В этом реферате я расскажу о 22 химическом элементе – Титане(Ti).
До 1795 г. элемент №22 назывался «менакином». Так назвал его в 1791 г. английский химик и минеролог Уильям Грегор, открывший новый элемент в долине Менакэн на юго-западе Англии.
Спустя четыре года после открытия У. Грегора немецкий химик Мартин Клапрот обнаружил новый химический элемент в другом минерале – рутиле и в честь древних обиталей Земли (немецкая мифология) «менакин» переименовал в «титан».
В 1797 г. выяснилось, что У. Грегор и М. Клапрот открыли один и тот же элемент, и хотя У. Грегор сделал это раньше, за новым элементом утвердилось имя, данное ему М. Клапротом. Но ни Грегору, ни Клапроту не удалось получить элементарный титан. Выделенный ими белый кристаллический порошок был двуокисьютитана ТiO2. А выделить из него чистый металл долгое время не удавалось никому из химиков.
Много лет считалось, что металлический титан впервые был получен Берцелиусом в 1825 г. при восстановлении фтортитана калия металлическим натрием. Однако сегодня, сравнивая свойства титана и продукта, полученного Берцелиусом, можно утверждать, что президент Шведской академии наук ошибался, ибо чистый титан быстро растворяется в плавиковой кислоте (в отличии от многих других кислот), а металлический титан Берцелиуса успешно сопротивлялся её действию.
В действительности титан был впервые получен лишь в 1875 г. русским учёным Д.К. Кирилловым. Результаты этой работы опубликованы в его брошюре «Исследование над титаном». Но работа малоизвестного русского ученого осталась незамеченной. Ещё через 12 лет довольно чистый продукт – около 95% титана – получили соотечественники Берцелиуса, известные химики Л. Нильсон и О. Петерсон, восстанавливавшие четырёххлористый титан металлическим натрием в стальной геометрической бомбе.
В 1895 г. французский химик А. Муассан, восстанавливая двуокись титана углеродом в дуговой печи и подвергая полученный материал двукратному рафинированию, получил титан, содержавший всего 2% примесей, в основном углерода. Наконец в 1910 г. американский химик М. Хантер, усовершенствовав способ Л. Нильсона и О. Петерсона, сумел получить несколько граммов титана чистой около 99%. Именно поэтому в большинстве книг приоритет получения металлического титана приписывается Хантеру, а не Кириллову, Л.Нильсону или О.Муассану.
Однако ни Хантер, ни его современники не предсказывали титану большого будущего. Всего несколько десятых процента примесей содержалось в металле, но эти примеси делали титан хрупким, непрочным, непригодным к механической обработки. Поэтому некоторые соединения титана нашли применения раньше, чем сам металл.
Металлургия титана
... и вынужден был прекратить опыты. Образцы наиболее чистого титана удалось получить французскому химику Анри Муассану в 1885 г., который, восстанавливая диоксид титана древесным углем при высокой температуре и ... природное образование черного цвета Грегор принял за новый, неизвестный ранее минерал, а выделенный из него белый порошок за новый элемент. Минералу и элементу дали название по местности, ...
1. Химические и физические свойства
Титан – элемент серебристо-белого цвета, с выраженным блеском. В бликах металла можно разглядеть и розовый, и синий, и красный. Переливаться всеми цветами радуги – характерная особенность 22-го элемента таблицы Менделеева.
Его лучение всегда ярко, ведь титан устойчив к коррозии. От нее материал защищен оксидной пленкой, но при измельчении в порошок, а также в тонкой стружке или проволоке титан самовоспламеняем. Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки — 400 °C. Титановая стружка пожароопасна. Она формируется на поверхности при стандартных температурах.
В итоге, коррозия металлу не страшна ни на воздухе, ни в воде, ни в большинстве агрессивных сред, например, смесь концентрированных азотной и соляной кислот.
Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF, H3PO4 и концентрированной H2SO4).
Титан устойчив к влажному хлору и водным растворам хлора.
Легко реагирует даже со слабыми кислотами в присутствии комплексообразователей, например, с плавиковой кислотой HF он взаимодействует благодаря образованию комплексного аниона [TiF6]*2−. Титан наиболее подвержен коррозии в органических средах, так как в присутствии воды на поверхности титанового изделия образуется плотная пассивная пленка из оксидов и гидрида титана. Наиболее заметное повышение коррозионной стойкости титана заметно при повышении содержания воды в агрессивной среде с 0,5 до 8,0 %, что подтверждается электрохимическими исследованиями электродных потенциалов титана в растворах кислот и щелочей в смешанных водно-органических средах.
При нагревании на воздухе до 1200 °C титан (Ti) загорается ярким белым пламенем с образованием оксидных фаз переменного состава TiOx. Из растворов солей титана осаждается гидроксид TiO(OH)2·xH2O, осторожным прокаливанием которого получают оксид TiO2. Гидроксид TiO(OH)2·xH2O и диоксид TiO2 амфотерны.
TiO2 взаимодействует с серной кислотой при длительном кипячении. При сплавлении с содой Na2CO3 или поташом K2CO3 оксид TiO2 образует титанаты:
При нагревании Ti взаимодействует с галогенами (например, с хлором — при 550 °C).
Тетрахлорид титана TiCl4 при обычных условиях — бесцветная жидкость, сильно дымящая на воздухе, что объясняется гидролизом TiCl4, содержащимися в воздухе парами воды и образованием мельчайших капелек HCl и взвеси гидроксида титана.
Восстановлением TiCl4 водородом, алюминием, кремнием, другими сильными восстановителями, получен трихлорид и дихлорид титана TiCl3 и TiCl2 — твёрдые вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами. Ti взаимодействует с Br2 и I2.
С азотом N2 выше 400 °C титан образует нитрид TiN. Титан — единственный элемент, который горит в атмосфере азота.
При взаимодействии титана с углеродом образуется карбид титана TiC.
Реферат по химии воздух смесь газов
... пыли. Кроме перечисленных газов воздух постоянно содержат следы (т.е. ничтожные количества) озона, водорода, метана, аммиака, оксидов азота и угарного газа. По мере совершенствования ... стадией получения кондиционированного воздуха, который, помимо чистоты, характеризуется постоянными температурой и влажностью. Кондиционирование воздуха важно для некоторых отраслей промышленности, а также картинных ...
При нагревании Ti поглощает H2 с образованием соединения переменного состава TiH2. При нагревании эти гидриды разлагаются с выделением H2.
Также Титан образует сплавы со многими металлами.
2. Получение титана
Цена тормозит производство и потребление, титана. Собственно, высокая стоимость – не врожденный порок титана. В земной коре его много – 0,63%. Минералы, содержащие титан находятся повсеместно(В России месторождения титановых руд находятся на Урале, а крупнейший производитель Верхне-Салдинское ПО).
Среди конструкционных металлов титан по распространенности занимает четвертое место, уступая лишь алюминию, железу и магнию. Высокая цена титана – следствие сложности извлечения его из руд и применение вакуумного оборудования при переплавке. При промышленном получении титана руду или концентрат переводят в диоксид титана, который затем хлорируют. Однако даже при 800-1000°С хлорирование протекает медленно. С достаточной для практических целей скоростью оно происходит в присутствии углерода, связывающего кислород в основном в CO2:
TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO2
Хлоридтитана (IV) восстанавливают магнием
TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2
А образующуюся смесь подвергают нагреванию в вакууме. При этом магний и его хлорид испаряются и осаждаются в конденсаторе. Остаток — губчатый титан-переплавляют, получая компактный ковкий металл. Для очистки от кислорода, углерода и других вредных примесей восстановление титана проводят в герметичной аппаратуре в атмосфере аргона, а очистку и переплавку в глубоком вакууме.
Для получения титана высокой чистоты применяют иодидный метод, предложенный еще в1925 году. Суть этой технологии, в деталях разработана в 30-х гг. немецким химиком Вильгельмом Кроллем, и заключается в следующем: черновой металл, загрязненный примесями, нагретый до 100-200° С, взаимодействуя с йодом, образует четырехйодистый титан. Дальнейшее нагревание йодида до температуры примерно 1300–1500° С приводит к его разложению на титан и йод. Причем парообразный йод соединяется снова с черновым металлом, а титан осаждается на раскаленной поверхности затравки из титана же. Примеси, находящиеся в черновом металле, взаимодействуют с йодом и не попадают на раскаленный чистый титан.
Ti(загрязненный)+2I2(газ)®100-200°С®TiI4(газ)®1300-1500°С®Ti(чистый)+2I2(газ)
3. Применение титана
Использование металлического титана во многих отраслях промышленности обусловлено тем, что его прочность примерно равна прочности стали при том, что он на 45 % легче. Титан на 60 % тяжелее алюминия, но прочнее его примерно вдвое.
Титан в виде сплавов является важнейшим конструкционным материалом в авиастроении, ракетостроении и кораблестроении.
Металл применяется в химической промышленности (реакторы, трубопроводы, насосы, трубопроводная арматура), военной промышленности (бронежилеты, броня и противопожарные перегородки в авиации, корпуса подводных лодок), промышленных процессах (опреснительных установках, процессах целлюлозы и бумаги), автомобильной промышленности, сельскохозяйственной промышленности, пищевой промышленности, спортивных товарах, ювелирных изделиях, мобильных телефонах, лёгких сплавах и т. д.
Титан является физиологически инертным, благодаря чему применяется в медицине (протезы, остеопротезы, зубные имплантаты), в стоматологических и эндодонтических инструментах, украшениях для пирсинга.
По химии Металлы читать бесплатно. Сообщение о металле
... в 1 грамм и легко делится на части. Интересный факт о металле: по состоянию на 2014 год во всем мире ... препятствующий дальнейшему образованию ржавчины. Другие любопытные факты Невероятно прочный титан, на удивление, находит свое наивысшее признание не ... золота». Оно не соответствует действительности. Тем не менее данное утверждение произрастает на почве благотворных, целебных, очистительных свойств ...
Титановое литьё выполняют в вакуумных печах в графитовые формы. Также используется вакуумное литьё по выплавляемым моделям. Из-за технологических трудностей в художественном литье используется ограниченно. Первой в мировой практике монументальной литой скульптурой из титана является памятник Юрию Гагарину на площади его имени в Москве.
Титан является легирующей добавкой во многих легированных сталях и большинстве спецсплавов (нитинол, применяемый в медицине; алюминиды, используемые в авиации, автомобилестроении).
Существует множество титановых сплавов с различными металлами. Легирующие элементы разделяют на три группы, в зависимости от их влияния на температуру полиморфного превращения: на бета-стабилизаторы, альфа-стабилизаторы и нейтральные упрочнители. Первые понижают температуру превращения, вторые повышают, третьи не влияют на неё, но приводят к растворному упрочнению матрицы. Примеры альфа-стабилизаторов: алюминий, кислород, углерод, азот. Бета-стабилизаторы: молибден, ванадий, железо, хром, никель. Нейтральные упрочнители: цирконий, олово, кремний.
В 1980-х годах около 60-65 % добываемого в мире титана использовалось в строительстве летательных аппаратов и ракет, 15% — в химическом машиностроении, 10% — в энергетике, 8% — в строительстве судов и для опреснителей воды.
Заключение
Значение металлов в человеческом обществе всё более возрастает. Переворот в технике происходит с интенсивным развитием алюминиевой и магниевой промышленности. В последние десятилетия человечество получило в своё распоряжение группы редких металлов. И вот уже в наши дни, в самые последние годы на авансцену истории «поднимается» новый промышленный металл – титан.
Титан, с большим правом, можно назвать металлом нашего века, точнее – второй его половины, так как этот новый конструкционный материал впервые стали производить и использовать только в пятидесятые годы. Впрочем, титан так и называют: «металл 20 века». И как много значений у слова «титан», так много эпитетов и наименований у самого металла. «Вечный», «парадоксальный», «металл сверхзвуковых скоростей, «металл будущего», «дитя войны» – вот только некоторые из них.
Титан называют металлом будущего. Это, конечно, правильно. В будущем появятся новые области применения замечательного материала, люди создадут сплавы с ещё более удивительными свойствами. Но ведь будущее начинается сегодня, будущее и настоящее не отдельны непроходимой границей.
Титан уже давно стал материалом современности – ценным, важным и необходимым. Больше того, широкое, повсеместное его применение как раз позволит скорее приблизить то светлое и прекрасное будущее, о котором мы все мечтаем.
Список использованных источников
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/metall-titan/
1. Бердоносов С. С. Титан // Физическая энциклопедия : / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. С. 116.
2. Раков И. Э. Титан // Химическая энциклопедия: / Гл. ред. Зефиров Н. С. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. С. 590-592.
3. Н.Л.Глинка Общая химия: Учебное пособие для вузов.–24-е изд.–Л.: Химия,1985.–704 с.
Алюминий магний и титан металлы будущего
... чистым магнием механическими свойствами и коррозионной стойкостью, что значительно расширяет область применения магния. Используются сплавы магния с алюминием , цинком , марганцем, бериллием, титаном, редкоземельными элементами. Добавка к магнию небольших количеств этих металлов резко ...
4. Б.А.Колачев, В.И. Елагин, В.А. Ливанов. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. Учебник для вузов. М.: «МИСИС», 1999.–220 с.
5. И.В. Петрянова-Соколова. Популярная библиотека химических элементов. Издание 3-е. М.: Наука, 1983.– С.285
