenten - 9 kg/ton, in zure gesteenten 2,3 kg/ton, in klei en schalie 4,5 kg/ton. In de aardkorst is titanium bijna altijd vierwaardig en alleen aanwezig in zuurstofverbindingen. Niet gevonden in vrije vorm. Onder omstandigheden van verwering en neerslag heeft titanium een ​​geochemische affiniteit met Al 2 O 3 . Het is geconcentreerd in bauxiet van de verweringskorst en in mariene kleiachtige sedimenten. Titanium wordt getransporteerd in de vorm van mechanische fragmenten van mineralen en in de vorm van colloïden. In sommige kleisoorten hoopt zich tot 30 gewichtsprocent TiO 2 op. Titaniummineralen zijn bestand tegen weersinvloeden en vormen grote concentraties in placers. Er zijn meer dan 100 mineralen bekend die titanium bevatten. De belangrijkste zijn: rutiel TiO 2, ilmeniet FeTiO 3, titanomagnetiet FeTiO 3 + Fe 3 O 4, perovskiet CaTiO 3, titaniet CaTiSiO 5. Er zijn primaire titaniumertsen - ilmeniet-titanomagnetiet en placer-ertsen - rutiel-ilmeniet-zirkoon.

Geboorteplaats

Titaniumafzettingen bevinden zich in Zuid-Afrika, Rusland, Oekraïne, China, Japan, Australië, India, Ceylon, Brazilië, Zuid-Korea, Kazachstan. In de GOS-landen worden de leidende plaatsen in de onderzochte reserves van titaniumerts ingenomen door de Russische Federatie (58,5%) en Oekraïne (40,2%). De grootste aanbetaling in Rusland is Yaregskoye.

Reserves en productie

Vanaf 2002 werd 90% van het gewonnen titanium gebruikt om titaniumdioxide TiO 2 te produceren. De wereldproductie van titaniumdioxide bedroeg 4,5 miljoen ton per jaar. De bevestigde reserves van titaniumdioxide (exclusief Rusland) bedragen volgens de US Geological Survey ongeveer 800 miljoen ton. Volgens de US Geological Survey bedragen de reserves van ilmenietertsen, in termen van titaniumdioxide en exclusief Rusland, 603-673 miljoen ton, en die van rutielerts. - 49, 7-52,7 miljoen ton. Bij het huidige productietempo zullen de bewezen titaniumreserves in de wereld (exclusief Rusland) dus meer dan 150 jaar meegaan.

Rusland heeft, na China, de grootste titaniumreserves ter wereld. De minerale hulpbronnen van titanium in Rusland bestaan ​​uit 20 afzettingen (waarvan 11 primaire en 9 alluviale), redelijk gelijkmatig verdeeld over het land. De grootste van de onderzochte afzettingen (Yaregskoye) ligt op 25 km van de stad Ukhta (Republiek Komi). De reserves van de afzetting worden geschat op 2 miljard ton erts met een gemiddeld titaandioxidegehalte van ongeveer 10%.

De grootste titaniumproducent ter wereld is het Russische bedrijf VSMPO-AVISMA.

Ontvangst

Het uitgangsmateriaal voor de productie van titanium en zijn verbindingen is in de regel titaniumdioxide met een relatief kleine hoeveelheid onzuiverheden. In het bijzonder kan het een rutielconcentraat zijn dat wordt verkregen door de verrijking van titaniumertsen. De reserves aan rutiel in de wereld zijn echter zeer beperkt en de zogenaamde synthetische rutiel- of titaniumslakken, verkregen door de verwerking van ilmenietconcentraten, worden vaker gebruikt. Om titaniumslakken te verkrijgen, wordt het ilmenietconcentraat gereduceerd in een vlamboogoven, terwijl ijzer wordt gescheiden in de metaalfase (gietijzer) en niet-gereduceerde titaniumoxiden en onzuiverheden de slakfase vormen. Rijke slak wordt verwerkt met behulp van de chloride- of zwavelzuurmethode.

Titaanertsconcentraat wordt onderworpen aan zwavelzuur of pyrometallurgische verwerking. Het product van de behandeling met zwavelzuur is titaandioxidepoeder TiO 2. Met behulp van de pyrometallurgische methode wordt het erts gesinterd met cokes en behandeld met chloor, waardoor titaniumtetrachloridedamp TiCl 4 ontstaat:

T ik O 2 + 2 C + 2 C l 2 → T ik C l 4 + 2 C O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2C+2Cl_(2)\rightarrow TiCl_(4)+2CO)))

De resulterende TiCl 4-dampen worden gereduceerd met magnesium bij 850 °C:

T ik C l 4 + 2 M g → 2 M g C l 2 + T ik (\displaystyle (\mathsf (TiCl_(4)+2Mg\rightarrow 2MgCl_(2)+Ti)))

Bovendien begint het zogenaamde FFC Cambridge-proces, genoemd naar de ontwikkelaars Derek Fray, Tom Farthing en George Chen, en de Universiteit van Cambridge, waar het werd opgericht, nu aan populariteit te winnen. Dit elektrochemische proces maakt de directe, continue reductie van titanium uit zijn oxide in een gesmolten mengsel van calciumchloride en ongebluste kalk mogelijk. Dit proces maakt gebruik van een elektrolytisch bad gevuld met een mengsel van calciumchloride en kalk, met een grafiet-opofferingsanode (of neutrale) en een kathode gemaakt van een reduceerbaar oxide. Wanneer er stroom door het bad wordt geleid, bereikt de temperatuur snel ~1000-1100°C, en de smelt van calciumoxide valt bij de anode uiteen in zuurstof en metallisch calcium:

2 C een O → 2 C een + O 2 (\ Displaystyle (\ mathsf (2CaO \ rechterpijl 2Ca + O_(2))))

De resulterende zuurstof oxideert de anode (bij gebruik van grafiet) en calcium migreert in de smelt naar de kathode, waar het titanium uit het oxide reduceert:

O 2 + C → C O 2 (\displaystyle (\mathsf (O_(2)+C\rightarrow CO_(2)))) T ik O 2 + 2 C een → T ik + 2 C een O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2Ca\rightarrow Ti+2CaO)))

Het resulterende calciumoxide dissocieert opnieuw in zuurstof en metallisch calcium, en het proces wordt herhaald totdat de kathode volledig is omgezet in een titaniumspons, of het calciumoxide is uitgeput. Bij dit proces wordt calciumchloride gebruikt als elektrolyt om elektrische geleidbaarheid te verlenen aan de smelt en mobiliteit van actieve calcium- en zuurstofionen. Bij gebruik van een inerte anode (bijvoorbeeld tinoxide) komt in plaats van kooldioxide moleculaire zuurstof vrij aan de anode, wat het milieu minder vervuilt, maar het proces wordt in dit geval minder stabiel en bovendien onder sommige omstandigheden wordt de ontleding van chloride energetisch gunstiger dan die van calciumoxide, wat resulteert in het vrijkomen van moleculair chloor.

De resulterende titanium “spons” wordt gesmolten en gereinigd. Titanium wordt verfijnd met behulp van de jodidemethode of elektrolyse, waarbij Ti van TiCl4 wordt gescheiden. Om titaniumstaven te verkrijgen, wordt boog-, elektronenstraal- of plasmaverwerking gebruikt.

Fysieke eigenschappen

Titanium is een lichtgewicht zilverwit metaal. Bestaat in twee kristalmodificaties: α-Ti met een hexagonaal dichtgepakt rooster (a=2,951 Å; c=4,679 Å; z=2; ruimtegroep C6mmc), β-Ti met kubieke lichaamsgerichte pakking (a=3,269 Å; z=2; ruimtegroep Im3m), temperatuur van de α↔β-overgang is 883 °C, ΔH van de overgang is 3,8 kJ/mol. Smeltpunt 1660 ± 20 °C, kookpunt 3260 °C, dichtheid van α-Ti en β-Ti respectievelijk gelijk aan 4,505 (20 °C) en 4,32 (900 °C) g/cm³, atoomdichtheid 5,71⋅10 22 at /cm³ [ ] . Kunststof, lasbaar in een inerte atmosfeer. Weerstand 0,42 µOhm m om 20 °C

Het heeft een hoge viscositeit, tijdens het bewerken is het gevoelig voor vasthouden aan het snijgereedschap en vereist daarom het aanbrengen van speciale coatings op het gereedschap en verschillende smeermiddelen.

Bij normale temperaturen is het bedekt met een beschermende passiverende film van TiO 2 -oxide, waardoor het in de meeste omgevingen (behalve alkalisch) corrosiebestendig is.

Titaniumstof heeft de neiging te exploderen. Vlampunt - 400 °C. Titaniumspaanders zijn brandgevaarlijk.

Titanium heeft, samen met staal, wolfraam en platina, een hoge stabiliteit in een vacuüm, wat het, samen met zijn lichtheid, veelbelovend maakt bij het ontwerpen ruimteschepen.

Chemische eigenschappen

Titanium is bestand tegen verdunde oplossingen van vele zuren en logen (behalve H 3 PO 4 en geconcentreerd H 2 SO 4).

Het reageert gemakkelijk, zelfs met zwakke zuren in aanwezigheid van complexvormers, het interageert bijvoorbeeld met fluorwaterstofzuur als gevolg van de vorming van een complex anion 2−. Titanium is het meest gevoelig voor corrosie in organische omgevingen, omdat in de aanwezigheid van water een dichte passieve film van titaniumoxiden en hydride wordt gevormd op het oppervlak van een titaniumproduct. De meest opvallende toename van de corrosieweerstand van titanium is merkbaar wanneer het watergehalte in een agressieve omgeving stijgt van 0,5 naar 8,0%, wat wordt bevestigd door elektrochemische studies van de elektrodepotentialen van titanium in oplossingen van zuren en alkaliën in gemengde waterige en organische stoffen. media.

Bij verhitting aan de lucht tot 1200 °C licht Ti op met een helderwitte vlam, waarbij oxidefasen met variabele samenstelling TiO x worden gevormd. TiO(OH) 2 ·xH 2 O-hydroxide wordt neergeslagen uit oplossingen van titaniumzouten, en zorgvuldige calcinering daarvan levert TiO 2-oxide op. Hydroxide TiO(OH) 2 xH 2 O en dioxide TiO 2 zijn amfoteer.

Sollicitatie

In pure vorm en in de vorm van legeringen

• Titanium in de vorm van legeringen is het belangrijkste structurele materiaal in de vliegtuig-, raket- en scheepsbouw.
• Het metaal wordt gebruikt in: de chemische industrie (reactoren, pijpleidingen, pompen, pijpleidingfittingen), de militaire industrie (kogelvrije vesten, pantser en brand scheidingswanden in de luchtvaart, onderzeeërrompen), industriële processen (ontziltingsinstallaties, pulp- en papierprocessen), automobielindustrie, landbouwindustrie, voedingsindustrie, piercingsieraden, medische industrie (prothesen, osteoprothesen), tandheelkundige en endodontische instrumenten, tandheelkundige implantaten, sportartikelen, sieraden, mobiele telefoons, lichte legeringen, enz.
• Titaniumgieten wordt uitgevoerd in vacuümovens in grafietvormen. Vacuüm verloren wasgieten wordt ook gebruikt. Vanwege technologische problemen wordt het in beperkte mate gebruikt bij artistiek gieten. Het eerste monumentale gegoten beeldhouwwerk van titanium in de wereldpraktijk is het monument voor Yuri Gagarin op het naar hem vernoemde plein in Moskou.
• Titanium is een legeringsadditief in veel gelegeerde staalsoorten en de meeste speciale legeringen [ welke?] .
• Nitinol (nikkel-titanium) is een legering met vormgeheugen die wordt gebruikt in de geneeskunde en technologie.
• Titaanaluminiden zijn zeer goed bestand tegen oxidatie en hittebestendig, wat op zijn beurt hun gebruik in de luchtvaart- en automobielindustrie als constructiemateriaal bepaalde.
• Titanium is een van de meest voorkomende gasvangermaterialen die in hoogvacuümpompen worden gebruikt.

In de vorm van verbindingen

• Wit titaandioxide (TiO 2 ) wordt gebruikt in verven (bijvoorbeeld titaanwit) en bij de productie van papier en kunststoffen. Voedseladditief E171.
• Organotitaanverbindingen (bijvoorbeeld tetrabutoxytitaan) worden gebruikt als katalysator en verharder in de chemische en verfindustrie.
• Anorganische titaniumverbindingen worden in de chemische elektronica en glasvezelindustrie gebruikt als additieven of coatings.
• Titaancarbide, titaniumdiboride, titaniumcarbonitride - belangrijke componenten superharde materialen voor metaalverwerking.
• Titaannitride wordt gebruikt voor het coaten van instrumenten, kerkkoepels en bij de productie van kostuumjuwelen, omdat het een kleur heeft die lijkt op goud.
• Bariumtitanaat BaTiO 3 , loodtitanaat PbTiO 3 en een aantal andere titanaten zijn ferro-elektrische materialen.

Er zijn veel titaniumlegeringen met verschillende metalen. Legeringselementen worden, afhankelijk van hun effect op de temperatuur van de polymorfe transformatie, in drie groepen verdeeld: bètastabilisatoren, alfastabilisatoren en neutrale versterkers. De eerste verlagen de transformatietemperatuur, de tweede verhogen deze, de derde heeft er geen invloed op, maar leidt tot oplossingsversterking van de matrix. Voorbeelden van alfastabilisatoren: aluminium, zuurstof, koolstof, stikstof. Bètastabilisatoren: molybdeen, vanadium, ijzer, chroom, nikkel. Neutrale verharders: zirkonium, tin, silicium. Bètastabilisatoren zijn op hun beurt onderverdeeld in bèta-isomorfe en bèta-eutectoïdevormende.

De meest voorkomende titanium legering is een legering Ti-6Al-4V (in Russische classificatie-VT6).

Analyse van consumptiemarkten

De zuiverheid en kwaliteit van ruw titanium (titaniumspons) wordt meestal bepaald door de hardheid ervan, die afhangt van het onzuiverheidsgehalte. De meest voorkomende merken zijn TG100 en TG110 [ ] .

Fysiologische actie

Zoals hierboven vermeld, wordt titanium ook in de tandheelkunde gebruikt. Onderscheidend kenmerk Het gebruik van titanium ligt niet alleen in de sterkte, maar ook in het vermogen van het metaal zelf om met het bot te versmelten, waardoor het quasi-monolithische karakter van de tandbasis kan worden gewaarborgd.

Isotopen

Natuurlijk titanium bestaat uit een mengsel van vijf stabiele isotopen: 46 Ti (7,95%), 47 Ti (7,75%), 48 Ti (73,45%), 49 Ti (5,51%), 50 Ti (5,34%).

Kunstmatige radioactieve isotopen 45 Ti (T ½ = 3,09 uur), 51 Ti (T ½ = 5,79 min) en andere zijn bekend.

Opmerkingen

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schönberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atoomgewichten van de elementen 2011 (IUPAC Technisch rapport) (Engels) // Zuivere en toegepaste chemie. - 2013. - Vol. 85, nee. 5. - Blz. 1047-1078. -DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Redactie: Zefirov N. S. (hoofdredacteur). Chemische encyclopedie: 5 delen - Moskou: Sovjet-encyclopedie, 1995. - T. 4. - Blz. 590-592. - 639 blz. - 20.000 exemplaren. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titanium- artikel uit de Physical Encyclopedia
4. J.P. Riley en Skirrow G. Chemische oceanografie V. 1, 1965
5. Titaniumafzetting.
6. Titaniumafzetting.
7. Ilmeniet, rutiel, titanomagnetiet - 2006
8. Titanium (ongedefinieerd) . Informatie- en analysecentrum "Mineraal". Ontvangen op 19 november 2010. Gearchiveerd op 21 augustus 2011.
9. VSMPO-AVISMA Corporation
10. Koncz, St. Szanto, St.; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) blz. 368-369
11. Titanium is het metaal van de toekomst (Russisch).
12. Titanium - artikel uit de Chemical Encyclopedia
13. De invloed van water op het passivatieproces van titanium - 26 februari 2015 - Chemie en chemische technologie in het leven (ongedefinieerd) . www.chemfive.ru. Opgehaald op 21 oktober 2015.
14. De kunst van het gieten in de 20e eeuw
15. Op de mondiale titaniummarkt zijn de prijzen de afgelopen twee maanden gestabiliseerd (beoordeling)

Koppelingen

• Titanium in de populaire bibliotheek van chemische elementen

H Hij Li Zijn B C N O F Ne Na mgr Al Si P S