Титан

(Титан (элемент) бетінен бағытталды)

Титан (лат. Tіtanіum; ) — элементтердің периодтық жүйесінің IV тобындағы хим. элемент, атомдық нөмірі 22, атомдық массасы 47,88. Табиғатта массалық саны 46 – 50 болатын 5 тұрақты және жасанды жолмен алынған 5 радиоактивті изотоптары бар. Титанды алғаш ТіО2 түрінде ағылшындық әуесқой-минеролог У.Грегор ашқан (1790). 1795 ж. неміс химигі М.Г. Клапрот (1743 – 1817) Грегор тапқан “менакит” элементі металдың табиғи тотығы ТіО2 екендігін анықтады, ал таза күйіндегі титанды нидерландық зерттеушілер А. ван Аркел мен де Бур алды (1925). Бос күйінде кездеспейді, тек оксидтер түрінде болады.

Жай заттың сыртқы бейнесі
күміс сұр-ақ металл
Тазалығы жоғары титан кристалдарынан тұратын өзек
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөміріТитан, 22
Топ, период, блок4, 4, d
Атомдық масса
(молярлық масса)
47.867(1) м. а. б. (г/моль)
Электрондық конфигурация[Ar] 3d2 4s2
Қабықшалар бойынша электрондар2, 8, 10, 2
Атом радиусы147 пм
Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус160±8 пм
Ион радиусы(+4e)68 (+2e)94 пм
Электртерістілігі1,54 (Полинг шкаласы)
Электродты потенциал−1,63
Тотығу дәрежелері2, 8, 10, 2
Иондалу энергиясы1-ші: 658.8 кДж/моль (эВ)


2-ші: 1309.8 кДж/моль (эВ)


3-ші: 2652.5 кДж/моль (эВ)
Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фазаҚатты дене
Тығыздық (қ.ж.)4,54 г/см³
Балқу температурасы1670 °C
1943 K
Қайнау температурасы3560 K
Балқу жылуы18,8 кДж/моль
Булану жылуы422,6 кДж/моль
Молярлық жылусыйымдылық25,1 Дж/(K·моль)
Молярлық көлем10,6 см³/моль
Қаныққан бу қысымы
P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000
T (К) 1982 2171 (2403) 2692 3064 3558
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымыалтыбұрышты
тығыз оралған (α-Ti)
Тор параметрлеріa=2,951 с=4,697 (α-Ti) Å
c/a қатынас1,587
Дебай температурасы380 K
Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік(300 K) 21,9 Вт/(м·К)
Юнг модульі116 ГПа
Пуассон коэффициенті0.32
Моос қаттылығы6.0
Виккерс қаттылығы830–3420 МПа
Бринеллий қаттылығы716–2770 МПа
CAS нөмірі7440-32-6
Титан

Титан кең тараған элемент, жер қыртысындағы салмақ мөлшері 0,57%. Құрамында титаны бар 70-тен астам минералдардың ішіндегі ең маңыздылары: рутил (оның түрөзгерістері анатаз бен буркит), ильменит, титаномагнетит, перовскит, лопарит, титанит (сфен), лейкоксен.

Түсі күмістей ақ, созылғыш және берік; 882°С-тан төмен температурада кристалдық торы гексагональды тығыз жинақталған (°-Ті), одан жоғары – кубтық көлемді орталықтандырылған (°-Ті); тығызд. 4,505 г/см3 (°-Ті) және 4,32 г/см3 (°-Ті), балқу t 1668°С, қайнау t 3330°С. Титан химиялық активті ауыспалы элемент, тотығу дәрежесі +4, сирек +3, +2. 500 – 550°С-қа дейінгі температурада металл бетінде оксид қабаты пайда болатындықтан ауада, теңіз суында, ылғал хлорда, хлоридтер мен азот қышқылы ерітінділерінде, күкірт қышқылы мен сілтілердің сұйытылған ерітінділерінде коррозияға тұрақты.

Бөлме температурасында HCl, H2SO4, CCl3COOH, HCOOH, қыздырғанда оттек (400 – 500°С), азот (600°С-тан жоғары), көміртек және кремниймен (1800°С-тан жоғары) әрекеттесіп, сутек және басқа да ауа газдарын өзіне сіңіреді. Фтормен 150°С-та, хлормен 300°С-та, иодпен 550°С-та әрекеттесіп, сәйкес галогенидтерін түзеді. Бор, көміртек, селен, кремниймен әрекеттесіп, металға ұқсас қосылыстар түзеді. Титан қосылыстарының балқуы қиын, өте қатты, түстері әр түрлі болып келеді. Титанды өндірісте кентас концентраттарын хлорлап, алынған TіCl4-ті магниймен (кейде натриймен) тотықсыздандырып, титан кірмесін (губка) алады.

Оны вакуумдық доғалы пештерде балқытып, кесек металл алынады. Титан авиация, зымыран, кеме, автомобиль жасауда қолданылатын беріктігі жоғары титан құймаларын (Al, V, Mo, Mn, Cr, Sі, Fe, Sn, Zr, Nb, т.б.) дайындауға және радиоэлектроникада, тамақ, шарап, қағаз, бояу өнеркәсіптеріне қажетті аспаптар мен қондырғылар жасауда кеңінен қолданылады.

Титан табиғатта таралуы бойынша 10-шы орында. Жер қабатындағы құрамы — салмағы бойынша 0,57%, теңіз суындағы мөлшері — 0,001 мг/л[5]. Жер қыртысында титан әрдайым төрт валентті және тек оттегі қосылыстарында кездеседі. Еркін түрде кездеседі. Титанның желдену және тұндыру жағдайында Al2O3-пен геохимиялық ұқсастығы бар. Ол жел қабығының бокситтерінде және теңіз сазды шөгінділерінде шоғырланады. Титанды тасымалдау минералдардың механикалық сынықтары түрінде және коллоид түрінде жүзеге асырылады. Салмағы бойынша 30% TiO2 дейін кейбір балшық жиналады. Титан минералдары желденуге төзімді және шашылған жерлерде ірі концентрациялар құрайды. Құрамында титан бар 100 минералдар бар. Олардың ішіндегі ең маңыздысы: рутил TiO2, ильменит FeTiO3, титаномагнетит FeTiO3 + Fe3O4, перовскит CaTiO3, титанит (сфен) catisio5.