Właściwości chemiczne i fizyczne tytanu

Tytan jest mocnym metalem stosowanym w ludzkich implantach, samolotach i wielu innych produktach. Oto fakty dotyczące tego przydatnego elementu:

• Liczba atomowa tytanu: 22
• Symbol: Ti
• Masa atomowa: 47.88
• Odkrycie: William Gregor 1791 (Anglia)
• Konfiguracja elektronów: [Ar] 4s² 3d²
• Pochodzenie słowa: Łacińscy tytani: w mitologii pierwsi synowie Ziemi

Istnieje 26 znanych izotopów tytanu od Ti-38 do Ti-63. Tytan ma pięć stabilnych izotopów o masach atomowych 46–50. Najliczniejszym izotopem jest Ti-48, który stanowi 73,8% całego naturalnego tytanu.

Tytan ma temperatura topnienia 1660 +/- 10 ° C, temperatura wrzenia 3287 ° C, ciężar właściwy 4,54, z wartościowość z 2, 3 lub 4. Czysty tytan jest lśniącym białym metalem o niskiej gęstości, wysokiej wytrzymałości i wysokiej odporności na korozję. Jest odporny na rozcieńczony siarkowy i kwasy solne, wilgotny gazowy chlor, większość kwasów organicznych i roztwory chlorków. Tytan jest plastyczny tylko wtedy, gdy jest wolny od tlenu. Tytan pali się w powietrzu i jest jedynym pierwiastkiem, który pali się w azocie.

Tytan jest dimorficzny, z sześciokątną postacią powoli zmieniającą się w sześcienną formę b około 880 ° C. Metal łączy się z tlenem w czerwonych temperaturach ciepła i z chlorem w 550 ° C. Tytan jest tak wytrzymały jak stal, ale jest o 45% lżejszy. Metal jest o 60% cięższy niż aluminium, ale jest dwa razy mocniejszy.

Metal tytanowy jest uważany za fizjologicznie obojętny. Czysty dwutlenek tytanu jest dość klarowny, z wyjątkowo wysokim współczynnikiem załamania światła i dyspersją optyczną wyższą niż diament. Naturalny tytan staje się wysoce radioaktywny po bombardowaniu deuteronami.

Tytan jest ważny do tworzenia stopów z aluminium, molibdenem, żelazem, manganem i innymi metalami. Stopy tytanu są stosowane w sytuacjach, w których wymagana jest lekka wytrzymałość i odporność na ekstremalne temperatury (np. W przemyśle lotniczym). Tytan może być stosowany w instalacjach odsalania. Metal jest często stosowany w komponentach, które muszą być narażone na działanie wody morskiej. Anodę tytanową pokrytą platyną można zastosować w celu zapewnienia katodowej ochrony przed korozją wody morskiej.

Ponieważ tytan metal jest obojętny w organizmie, ma on zastosowanie chirurgiczne. Dwutlenek tytanu jest wykorzystywany do tworzenia kamieni szlachetnych, chociaż powstały kamień jest stosunkowo miękki. Asterizm szafirowych gwiazd i rubinów jest wynikiem obecności TiO₂. Dwutlenek tytanu jest stosowany w farbach domowych i artystycznych. Farba jest trwała i zapewnia dobre krycie. Jest doskonałym odbłyśnikiem promieniowania podczerwonego. Farba jest również stosowana w obserwatoriach słonecznych.

Największe wykorzystanie tego pierwiastka stanowią pigmenty tlenku tytanu. Tlenek tytanu jest stosowany w niektórych kosmetykach do rozpraszania światła. Czterochlorek tytanu jest stosowany do iryzowania szkła. Ponieważ związek silnie paruje w powietrzu, stosuje się go również do produkcji zasłon dymnych.

Tytan jest na 9. miejscu bogaty element w skorupie ziemskiej. Prawie zawsze występuje w skałach magmowych. Występuje w rutylu, ilmenicie, sferze oraz wielu rudach żelaza i tytanianach. Tytan znajduje się w popiołach węgla, roślinach i ludzkim ciele. Tytan znajduje się w słońcu i meteorytach. Skały z misji Apollo 17 na Księżyc zawierały do ​​12,1% TiO₂. Skały z wcześniejszych misji wykazały niższy procent dwutlenku tytanu. Pasma tlenku tytanu widoczne są w widmach gwiazd typu M. W 1946 r. Kroll wykazał, że tytan może być produkowany na rynku poprzez redukcję czterochlorku tytanu magnezem.

• Klasyfikacja elementu:Metal przejściowy
• Gęstość (g / cm3): 4.54
• Temperatura topnienia (K): 1933
• Temperatura wrzenia (K): 3560
• Wygląd: Błyszczący, ciemnoszary metal
• Promień atomowy (po południu): 147
• Objętość atomowa (cm3 / mol): 10.6
• Promień kowalencyjny (po południu): 132
• Promień jonowy: 68 (+ 4e) 94 (+ 2e)
• Ciepło właściwe (@ 20 ° C J / g mol): 0.523
• Fusion Heat (kJ / mol): 18.8
• Ciepło parowania (kJ / mol): 422.6
• Debye Temperatura (K): 380.00
• Pauling Negative Number: 1.54
• Pierwsza energia jonizująca (kJ / mol): 657.8
• Stany utleniania: 4, 3
• Struktura kratowa: 1.588
• Stała kratowa (Å): 2.950
• Numer rejestru CAS: 7440-32-6

• Tytan został odkryty w czarnym piasku znanym jako ilmenit. Ilmenit to mieszanina tlenków żelaza i tlenków tytanu.
• William Gregor był proboszczem parafii Mannacan, kiedy odkrył tytan. Nazwał swój nowy metal „manakkanitem”.
• Niemiecki chemik Martin Klaproth odkrył nowy metal Gregora i nazwał go tytanem po Tytanach, greckich mitologicznych istotach Ziemi. Nazwa „tytan” była preferowana i ostatecznie przyjęta przez innych chemików, ale uznano Gregora za oryginalnego odkrywcę.
• Czysty tytan metal został wyizolowany dopiero w 1910 roku przez Matthew Huntera - 119 lat po jego odkryciu.
• Około 95% całego tytanu jest wykorzystywane do produkcji dwutlenku tytanu, TiO₂. Dwutlenek tytanu jest niezwykle jasnym białym pigmentem stosowanym w farbach, tworzywach sztucznych, pastach do zębów i papierze.
• Tytan jest stosowany w procedurach medycznych, ponieważ jest nietoksyczny i niereaktywny w organizmie.

• Los Alamos National Laboratory (2001)
• Crescent Chemical Company (2001)
• Lange's Handbook of Chemistry (1952)
• CRC Handbook of Chemistry & Physics (wydanie 18.)
• Baza danych ENSDF Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (paź 2010)