Титан — элемент побочной подгруппы четвертой группы, четвертого периода таблицы Менделеева, атомный номер — 22, обозначается символом Ti. Является девятым по распространенности элемент земной коры. Встречается в основном в минералах рутените (TiO 2) и ильмените (FeTiO 3). Около 0,57% земной коры состоит из титана.
- Внешний вид элемента — легкий металл серебристого оттенка.
- Температура плавления – 1933 К.
- Температура кипения – 3560 К.
- Структура решетки — гексагональная.
Титан достаточно вязкий металл и склонен к налипанию на режущий предмет, поэтому при работе с ним нужны специальные смазки. Обладает пластичностью, может свариваться в инертной среде, коррозионностоек (за исключением щелочной среды).
Внимание! Пыль титана может взрываться, а титановая стружка пожароопасна! 400 градусов С — температура вспышки!
История открытия титана
Открытие произошло практически одновременно у двух ученых. Английский ученый У. Грегор и химик из Германии М. Г. Клапрот независимо друг от друга выделили титан. Грегор исследовал магнитный железный песок и смог выделить оксид еще неизвестного металла, а Клапрот нашел его в рутиле. Лишь спустя два года ученые выяснили, что нашли одно и то же вещество. Но самое интересное, что титан был «открыт» и в третий раз французским ученым Вокленом в анатазе.
В 1825 году Берцелиус смог получить первый металлический титан. Но лишь в 1925 году был получен образец чистого металла с помощью термического разложения паров иодида титана.
Наверное, нетрудно догадаться в честь кого получил свое название данный элемент? Верно, так звали персонажей мифологии Древней Греции – титанов, детей Геры.
Месторождения
Есть ряд стран, где концентрируются месторождения титана: Россия, Япония, Австралия, Индия, Бразилия и др.
Наша страна после Китая обладает вторыми в мире запасами титана. Без учета России и учитывая нынешний темп добычи разведанных месторождений, его хватит где-то на 150 лет.
Применение
Титан — твердый и легкий металл. Он тверже стали и вдвое тверже алюминия. Но он на 45% легче стали и на 60% тяжелее алюминия. Титан плохо поддается коррозии в морской воде и поэтому используется для гребных винтов и других деталей, контактирующих с водой.
Поскольку титан не вступает в реакцию в организме человека, его используют для протезирования тазобедренных суставов, костных материалов или кардиостимуляторов, которые не нужно заменять в течение длительного времени. К сожалению, данное применение ограничено чрезвычайно высокой стоимостью самого материала.
Оксид титана (TiO 2) используется как белый пигмент при производстве красок, пластмасс, бумаги, волокон и косметики. Однако большая часть производимого металла используется для изготовления авиационных двигателей и корпусов, поскольку он имеет отличное соотношение прочности и веса. Также титан добавляется в сплавы, например, при производстве нержавеющей стали. Карбид титана используется для изготовления режущих инструментов, тогда как хлорид титана используется в качестве катализатора и сырья для искусственного тумана и пигментов из диоксида титана.
Получение
Как правило, для производства титана служит его диоксид с примесями. Например, рутиловый концентрат, полученный при обогащении титановых руд, но его запасы ограничены и поэтому применяют синтетический рутил из ильменитовых концентратов. С помощью пирометаллургического способа концентрат титановых руд подвергают обработке, и, полученную титановую «губку», переплавляют и подвергают очищению.
Применяя иодидный способ или электролиз титан рафинируют, а чтобы получить титановые слитки применяют электроннолучевую, дуговую или плазменную переработки.
Влияние титана на здоровье
Элементарный титан и диоксид титана имеют низкий уровень токсичности. У лабораторных животных (крыс), подвергшихся воздействию и вдыханию титановой пыли, были повреждены легкие, в результате чего образовались отложения насыщенного темного цвета.
Вдыхание пыли может вызвать кашель, боль и спазмы в груди, а также привести к проблемам с дыханием. Попадание на кожу или в глаза может вызвать местное воспаление.
Канцерогенность
Международное агентство по изучению рака (IARC) отнесло диоксид титана к 3 группе (соединение не может быть идентифицировано как канцерогенное).
Воздействие титана на окружающую среду
Титан не оказывает негативного воздействия на окружающую среду.
Титан (Ti) и вода
Морская вода содержит 1 часть на миллиард титана с концентрацией фитопланктона около 30 частей на миллион (в пересчете на сухое вещество). С другой стороны, речная вода обычно содержит всего около 3 частей на миллиард.
Как и в каких соединениях титан реагирует с водой?
Металлический титан имеет оксидный слой на своей поверхности, который защищает его от реакций с окружающей средой. Если он повреждается, то очень быстро восстанавливается. Это происходит не только в воздухе, но и в воде. Некоторые соединения титана, такие как хлорид титана, гидролизуются в воде.
Растворимость титана и / или его соединений в воде
Сам титан защищен оксидным слоем и поэтому не растворяется в воде. Соединения титана также обычно плохо растворимы в воде или, как карбид титана и диоксид титана, полностью нерастворимы.
Как титан может попасть в воду?
Титан входит в состав различных горных пород, таких как рутил, анатаз, ильменит, титанит и брукит, и поэтому его также можно найти в почве. Однако диоксид титана и другие соединения титана являются одними из самых стабильных компонентов почвы, поэтому, несмотря на возможные процессы выветривания, лишь небольшая часть может попадать в воду.
