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鈦簡介
發布時間:2010/4/20 10:48:42 閱讀:

從發現鈦元素到制得純品,歷時一百多年。而鈦真正得到利用,認識其本來的真面目,則是20世紀40年代以后的事情了。
 

 

  地球表面十公里厚的地層中,含鈦達千分之六,比多61倍,在地殼中的含量排第十位(地殼中元素排行:氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦)。隨便從地下抓起一把泥土,其中都含有千分之幾的鈦,世界上儲量超過一千萬噸的鈦礦并不稀罕。
 

 

  海灘上有成億的砂石,鈦和這兩種比砂石重的礦物,就混雜在砂石中,經過海水千百萬年晝夜不停地淘洗,把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起,在漫長的海岸邊,形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子,通常有幾厘米到幾十厘米厚。
 

 

  鈦沒有磁性,用鈦建造的核潛艇不必擔心磁性水雷的攻擊。
 

 

  1947年,們才開始在工廠里冶煉鈦。當年,產量只有2噸。1955年產量激增到2萬噸。1972年,年產量達到了 20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多,而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半,鈦雖然稍稍比鋁重一點,它的硬度卻比鋁大2倍,F在,在宇宙火箭和導彈中,就大量用鈦代替鋼鐵。據統計, 目前世界上每年用于宇宙航行的鈦,已達一千噸以上。極細的鈦粉,還是火箭的好燃料,所以鈦被譽為宇宙金屬,空間金屬。
 

 

  鈦的耐熱性很好,熔點高達1725℃。在常溫下,鈦可以安然無恙地躺在各種強酸強堿的溶液中。就連最兇猛的酸——王水,也不能腐蝕它。鈦不怕海水,有人曾把一塊鈦沉到海底,五年以后取上來一看,上面粘了許多小動物與海底植物,卻一點也沒有生銹,依舊亮閃閃的。
 

 

  現在,人們開始用鈦來制造潛艇一——鈦潛艇。由于鈦非常結實,能承受很高的壓力,這種潛艇可以在深達4500米的深海中航行。

 

 

 

鈦的基本性質  

鈦:Ti

原子結構

  鈦位于元素周期表中ⅣB族,原子序數為22,原子核由22個質子和20-32個中子組成,核外電子結構排列為1S2 2S2 2P6 3S2 3D2 4S2。原子核半徑5x10-13厘米。
 

 

  

物理性質

  鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米(20℃),熔點1668±4℃,熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子,沸點3260±20℃,汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子,臨界溫度4350℃,臨界壓力1130大氣壓。鈦的導熱性和導電性能較差,近似或略低于不銹鋼,鈦具有超導性,純鈦的超導臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時,鈦的熱容為0.126卡/克原子·度,熱焓1149卡/克原子,熵為7.33卡/克原子·度,金屬鈦是順磁性物質,導磁率為1.00004。
 

 

  鈦具有可塑性,高純鈦的延伸率可達50-60%,斷面收縮率可達70-80%,但強度低,不宜作結構材料。鈦中雜質的存在,對其機械性能影響極大,特別是間隙雜質(氧、氮、碳)可大大提高鈦的強度,顯著降低其塑性。鈦作為結構材料所具有的良好機械性能,就是通過嚴格控制其中適當的雜質含量和添加合金元素而達到的。
 

 

  

化學性質

  鈦在較高的溫度下,可與許多元素和化合物發生反應。各種元素,按其與鈦發生不同反應可分為四類:
 

 

  第一類:鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物;
 

 

  第二類:過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體;
 

 

  第三類:鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體;
 

 

  第四類:惰性氣體、堿金屬、堿土金屬、稀土元素(除鈧外),錒、釷等不與鈦發生反應或 基本上不發生反應。
 

 

  

與化合物的反應

  ◇ HF和氟化物
 

 

  氟化氫氣體在加熱時與鈦發生反應生成TiF4, 反應式為(1);不含水的氟化氫液體可在鈦表面上生成一層致密的四氟化鈦膜,可防止HF浸入鈦的內部。氫氟酸是鈦的最強溶劑。即使是濃度為1%的氫氟酸,也能與鈦發生激烈反應,見式(2);無水的氟化物及其水溶液在低溫下不與鈦發生反應,僅在高溫下熔融的氟化物與鈦發生顯著反應。
 

 

  Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡 (1)2Ti+6HF=2TiF3+3H2 (2)
 

 

  ◇ HCl和氯化物
 

 

  氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦,干燥的氯化氫在>300℃時與鈦反應生成TiCl4,見 式(3);濃度<5%

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