Wat is de hoogste oxidatietoestand van titanium. Titanium-, zirkonium- en hafniumverbindingen

De ontdekking van TiO 2 werd bijna gelijktijdig en onafhankelijk 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 chemicus Klaproth een nieuw element in het mineraal rutiel en noemde het titanium, en stelde later vast dat rutiel en menakenaarde oxiden zijn van hetzelfde element. Het eerste monster van metallisch titanium werd in 1825 verkregen door J. Ya. Berzelius. Een zuiver Ti-monster werd in 1925 verkregen door de Nederlanders A. van Arkel en J. de Boer door thermische ontleding van TiI4-dampen van titaniumjodide.

Fysieke eigenschappen:

Titanium is een licht, zilverwit metaal. Kunststof, gelast in een inerte atmosfeer.
Het heeft een hoge viscositeit, tijdens het verspanen is het vatbaar voor kleven aan het snijgereedschap, en daarom zijn bij het aanbrengen van speciale coatings op het gereedschap verschillende smeermiddelen vereist.

Chemische eigenschappen:

Bij normale temperatuur is het bedekt met een beschermende passiverende oxidefilm, corrosiebestendig, maar wanneer het tot poeder wordt vermalen, verbrandt het in de lucht. Titaniumstof kan exploderen (vlampunt 400°C). Bij verhitting in lucht tot 1200°C verbrandt titanium met de vorming van oxidefasen met variabele samenstelling TiO x .
Titanium is bestand tegen verdunde oplossingen van veel zuren en basen (behalve HF, H 3 PO 4 en geconcentreerd H 2 SO 4), maar het 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 titaan het 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 variabele samenstelling TiH x . Bij verhitting ontleden deze hydriden met het vrijkomen van H2.
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, TiO2. Wit poeder, geel bij verhitting, dichtheid 3,9-4,25 g/cm3. Amfoteen. In geconcentreerd H2SO4 lost het alleen op bij langdurige verhitting. Bij versmelting met soda Na 2 CO 3 of kalium K 2 CO 3 vormt TiO 2 oxide titanaten:
TiO 2 + K 2 CO 3 \u003d K 2 TiO 3 + CO 2
Titaan(IV)hydroxide, TiO(OH)2*xH20, wordt geprecipiteerd uit oplossingen van titaanzouten, het wordt zorgvuldig gecalcineerd om Ti02-oxide te verkrijgen. Titanium(IV)hydroxide is amfoteer.
Titaantetrachloride, TiCl 4 , onder normale omstandigheden - een geelachtige, sterk rokende vloeistof in lucht, die wordt verklaard door de sterke hydrolyse van TiCl 4 met waterdamp en de vorming van kleine druppeltjes HCl en een suspensie van titaniumhydroxide. Kokend water hydrolyseert tot titaanzuur (??). Titanium(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, wordt complex zuur H2 gevormd, dat in de vrije toestand onbekend is; de Me 2 zouten kristalliseren goed en zijn stabiel in de lucht.
Reductie van TiCl 4 met waterstof, aluminium, silicium en andere sterke reductiemiddelen, titaniumtrichloride en dichloride TiCl 3 en TiCl 2 worden verkregen - vaste stoffen met sterk reducerende eigenschappen.
Titaannitride- is een interstitiële fase met een groot homogeniteitsgebied, kristallen met een kubisch vlak gecentreerd rooster. Verkrijgen - door titanium te nitreren bij 1200 ° C of door andere methoden. Het wordt gebruikt als hittebestendig materiaal om slijtvaste coatings te maken.

Sollicitatie:

in de vorm van legeringen. Het metaal wordt gebruikt in de chemische industrie (reactoren, pijpleidingen, pompen), lichte legeringen, osteoprothesen. Het is het belangrijkste structurele materiaal in de vliegtuig-, raket- en scheepsbouw.
Titanium is een legeringstoevoeging in sommige staalsoorten.
Nitinol (nikkel-titanium) is een legering met vormgeheugen die wordt gebruikt in de geneeskunde en technologie.
Titaniumaluminiden zijn zeer goed bestand tegen oxidatie en hittebestendig, wat op zijn beurt hun gebruik in de luchtvaart en de auto-industrie als constructiemateriaal heeft bepaald.
In de vorm van verbindingen Wit titaandioxide wordt gebruikt in verven (bijvoorbeeld titaanwit), maar ook bij de productie van papier en plastic. Levensmiddelenadditief E171.
Organotitaniumverbindingen (bijv. tetrabutoxytitanium) worden gebruikt als katalysator en verharder in de chemische en verfindustrie.
Anorganische titaniumverbindingen worden als additief gebruikt in de chemische, elektronische, glasvezelindustrie.

Matigorov AV
HF Tyumen State University

Zirkonium en hafnium vormen verbindingen in de +4-oxidatietoestand, titanium is ook in staat verbindingen te vormen in de +3-oxidatietoestand.

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

1200 ºС 650

2Ti02 + H2¾® Ti203 + H20; 2TiCl 4 + H 2 ® 2TiCl 3 + 2HCl

Titanium (III) verbindingen zijn paars. Titaniumoxide lost praktisch niet op in water, het vertoont basiseigenschappen. Oxide, chloride, Ti 3+ zouten zijn sterke reductiemiddelen:

4Ti +3 Cl 3 + O 2 + 2H 2 O \u003d 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 verder verhitten wordt titanium(II)chloride ook onevenredig:

2Ti +2 Cl 2 (t) \u003d Ti 0 (t) + Ti +4 Cl 4 (g)

Verbindingen met een oxidatietoestand van +4. Titanium (IV), zirkonium (IV) en hafnium (IV) oxiden zijn vuurvaste, chemisch nogal inerte stoffen. Ze vertonen de eigenschappen van amfotere oxiden: ze reageren langzaam met zuren tijdens langdurig koken en interageren met alkaliën tijdens fusie:

TiO 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ti (SO 4) 2 + 2H 2 O;

TiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 TiO 3 + H 2 O

Titaanoxide TiO 2 vindt de breedste toepassing; 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.

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

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

TiI 4 = Ti + 2I 2

Titaan-, zirkonium- en hafniumfluoriden zijn polymeer en slecht reactief.

zout elementen van de titaniumsubgroep in de +4 oxidatietoestand zijn weinig en hydrolytisch onstabiel. Wanneer oxiden of hydroxiden reageren met zuren, worden gewoonlijk geen mediumzouten gevormd, maar oxo- of hydroxoderivaten. Bijvoorbeeld:

TiO 2 + 2H 2 SO 4 \u003d TiOSO 4 + H 2 O; Ti (OH) 4 + 2HCl \u003d TiOСl 2 + H 2 O

Een groot aantal anionische complexen van titanium, zirkonium en hafnium zijn beschreven. De meest stabiele in oplossingen en gemakkelijk gevormde fluorideverbindingen:

EO 2 + 6HF \u003d H 2 [EF 6] + 2H 2 O; EF 4 + 2KF \u003d K 2 [EF 6]

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

E (SO 4) 2 + H 2 O 2 \u003d 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 van variabele samenstelling, metaalachtig. Binaire verbindingen hebben waardevolle eigenschappen waardoor ze in technologie kunnen worden gebruikt. Een legering van 20% HfC en 80% TiC is bijvoorbeeld een van de meest vuurvaste, smpt. 4400 .

DEFINITIE

Titanium gelegen in de vierde periode van groep IV van de secundaire (B) subgroep van het periodiek systeem. Benaming - Ti. In de vorm van een eenvoudige substantie is titanium 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 wanneer het wordt blootgesteld aan lucht bij normale temperatuur, wat wordt verklaard door de aanwezigheid van een beschermende film van TiO 2 -samenstelling op het oppervlak. Chemisch stabiel in veel agressieve omgevingen (oplossingen van sulfaten, chloriden, zeewater, enz.).

De oxidatietoestand van titanium in verbindingen

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

In zijn verbindingen kan titanium oxidatietoestanden vertonen (+2) (Ti +2 H 2, Ti +20, 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+4F4, Ti+4H4, Ti+4C14, Ti+4Br 4).

Voorbeelden van probleemoplossing

VOORBEELD 1

Oefening	Valentie III en oxidatietoestand (-3) stikstof toont in de verbinding: a) N2H4; b) NH3; c) NH4C1; d) N 2 O 5
Oplossing	Om een ​​juist antwoord te geven op de gestelde vraag zullen we afwisselend de valentie en oxidatietoestand van stikstof in de voorgestelde verbindingen bepalen. a) de valentie van waterstof is altijd gelijk aan I. Het totale aantal waterstofvalentie-eenheden is 4 (1 × 4 = 4). Deel de verkregen waarde door het aantal stikstofatomen in het molecuul: 4/2 \u003d 2, daarom is de stikstofvalentie II. Dit antwoord is onjuist. b) de valentie van waterstof is altijd gelijk aan I. Het totale aantal waterstofvalentie-eenheden is 3 (1 × 3 = 3). We delen de verkregen waarde door het aantal stikstofatomen in het molecuul: 3/1 \u003d 2, daarom is de stikstofvalentie III. De oxidatietoestand van stikstof in ammoniak is (-3): Dit is het juiste antwoord.
Antwoorden	Optie (b).

VOORBEELD 2

Oefening	Chloor heeft dezelfde oxidatietoestand in elk van de twee verbindingen: a) FeCl3 en Cl205; b) KC103 en C1205; c) NaCl en HClO; d) KClO2 en CaCl2.
Oplossing	Om een ​​juist antwoord op de gestelde vraag te geven, zullen we afwisselend de oxidatiegraad van chloor in elk paar van de voorgestelde verbindingen bepalen. a) De oxidatietoestand van ijzer is (+3), en zuurstof - (-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.
Antwoorden	Optie (b).

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

kenmerk

Het scheikundige element wordt in het periodiek systeem van D. I. Mendelejev aangegeven met het symbool Ti. Het bevindt zich in de secundaire subgroep van groep IV van de vierde periode en heeft serienummer 22. titanium is een wit-zilver metaal, licht en duurzaam. De elektronische configuratie van een 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 vierwaardig.

Titanium - legering of metaal?

Deze vraag interesseert velen. In 1910 verkreeg de Amerikaanse chemicus Hunter het eerste pure titanium. Het metaal bevatte slechts 1% onzuiverheden, maar tegelijkertijd bleek de hoeveelheid te verwaarlozen en maakte het niet mogelijk om de eigenschappen ervan verder te bestuderen. De plasticiteit van de verkregen stof werd alleen bereikt onder invloed van hoge temperaturen; onder normale omstandigheden (kamertemperatuur) was het monster te kwetsbaar. In feite interesseerde dit element wetenschappers niet, omdat de vooruitzichten voor het gebruik ervan te onzeker leken. De moeilijkheid om te verkrijgen en onderzoek te doen, verminderde het potentieel voor de toepassing ervan verder. Pas in 1925 ontvingen chemici uit Nederland 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, precies op dit moment, parallel, onafhankelijk van elkaar, ontdekken twee wetenschappers titanium als een chemisch element. Elk van hen ontvangt een verbinding (oxide) van een stof, waardoor het metaal niet in zijn zuivere vorm kan worden geïsoleerd. De ontdekker van titanium is de Engelse mineraloog monnik William Gregor. Op het grondgebied van zijn parochie, gelegen in het zuidwesten van Engeland, begon de jonge wetenschapper het zwarte zand van de Menaken-vallei te bestuderen. Het resultaat was het vrijkomen van glanzende korrels, die een titaniumverbinding waren. Tegelijkertijd isoleerde de chemicus 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 al meer dan een eeuw een mysterie voor veel scheikundigen, en zelfs Berzelius was niet in staat om puur metaal te verkrijgen. De nieuwste technologieën van de 20e eeuw hebben het proces van het bestuderen van het genoemde element aanzienlijk versneld en de initiële aanwijzingen voor het gebruik ervan bepaald. Tegelijkertijd wordt het toepassingsgebied voortdurend uitgebreid. Alleen de complexiteit van het proces om zo'n stof als puur titanium te verkrijgen, kan de reikwijdte ervan beperken. De prijs van legeringen en metaal is vrij hoog, dus tegenwoordig kan het traditioneel ijzer en aluminium niet vervangen.

oorsprong van naam

Menakin is de eerste naam voor titanium, dat tot 1795 werd gebruikt. Zo noemde W. Gregor, door territoriale verwantschap, het nieuwe element. Martin Klaproth geeft het element in 1797 de naam "titanium". Op dat moment stelden zijn Franse collega's, onder leiding van een redelijk gerenommeerde chemicus A.L. Lavoisier, voor om de nieuw ontdekte stoffen te benoemen in overeenstemming met hun basiseigenschappen. De Duitse wetenschapper was het niet eens met deze benadering, hij geloofde redelijkerwijs dat het in de ontdekkingsfase vrij moeilijk is om alle kenmerken die inherent zijn aan een stof te bepalen en deze in de naam weer te geven. Er moet echter worden erkend dat de term die Klaproth intuïtief heeft gekozen volledig overeenkomt met het metaal - dit is herhaaldelijk benadrukt door moderne wetenschappers. Er zijn twee hoofdtheorieën voor de oorsprong van de naam titanium. Het metaal zou zijn aangewezen ter ere van de Elfenkoningin Titania (een personage in de Germaanse mythologie). Deze naam symboliseert zowel de lichtheid als de kracht van de stof. De meeste wetenschappers zijn geneigd om de versie van het gebruik van de oude Griekse mythologie te gebruiken, waarin de machtige zonen van de godin van de aarde Gaia titanen werden genoemd. De naam van het eerder ontdekte element, uranium, spreekt ook in het voordeel van deze versie.

In de natuur zijn

Van de metalen die technisch waardevol zijn voor de mens, is titanium de vierde meest voorkomende in de aardkorst. Alleen ijzer, magnesium en aluminium worden gekenmerkt door een groot percentage in de natuur. Het hoogste gehalte aan titanium wordt genoteerd in de basaltschelp, iets minder in de granietlaag. In zeewater is het gehalte van deze stof laag - ongeveer 0,001 mg / l. Het chemische element titanium is behoorlijk actief, dus het kan niet in zijn pure vorm worden gevonden. Meestal is het aanwezig in verbindingen met zuurstof, terwijl het een valentie van vier heeft. Het aantal titaniumbevattende mineralen varieert van 63 tot 75 (in verschillende bronnen), terwijl wetenschappers in het huidige stadium van onderzoek nieuwe vormen van zijn verbindingen blijven 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 basis. Dit element is een zwakke migrant, het kan alleen reizen in de vorm van rotsfragmenten of bewegende slibbodemrotsen. In de biosfeer wordt de grootste hoeveelheid titanium gevonden in algen. In vertegenwoordigers van de terrestrische fauna hoopt het element zich op in de hoornachtige weefsels, haar. Het menselijk lichaam wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van titanium in de milt, bijnieren, placenta, schildklier.

Fysieke eigenschappen

Titanium is een non-ferro metaal met een zilverwitte kleur die op staal lijkt. Bij een temperatuur van 0 0 C is de dichtheid 4,517 g / cm 3. De stof heeft een laag soortelijk gewicht, wat typisch is voor alkalimetalen (cadmium, natrium, lithium, cesium). Qua dichtheid neemt titanium een ​​tussenpositie in tussen ijzer en aluminium, terwijl de prestaties hoger zijn dan die van 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, terwijl het veel lichter is. Plasticiteit en zijn vloeigrens maken verwerking bij lage en hoge temperaturen mogelijk, zoals in het geval van andere metalen, d.w.z. klinken, smeden, lassen, walsen. Een onderscheidend kenmerk van titanium is zijn lage thermische en elektrische geleidbaarheid, terwijl deze eigenschappen behouden blijven bij verhoogde temperaturen, tot 500 ° C. In een magnetisch veld is titanium een ​​paramagnetisch element, het wordt niet aangetrokken als ijzer en wordt niet geduwd eruit als koper. Zeer hoge anticorrosieprestaties in agressieve omgevingen en onder mechanische belasting is uniek. Meer dan 10 jaar in zeewater hebben het uiterlijk en de samenstelling van de titaniumplaat niet veranderd. IJzer zou in dit geval volledig worden vernietigd door corrosie.

Thermodynamische eigenschappen van titanium

1. De dichtheid (onder normale omstandigheden) is 4,54 g/cm3.
2. Het atoomnummer is 22.
3. Groep metalen - vuurvast, licht.
4. De atoommassa van titanium is 47,0.
5. Kookpunt (0 C) - 3260.
6. Molair volume cm 3 / mol - 10,6.
7. Het smeltpunt van titanium (0 C) is 1668.
8. Specifieke 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) gassen (zuurstof, waterstof) in de omringende atmosfeer van een element zoals titaniummetaal. De eigenschappen veranderen onder invloed van temperatuur. Wanneer het stijgt tot 600 ° C, treedt een interactiereactie met zuurstof op, resulterend in de vorming van titaniumoxide (TiO 2). Bij absorptie van atmosferische gassen worden brosse verbindingen gevormd die geen praktische toepassing hebben, daarom wordt het lassen en smelten van titanium onder vacuüm uitgevoerd. De omkeerbare reactie is het proces van oplossen van waterstof in het metaal, het vindt actiever plaats bij een temperatuurstijging (vanaf 400 0 C en hoger). Titanium, vooral de kleine deeltjes (dunne plaat of draad), brandt in een stikstofatmosfeer. Een chemische reactie van interactie is alleen mogelijk bij een temperatuur van 700 ° C, resulterend in de vorming van TiN-nitride. Vormt zeer harde legeringen met veel metalen, vaak als legeringselement. Het reageert met halogenen (chroom, broom, jodium) alleen in aanwezigheid van een katalysator (hoge temperatuur) en onderhevig aan interactie met een droge stof. In dit geval worden zeer harde vuurvaste legeringen gevormd. Met oplossingen van de meeste alkaliën en zuren is titaan niet chemisch actief, met uitzondering van geconcentreerd zwavelzuur (met langdurig koken), fluorwaterstof, heet organisch (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 - met behoud van de groei van de productie - zou de mensheid de komende 120 jaar moeten voorzien van een metaal als titanium. De prijs van het eindproduct zal afhangen van de vraag en een toename van de produceerbaarheid, maar gemiddeld varieert deze in het bereik van 1200 tot 1800 roebel/kg. In omstandigheden van constante technische verbetering worden de kosten van alle productieprocessen aanzienlijk verlaagd door hun tijdige modernisering. China en Rusland hebben de grootste reserves, Japan, Zuid-Afrika, Australië, Kazachstan, India, Zuid-Korea, Oekraïne en Ceylon hebben ook een minerale grondstofbasis. De afzettingen verschillen in het productievolume en het percentage titanium in het erts, geologische onderzoeken zijn aan de gang, wat het mogelijk maakt om een ​​daling van de marktwaarde van het metaal en het bredere gebruik ervan aan te nemen. 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 verrijking van ilmenietconcentraten of rutielertsen. In de vlamboogoven vindt de warmtebehandeling van het erts plaats, die gepaard gaat met de afscheiding van ijzer en de vorming van slakken die titaanoxide bevatten. De sulfaat- of chloridemethode wordt gebruikt om de ijzervrije fractie te verwerken. Titaanoxide is een grijs poeder (zie foto). Titaniummetaal wordt verkregen door de gefaseerde verwerking ervan.

De eerste fase is het proces van het sinteren van de slak met cokes en blootstelling aan chloordamp. Het resulterende TiCl4 wordt gereduceerd met magnesium of natrium bij blootstelling aan een temperatuur van 850 ° C. De titanium spons (poreuze gesmolten massa) verkregen als resultaat van een chemische reactie wordt gezuiverd of gesmolten tot ingots. Afhankelijk van de verdere gebruiksrichting wordt een legering of puur metaal gevormd (onzuiverheden worden verwijderd door verhitting tot 1000 0 C). Voor de productie van een stof met een onzuiverheidsgehalte van 0,01% wordt de jodidemethode gebruikt. Het is gebaseerd op het proces van verdamping van de dampen van een titanium spons die is voorbehandeld met halogeen.

Toepassingen

De smelttemperatuur van titanium is vrij hoog, wat, gezien de lichtheid van het metaal, een onschatbaar voordeel is van het gebruik ervan als constructiemateriaal. Daarom vindt het de grootste toepassing in de scheepsbouw, de luchtvaartindustrie, de fabricage van raketten en de chemische industrie. Titanium wordt vrij vaak gebruikt als legeringsadditief in verschillende legeringen, die een verhoogde hardheid en hittebestendigheid hebben. Hoge corrosiewerende eigenschappen en het vermogen om de meest agressieve omgevingen te weerstaan, maken dit metaal onmisbaar voor de chemische industrie. Titanium (zijn legeringen) wordt gebruikt om pijpleidingen, tanks, kleppen, filters te maken die worden gebruikt bij de destillatie en het transport van zuren en andere chemisch actieve stoffen. Er is veel vraag naar bij het maken van apparaten die werken in omstandigheden met verhoogde temperatuurindicatoren. Titaniumverbindingen worden gebruikt om duurzame snijgereedschappen, verven, kunststoffen en papier, chirurgische instrumenten, implantaten, sieraden, afwerkingsmaterialen te maken en worden gebruikt in de voedingsindustrie. Alle richtingen zijn moeilijk te beschrijven. De moderne geneeskunde maakt vanwege de volledige biologische veiligheid vaak gebruik van titaniummetaal. De prijs is de enige factor die tot nu toe van invloed is op de reikwijdte van de toepassing van dit element. Het is eerlijk om te zeggen dat titanium het materiaal van de toekomst is, door te bestuderen welke mensheid naar een nieuw ontwikkelingsstadium zal gaan.

1941 Kooktemperatuur 3560 oud. hitte van fusie 18,8 kJ/mol oud. verdampingswarmte 422,6 kJ/mol Molaire warmtecapaciteit 25,1 J/(Kmol) molair volume 10,6 cm³/mol Kristallijn rooster van een eenvoudige stof Rasterstructuur zeshoekig
dicht opeengepakt (α-Ti) Rooster parameters a=2.951 c=4.697 (α-Ti) Houding c/a 1,587 Temperatuur (Debye) 380 Andere kenmerken Warmtegeleiding (300 K) 21,9 W/(m·K) Nee (CAS) 7440-32-6

Encyclopedisch YouTube

1 / 5

✪ Titaan / Titaan. Chemie is makkelijk

✪ Titanium is het STERKSTE METAAL OP AARDE!

✪ Chemie 57. Het element is titanium. Mercurius element - Academie voor Vermakelijke Wetenschappen

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

✪ Iridium - Het meest ZELDZAME metaal op aarde!

Ondertitels

Hallo allemaal! Alexander Ivanov is bij je en dit is het project "Chemistry is simple" En nu zullen we het een beetje oplichten met titanium! Zo zien een paar gram puur titanium eruit, die lang geleden aan de Universiteit van Manchester werd gewonnen, toen het nog geen universiteit was. Dit monster komt uit datzelfde museum. Zo is het belangrijkste mineraal waaruit titanium wordt gedolven ziet eruit als dit is rutiel bevat titanium In 1867 stond alles wat mensen wisten over titanium in een leerboek op 1 pagina Aan het begin van de 20e eeuw veranderde er eigenlijk niets In 1791 ontdekte de Engelse chemicus en mineraloog William Gregor een nieuw element in het mineraal menakiniet en noemde het "menakin" Even later, in 1795, ontdekte de Duitse chemicus Martin Klaproth een nieuw chemisch element in een ander mineraal - rutiel.Titanium dankt zijn naam aan Klaproth, die het noemde ter ere van de koningin van de elfen Titania. Volgens een andere versie komt de naam van het element echter van de titanen, de machtige zonen van de godin van de aarde - Gays In 1797 bleek echter dat Gregor en Klaproth hetzelfde chemische element ontdekten Maar de naam degene die Klaproth gaf bleef. Maar noch Gregor noch Klaproth waren in staat om metallisch titanium te verkrijgen. Ze verkregen een wit kristallijn poeder, dat titaniumdioxide was. Voor het eerst werd metallisch titanium verkregen door de Russische wetenschapper D.K. Kirilov in 1875 Maar zonder de juiste dekking werd zijn werk niet opgemerkt. Daarna werd puur titanium verkregen door de Zweden L. Nilsson en O. Peterson, evenals de Fransman Moissan. En pas in 1910 werd de Amerikaanse chemicus M. Hunter verbeterde de eerdere methoden voor het produceren van titanium en ontving enkele grammen zuiver 99% titanium. Daarom is het in de meeste boeken Hunter die aangeeft hoe de wetenschapper die metallisch titanium ontving Niemand voorspelde een grote toekomst voor titanium, aangezien de geringste onzuiverheden in zijn samenstelling maakte het zeer breekbaar en breekbaar, waardoor mechanische verwerking niet mogelijk was. Daarom vonden sommige titaniumverbindingen hun wijdverbreide gebruik vóór het metaal zelf Titaniumtetrachloride werd in de eerste wereldoorlog gebruikt om rookgordijnen te maken In de open lucht, titanium tetrachloride hydrolyseert om titaniumoxychloriden en titaniumoxide te vormen De witte rook die we zien is de deeltjes van oxychloriden en titaniumoxide Wat zijn deze deeltjes precies We kunnen het bevestigen als we een paar druppels titaniumtetrachloride in water laten vallen.Titaantetrachloride wordt momenteel gebruikt om metallisch titanium te verkrijgen.De methode voor het verkrijgen van puur titanium is in honderd jaar niet veranderd.Ten eerste wordt titaniumdioxide met chloor omgezet in titaniumtetrachloride , waar we het eerder over hadden. Vervolgens wordt met behulp van magnesiumthermie titaniummetaal verkregen uit titaniumtetrachloride, dat wordt gevormd in de vorm van een spons. Dit proces wordt uitgevoerd bij een temperatuur van 900 ° C in stalen retorten. de barre reactieomstandigheden hebben we helaas niet de mogelijkheid om dit proces te laten zien.Als resultaat wordt een titaniumspons verkregen, die wordt gesmolten tot een compact metaal.Om ultrapuur titanium te verkrijgen, wordt een jodideraffinagemethode gebruikt, die we zullen bespreken in de video over zirkonium in detail. Zoals je al hebt opgemerkt, is titaniumtetrachloride onder normale omstandigheden een transparante, kleurloze vloeistof. Maar als we titaniumtrichloride nemen, is het een stevig paars ding. siteit Slechts één chlooratoom minder in het molecuul, en al een andere toestand Titaniumtrichloride is hygroscopisch. Daarom kun je er alleen in een inerte atmosfeer mee werken. Titaniumtrichloride lost goed op in zoutzuur. Je observeert nu dit proces. In de oplossing wordt een complex ion 3 gevormd. Wat zijn complexe ionen, dat vertel ik je een andere keer de volgende keer. Schrik in de tussentijd alleen maar :) Als je een beetje salpeterzuur aan de resulterende oplossing toevoegt, wordt titaannitraat gevormd en komt bruin gas vrij, wat we ook echt zien. Er is een kwalitatieve reactie op titaniumionen. We laten waterstofperoxide vallen Zoals je kunt zien vindt er een reactie plaats met de vorming van een felgekleurde verbinding Dit is pertitaanzuur In 1908 werd in de Verenigde Staten titaandioxide gebruikt voor de productie van wit, ter vervanging van wit, dat was gebaseerd op lood en zink Titaanwit was veel beter in kwaliteit dan lood- en zinktegenhangers Ook werd titaniumoxide gebruikt om email te produceren, dat werd gebruikt voor metaal- en houtcoatings in de scheepsbouw Momenteel wordt titaniumdioxide in de voedingsindustrie gebruikt als een witte kleurstof - dit is een additief E171, dat te vinden is in krabsticks, ontbijtgranen, mayonaise, kauwgom, zuivelproducten, enz. Ook wordt titaniumdioxide gebruikt in cosmetica - hij komt in de sos zonnebrandcrème hebben "Alles wat blinkt is geen goud" - we kennen dit gezegde uit de kindertijd En in relatie tot de moderne kerk en titanium, werkt het letterlijk En het lijkt erop, wat kan de kerk en titanium gemeen hebben? En dit is wat: alle moderne koepels van kerken die met goud glinsteren, hebben in feite niets met goud te maken. In feite zijn alle koepels bedekt met titaniumnitride. Ook zijn metaalboren bedekt met titaniumnitride. Pas in 1925, hoge -zuiver titanium werd verkregen, wat het mogelijk maakte om het te bestuderen fysische en chemische eigenschappen En ze bleken fantastisch te zijn. Het bleek dat titanium, dat bijna twee keer zo licht is als ijzer, vele staalsoorten overtreft in sterkte. Ook, hoewel titanium is anderhalf keer zwaarder dan aluminium, het is zes keer sterker dan het en behoudt zijn sterkte tot 500 ° C. - vanwege zijn hoge elektrische geleidbaarheid en niet-magnetisme is titanium van groot belang in de elektrotechniek Titanium heeft een hoge weerstand tegen corrosie Vanwege zijn eigenschappen is titanium een ​​materiaal geworden voor ruimtetechnologie. In Rusland, in Verkhnyaya Salda, is er een bedrijf VSMPO-AVISMA, dat titanium produceert voor de wereldluchtvaartindustrie Van Verkhne Salda titanium maakt Boeings, Airbussen, Rolls -Ro ijsblokjes, diverse chemische apparatuur en vele andere dure rommel. U kunt echter allemaal een schop of koevoet kopen die gemaakt is van puur titanium! En het is geen grap! En zo reageert fijn gedispergeerd titaniumpoeder met atmosferische zuurstof. Dankzij zo'n kleurrijke verbranding heeft titanium toepassing gevonden in pyrotechniek. Doei!

Verhaal

De ontdekking van TiO 2 werd bijna gelijktijdig en onafhankelijk gedaan door een Engelsman W. Gregor?! en de Duitse chemicus M.G. Klaproth. W. Gregor, die de samenstelling van magnetisch ijzerhoudend zand onderzocht (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 menakenaarde oxiden zijn van hetzelfde element, waarachter de door Klaproth voorgestelde naam "titanium" bleef. Na 10 jaar vond de ontdekking van titanium voor de derde keer plaats. De Franse wetenschapper L. Vauquelin ontdekte titanium in anatase en bewees dat rutiel en anatase identieke titaniumoxiden zijn.

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

oorsprong van naam

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

In de natuur zijn

Titanium is de 10e meest voorkomende in de natuur. Het gehalte in de aardkorst is 0,57 massa%, in zeewater - 0,001 mg / l. 300 g/t in ultrabasische gesteenten, 9 kg/t in basisgesteenten, 2,3 kg/t in zure gesteenten, 4,5 kg/t in klei en schalie. In de aardkorst is titanium bijna altijd vierwaardig en komt het alleen voor in zuurstofverbindingen. Het komt niet voor in vrije vorm. Titanium heeft onder omstandigheden van verwering en neerslag een geochemische affiniteit voor Al 2 O 3 . Het is geconcentreerd in bauxieten van de verweringskorst en in zeekleisedimenten. De overdracht van titanium gebeurt in de vorm van mechanische fragmenten van mineralen en in de vorm van colloïden. Tot 30% TiO 2 op gewichtsbasis hoopt zich op in sommige kleisoorten. 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 - rutiel-ilmeniet-zirkoon.

Geboorteplaats

Titaniumafzettingen bevinden zich op het grondgebied van Zuid-Afrika, Rusland, Oekraïne, China, Japan, Australië, India, Ceylon, Brazilië, Zuid-Korea, Kazachstan. In de GOS-landen nemen de Russische Federatie (58,5%) en Oekraïne (40,2%) de leidende plaats in wat betreft onderzochte reserves aan titaniumerts. De grootste afzetting in Rusland is Yaregskoye.

Reserves en productie

In 2002 werd 90% van het gewonnen titanium gebruikt voor de productie van titaniumdioxide TiO 2 . De wereldproductie van titaandioxide bedroeg 4,5 miljoen ton per jaar. De bevestigde reserves aan titaniumdioxide (zonder Rusland) bedragen ongeveer 800 miljoen ton. Volgens de US Geological Survey, in termen van titaniumdioxide en exclusief Rusland, bedragen de reserves aan ilmenieterts 603-673 miljoen ton, en rutiel - 49, 7-52,7 miljoen ton. Dus, met het huidige productietempo, zullen 's werelds bewezen reserves van titanium (exclusief Rusland) voldoende zijn voor meer dan 150 jaar.

Rusland heeft na China de grootste titaniumreserves ter wereld. De minerale grondstofbasis van titanium in Rusland bestaat uit 20 afzettingen (waarvan 11 primaire en 9 alluviale), redelijk gelijkmatig verspreid 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%.

'S Werelds grootste titaniumproducent is het Russische bedrijf VSMPO-AVISMA.

Ontvangst

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

Het concentraat van titaanerts 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 paren titaniumtetrachloride TiCl4 worden verkregen:

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)))

TiCl4-dampen gevormd bij 850 ° C worden gereduceerd met magnesium:

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 Frey, Tom Farthing en George Chen, en de Universiteit van Cambridge waar het is gemaakt, nu aan populariteit te winnen. Dit elektrochemische proces maakt directe continue reductie van titanium uit oxide in een smeltmengsel 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-opofferende (of neutrale) anode en een kathode gemaakt van een te reduceren oxide. Wanneer een stroom door het bad wordt geleid, bereikt de temperatuur snel ~1000-1100°C, en de calciumoxidesmelt ontleedt aan de anode in zuurstof en metallisch calcium:

2 C een O → 2 C een + O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CaO\rightarrow 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 oxide herstelt:

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 calciummetaal, en het proces wordt herhaald tot de volledige transformatie van de kathode in een titaniumspons of de uitputting van calciumoxide. Calciumchloride wordt in dit proces gebruikt als een elektrolyt om elektrische geleidbaarheid aan de smelt en mobiliteit van actieve calcium- en zuurstofionen te geven. Bij gebruik van een inerte anode (bijvoorbeeld tinoxide) komt in plaats van kooldioxide moleculaire zuurstof vrij aan de anode, waardoor het milieu minder vervuilt, maar het proces wordt in dit geval minder stabiel en bovendien onder bepaalde omstandigheden , wordt de ontleding van chloride energetisch gunstiger in plaats van calciumoxide, waardoor moleculair chloor vrijkomt.

De resulterende titanium "spons" wordt omgesmolten en gezuiverd. Titanium wordt geraffineerd door de jodidemethode of door elektrolyse, waarbij Ti van TiCl4 wordt gescheiden. Om titanium ingots te verkrijgen, wordt boog-, elektronenstraal- of plasmaverwerking gebruikt.

Fysieke eigenschappen

Titanium is een licht, zilverwit metaal. Het bestaat in twee kristallijne modificaties: α-Ti met een hexagonaal dichtgepakt rooster (a=2.951 Å; c=4.679 Å; z=2; ruimtegroep C6mmc), β-Ti met kubieke lichaamsgecentreerde pakking (a=3.269 Å; z=2; ruimtegroep Im3m), overgangstemperatuur α↔β 883 °C, ΔH overgang 3,8 kJ/mol. Smeltpunt 1660 ± 20 °C, kookpunt 3260 °C, dichtheid van α-Ti en β-Ti is respectievelijk 4.505 (20 °C) en 4.32 (900 °C) g/cm³, atoomdichtheid 5.71⋅10 22 bij /cm³ [ ] . Kunststof, gelast in een inerte atmosfeer. Weerstand 0,42 µOhm m bij 20 °C

Het heeft een hoge viscositeit, tijdens het bewerken is het vatbaar voor kleven aan het snijgereedschap en daarom is het vereist om speciale coatings op het gereedschap aan te brengen, verschillende smeermiddelen.

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

Titaniumstof heeft de neiging te exploderen. Vlampunt - 400 °C. Titaniumkrullen zijn ontvlambaar.

Titanium, samen met staal, wolfraam en platina, is zeer goed bestand tegen vacuüm, wat het, samen met zijn lichtheid, veelbelovend maakt in het ontwerp van ruimtevaartuigen.

Chemische eigenschappen

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

Reageert gemakkelijk, zelfs met zwakke zuren in aanwezigheid van complexvormers, bijvoorbeeld met fluorwaterstofzuur, het interageert door de vorming van een complex anion 2−. Titanium is het meest vatbaar voor corrosie in organische media, omdat in aanwezigheid van water een dichte passieve film van oxiden en titaniumhydride wordt gevormd op het oppervlak van een titaniumproduct. De meest opvallende toename van de corrosieweerstand van titanium is merkbaar bij een toename van het watergehalte in een agressieve omgeving van 0,5 tot 8,0%, wat wordt bevestigd door elektrochemische studies van de elektrodepotentialen van titanium in oplossingen van zuren en logen in gemengd water -organische media.

Bij verhitting in lucht tot 1200°C ontsteekt Ti met een helderwitte vlam onder vorming van oxidefasen met variabele samenstelling TiO x . Hydroxide TiO(OH)2 ·xH20 slaat neer uit oplossingen van titaanzouten, door zorgvuldige calcinering waarvan oxide TiO 2 wordt verkregen. TiO(OH)2 hydroxide xH20 en TiO 2 dioxide zijn amfoteer.

Sollicitatie

In zuivere vorm en in de vorm van legeringen

• Titanium in de vorm van legeringen is het belangrijkste constructiemateriaal in de vliegtuig-, raket- en scheepsbouw.
• Het metaal wordt gebruikt in: chemische industrie (reactoren, pijpleidingen, pompen, pijpleidingfittingen), militaire industrie (kogelvrije vesten, bepantsering en brandbarrières in de luchtvaart, onderzeese rompen), industriële processen (ontziltingsinstallaties, pulp- en papierprocessen), auto-industrie , agrarische industrie, voedingsindustrie, piercingsieraden, medische industrie (prothesen, osteoprothesen), tandheelkundige en endodontische instrumenten, tandheelkundige implantaten, sportartikelen, juwelen, mobiele telefoons, lichte legeringen, enz.
• Het gieten van titanium wordt uitgevoerd in vacuümovens in grafietvormen. Vacuüm investeringsgieten wordt ook gebruikt. Vanwege technologische problemen bij artistiek gieten, wordt het in beperkte mate gebruikt. De eerste monumentale gegoten titanium sculptuur ter wereld is het monument voor Yuri Gagarin op het naar hem vernoemde plein in Moskou.
• Titanium is een legeringstoevoeging in veel gelegeerde staalsoorten en de meeste speciale legeringen [ wat?] .
• Nitinol (nikkel-titanium) is een legering met vormgeheugen die wordt gebruikt in de geneeskunde en technologie.
• Titaniumaluminiden zijn zeer goed bestand tegen oxidatie en hittebestendig, wat op zijn beurt hun gebruik in de luchtvaart- en auto-industrie als constructiemateriaal heeft bepaald.
• Titanium is een van de meest voorkomende gettermaterialen die worden gebruikt in hoogvacuümpompen.

In de vorm van verbindingen

• Wit titaandioxide (TiO 2 ) wordt gebruikt in verven (zoals titaanwit) en bij de vervaardiging van papier en plastic. Levensmiddelenadditief E171 .
• Organotitaniumverbindingen (bijvoorbeeld tetrabutoxytitanium) worden gebruikt als katalysator en verharder in de chemische en verfindustrie.
• Anorganische titaniumverbindingen worden gebruikt in de chemische, elektronische, glasvezelindustrieën als additieven of coatings.
• Titaniumcarbide, titaniumdiboride, titaniumcarbonitride zijn belangrijke componenten van superharde materialen voor metaalverwerking.
• Titaannitride wordt gebruikt voor het coaten van gereedschappen, kerkkoepels en bij de vervaardiging van kostuumjuwelen, omdat het een kleur heeft die lijkt op goud.
• Bariumtitanaat BaTiO 3, loodtitanaat PbTiO 3 en een aantal andere titanaten zijn ferro-elektriciteit.

Er zijn veel titanium legeringen met verschillende metalen. Legeringselementen worden onderverdeeld in drie groepen, afhankelijk van hun effect op de temperatuur van polymorfe transformatie: bèta-stabilisatoren, alfa-stabilisatoren en neutrale verharders. De eerste verlagen de transformatietemperatuur, de laatste verhogen deze, en de laatste hebben er geen invloed op, maar leiden tot oplossingsharding van de matrix. Voorbeelden van alfa-stabilisatoren: aluminium, zuurstof, koolstof, stikstof. Beta-stabilisatoren: molybdeen, vanadium, ijzer, chroom, nikkel. Neutrale verharders: zirkonium, tin, silicium. Bètastabilisatoren zijn op hun beurt onderverdeeld in bèta-isomorfe en bèta-eutectoidevormende.

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

Analyse van consumentenmarkten

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

Fysiologische actie

Zoals hierboven vermeld, wordt titanium ook gebruikt in de tandheelkunde. Een onderscheidend kenmerk van het gebruik van titanium ligt niet alleen in de sterkte, maar ook in het vermogen van het metaal zelf om samen te groeien met het bot, waardoor de quasi-stevigheid van de tandbasis kan worden gegarandeerd.

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 = 3,09 h), 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 Schoenberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Atomaire gewichten van de elementen 2011 (IUPAC Technisch Rapport) (Engels) // Pure and Applied Chemistry. - 2013. - Vol. 85, nee. 5 . - blz. 1047-1078. -DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Redactie: Zefirov N. S. (hoofdredacteur). Chemical Encyclopedia: in 5 volumes - Moskou: Soviet Encyclopedia, 1995. - T. 4. - S. 590-592. - 639 blz. - 20.000 exemplaren. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titanium- artikel uit de Physical Encyclopedia
4. JP Riley en Skirrow G. Chemische Oceanografie V. 1, 1965
5. Deposito: titanium.
6. Deposito: titanium.
7. Ilmeniet, rutiel, titanomagnetiet - (2006)
8. Titanium (onbepaald) . Informatie-analytisch centrum "Mineral". Ontvangen op 19 november 2010. Gearchiveerd van het origineel op 21 augustus 2011.
9. Bedrijf (VSMPO-AVISMA)
10. Koncz, St; Szanto, St.; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) blz. 368-369
11. Titanium - metaal van de toekomst (Russisch).
12. Titanium - artikel uit de Chemical Encyclopedia
13. Invloed water op procespassivering titanium - 26 februari 2015 - Chemie en chemische technologie in het leven (onbepaald) . www.chemfive.ru Ontvangen 21 oktober 2015.
14. Kunst (casting) in de XXe eeuw
15. Op de wereldmarkt titanium voor de afgelopen twee maanden gestabiliseerd (recensie)

Links

• Titanium in de populaire bibliotheek van chemische elementen

H Hij Li Zijn B C N O F nee nee mg Al Si P S