Titanium Proprietăți chimice și fizice

Titanul este un metal puternic folosit în implanturi umane, aeronave și multe alte produse. Iată fapte despre acest element util:

Fapte de bază

• Număr atomic de titan: 22
• Simbol: Ti
• Greutate atomica: 47.88
• Descoperire: William Gregor 1791 (Anglia)
• Configuratie electronica: [Ar] 4s² 3d²
• Originea cuvântului: Titane latine: în mitologie, primii fii ai Pământului

izotopi

Există 26 de izotopi de titan cunoscuți, variind de la Ti-38 la Ti-63. Titanul are cinci izotopi stabili cu mase atomice 46-50. Cel mai abundent izotop este Ti-48, reprezentând 73,8% din tot titanul natural.

Proprietăți

Titanul are un punct de topire de 1660 +/- 10 ° C, punct de fierbere de 3287 ° C, cu o greutate specifică de 4,54, cu o valență de 2, 3 sau 4. și rezistență mare la coroziune. Este rezistent la acizi sulfurici și clorhidrici diluați, gaz clor umed, majoritatea acizilor organici și soluții de clorură. Titanul este numai ductil atunci când este lipsit de oxigen. Titanul arde în aer și este singurul element care arde în azot.

Titanul este dimorf, cu forma hexagonală care se schimbă lent la forma cubică b în jurul valorii de 880 ° C. Metalul se combină cu oxigenul la temperaturi de căldură roșie și cu clor la 550 ° C. Titanul este la fel de puternic ca oțelul, dar este cu 45% mai ușor. Metalul este cu 60% mai greu decât aluminiul, dar este de două ori mai puternic.

Titanul metal este considerat a fi inert fiziologic. Dioxidul de titan pur este rezonabil clar, cu un indice de refracție extrem de ridicat și o dispersie optică mai mare decât cea a unui diamant. Titanul natural devine foarte radioactiv la bombardarea cu deuteroni.

utilizări

Titanul este important pentru alierea cu aluminiu, molibden, fier, mangan și alte metale. Aliajele de titan sunt utilizate în situații în care este necesară rezistența ușoară și capacitatea de a rezista la temperaturi extreme (de exemplu, aplicații aerospațiale). Titanul poate fi utilizat în instalațiile de desalinizare. Metalul este frecvent utilizat pentru componente care trebuie expuse la apa de mare. Un anod de titan acoperit cu platină poate fi utilizat pentru a asigura protecția împotriva coroziunii catodice împotriva apei de mare.

Deoarece este inert în corp, metalul din titan are aplicații chirurgicale. Dioxidul de titan este folosit pentru a realiza pietre pretioase artificiale, deși piatra rezultată este relativ moale. Asterismul safirilor și rubinelor stelare este rezultatul prezenței TiO₂. Dioxidul de titan este utilizat în vopseaua de casă și în pictura artistului. Vopseaua este permanentă și oferă o acoperire bună. Este un excelent reflector al radiațiilor infraroșii. Vopseaua este folosită și în observatoarele solare.

Pigmenții de oxid de titan reprezintă cea mai mare utilizare a elementului. Oxidul de titan este utilizat în unele produse cosmetice pentru a dispersa lumina. Tetraclorura de titan este folosită pentru iridarea sticlei. Deoarece compusul fumează puternic în aer, este de asemenea utilizat pentru a produce ecrane de fum.

surse

Titanul este al 9-lea cel mai abundent element din scoarța terestră. Se găsește aproape întotdeauna în rocile igiene. Apare în rutil, ilmenit, sferă și multe minereuri de fier și titanate. Titanul se găsește în cenușa de cărbune, plante și în corpul uman. Titanul se găsește la soare și la meteoriți. Rocile din misiunea Apollo 17 pe lună conțineau până la 12,1% TiO₂. Rocile din misiunile anterioare au arătat procente mai mici de dioxid de titan. Benzi de oxid de titan sunt văzute în spectre de stele de tip M. În 1946, Kroll a arătat că titanul poate fi produs comercial prin reducerea tetraclorurii de titan cu magneziu.

Date fizice

• Clasificarea elementelor: Metal de tranziție
• Densitatea (g / cc): 4,54
• Punctul de topire (K): 1933
• Punctul de fierbere (K): 3560
• Aspect: Metal lucios, gri-închis
• Raza atomică (pm): 147
• Volumul atomic (cc / mol): 10.6
• Raza covalentă (pm): 132
• Radius ionic: 68 (+ 4e) 94 (+ 2e)
• Căldură specifică (@ 20 ° C J / g mol): 0.523
• Căldură de fuziune (kJ / mol): 18.8
• Căldură de evaporare (kJ / mol): 422.6
• Temperatura Debye (K): 380.00
• Numărul negativ al Pauling: 1,54
• Prima energie ionizantă (kJ / mol): 657.8
• Statele de oxidare: 4, 3
• Structura grilelor: 1.588
• Constanta de rețea (Å): 2.950
• Număr de înregistrare CAS: 7440-32-6

Trivia

• Titanul a fost descoperit într-un nisip negru cunoscut sub numele de ilmenit. Ilmenitul este un amestec de oxizi de fier și oxizi de titan.
• William Gregor a fost pastorul parohiei Mannacan când a descoperit titanul. El a numit noul său „manaccanit” de metal.
• Chimistul german Martin Klaproth a redescoperit noul metal al lui Gregor și l-a numit titan după titani, ființe mitologice grecești ale Pământului. Numele „titan” a fost preferat și adoptat în cele din urmă de alți chimiști, dar l-au recunoscut pe Gregor ca descoperitorul inițial.
• Metalul pur din titan nu a fost izolat până în 1910 de Matthew Hunter - la 119 ani de la descoperirea sa.
• Aproximativ 95% din tot titanul este utilizat la producerea de dioxid de titan, TiO₂. Dioxidul de titan este un pigment alb extrem de strălucitor folosit în vopsele, materiale plastice, pastă de dinți și hârtie.
• Titanul este utilizat în procedurile medicale, deoarece este non-toxic și non-reactiv în organism.

Referințe

• Laboratorul Național Los Alamos (2001)
• Crescent Chemical Company (2001)
• Lange's Handbook of Chemistry (1952)
• Manual CRC de Chimie și Fizică (Ediția a 18-a)
• Baza de date a Agenției Internaționale pentru Energie Atomică ENSDF (oct. 2010)