Титан. Физические свойства титана

1. Титан

ТИТАН
Кудермаева Ольга 9 «Б»

2.

Титан — химический
элемент с атомным номером 22.
Принадлежит к 4-й группе периодической таблицы химических
элементов, находится в четвёртом периоде таблицы.
Обозначается символом Ti.
Простое вещество титан — лёгкий
прочный металл
серебристо-белого цвета
Название металла происходит от
греческого слова «chroma», что в
переводе означает краска.
Самый твердый металл в мире это титан.

3. Открытие титана

Относительно чистый титан из-за сложности очистки был
получен только в 1825 году шведским химиком Якобом
Берцелиусом. Предложенное Клапротом название «титан» в честь
титанов, персонажей древнегреческой мифологии, позже и
утвердилось за этим элементом. И лишь в 1925 году голландские
учёные ван Аркель и де Бур получили титан высокой степени
чистоты – 99,9 %. Хотя на самом деле чистый титан был впервые
получен в 1875 г. русским ученым Д.К. Кирилловым. Результаты его
опытов были опубликованы в статье «Исследования над титаном».
Но работа малоизвестного российского химика осталась
незамеченной.
ван Аркель
де Бур

4. Физические свойства титана

Титан — легкий серебристо-белый металл, тугоплавкий, в
обычных условиях отличается высокой прочностью и
вязкостью. Поддается различным видам обработки.
Температура плавления 1671 °C, температура кипения 3260
°C, плотность Ti равна 4,54 г/см³ (при н.у.).
Брусок кристаллического титана
(чистота 99,995 %, вес ≈283 г,
длина ≈14 см, диаметр ≈25 мм),
изготовленный на заводе
«Уралредмет» иодидным
методом ван Аркеля и де Бура

5. Химические свойства титана

Чистый титан — химически активный переходный элемент, в
соединениях имеет степень окисления +4, реже +3, +2. До 500-550°С
титан коррозионно устойчив, что объясняется наличием на его
поверхности тонкой, но прочной плёнки оксидов.
При измельчении в порошок горит на воздухе.
С кислородом взаимодействует при температурах выше 600°С с
образованием оксида TiO2.
Устойчив к действию разбавленных неорганических кислот,
щелочей, галогенов (кроме HF, H3PO4 и концентрированной
H3SO4).
Титан обладает способностью поглощать водород, азот и другие
газы, образуя соответственно гидриды, нитриды и т.д.
При взаимодействии с бором, углеродом, селеном, кремнием титан
образует
металлоподобные
соединения,
отличающиеся
тугоплавкостью и высокой твёрдостью.

6. Получение титана

Процесс получения титана протекает в несколько стадий:
Руду и концентрат титана переводят в диоксид титана TiO2,
который хлорируют в присутствии углерода с целью
повышения скорости реакции.
Восстанавливают хлорид титана магнием:TiCl4+ 2Mg =
2MgCl2+ Ti,
Смесь нагревают в вакууме. При этом магний и хлорид
магния испаряются и осаждаются в конденсаторе, а
оставшийся губчатый титан переплавляют.

7. Производство титана

Промышленное производство титана началось с 1948
года. Сначала в США. Затем в Англии, Японии, а с 1954
года в СССР работают предприятия, выпускающие титан
и его сплавы:
Рутил – самая устойчивая модификация, представляет
собой минерал синеватого, буровато-желтого,
красного цвета.
Анатаз – довольно редкий минерал, при температуре
в 800–900 С переходит в рутил.
Брукит – кристалл ромбической системы, при 650 С
необратимо переходит в рутил с уменьшением объема.
Нитинол (никель-титан) — сплав, обладающий
памятью формы, применяемый в медицине и технике.

8. Месторождения

Крупные коренные месторождения титана находятся на
территории ЮАР, России, Украины, Канады, США, Китая,
Норвегии, Швеции, Египта, Австралии, Индии, Южной Кореи,
Казахстана;
Россыпные месторождения имеются в Бразилии, Индии, США,
Сьерра-Леоне, Австралии.
В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам
титановых руд занимает РФ (58,5 %) и Украина (40,2 %).
Крупнейшее месторождение в России — Ярегское.

9. Применение

Металл применяется в химической промышленности
(реакторы, трубопроводы, высоковакуумные 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.

10.

11. Применение

Титан является физиологически инертным, благодаря
чему применяется в медицине (протезы,
остеопротезы, зубные имплантаты), в
стоматологических и эндодонтических инструментах,
украшениях для пирсинга.
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.

12.

Первой в мировой практике монументальной литой скульптурой из
титана является памятник Юрию Гагарину на площади его имени в
Москве.

13. Интересные факты

Крупнейший производитель самого твердого металла в мире является
российское предприятие «ВСМПО-Ависма», которое удовлетворяет
треть мировых потребностей в этом металле.
Общее количество мирового запаса титанов насчитывает более 700
миллионов тонн. Если темпы добычи останутся прежними, титана
хватит еще на 150-160 лет.
Механическая плотность металла в 6 раз больше, чем у алюминия, в 2
раза выше, чем у железа. Он может соединиться с кислородом,
водородом, азотом. В паре с углеродом металл образует невероятно
твердые карбиды.
Теплопроводность титана в 4 раза меньше, чем у железа, и в 13 раз - чем
у алюминия.
Титан активно используют в военной сфере, медицине, ювелирном деле.
Ему дали неофициальное название «металл будущего». Многие говорят,
что он помогает превратить мечту в реальность. Сегодня основным
потребителем титановых изделий является авиастроение. Конструкция
современного летательного аппарата может содержать до 20 тонн
титанового сплава.

14. Интересные факты

Титан имеет небольшую плотность, что важно в судостроительной сфере.
Изделия из титана легкие, а значит, снижается вес корабля, увеличивается его
маневренность, скорость, дальность хода. Если корпус корабля обшить
титаном, его не нужно будет красить много лет - титан не ржавеет в морской
воде (коррозийная стойкость). Чаще всего этот металл в судостроении
используют для изготовления турбинных двигателей, паровых котлов,
конденсаторных труб.
Этот металл очень востребован в медицинской отрасли. Из титана делают
большинство хирургических инструментов - легких и удобных. Титан
превосходно «сочетается» с организмом человека. Медики назвали этот
процесс «настоящее родство». Конструкции из титана безопасны для мышц и
костей, редко вызывают аллергическую реакцию, не разрушаются под
воздействием жидкости в организме. Протезы из титана стойкие,
выдерживают огромные физические нагрузки.
Титан немагнитный и не очень хорош при проведении тепла или
электричества.
Даже в больших дозах титан остается нетоксичным и не имеет никакой
естественной роли внутри человеческого организма, обычно проходя через
него, не будучи поглощенным.

15. Спасибо за внимание