Элементы IV группы, побочной подгруппы периодической системы Менделеева

1.

Элементы IV группы, побочной
подгруппы периодической системы
Менделеева
Выполнил: Неупокоев Алексей Алексеевич

2.

Побочную подгруппу IV группы периодической системы Д.И.
Менделеева образуют четыре элемента – титан, цирконий, гафний,
резерфордий.

3. Строение атома

Титан (Ti) - элемент побочной подгруппы четвёртой группы, четвёртого периода
периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с порядковым номером 22.
Как и у многих других d-элементов, в атоме титана Тi подвижными являются не только
электроны наружного энергетического уровня, но и два электрона d-подуровня. Поэтому титан
в соединениях проявляет степени окисления + 2 и +4 (реже +3).Титан обладает переменной
валентностью и обычно встречается в 2-х, 3-х и 4-х валентном состояниях.

4. Нахождение в природе

Титан находится на 10-м месте по
распространённости в природе.
Содержание в земной коре 0,57
% по массе, в морской воде 0,001
мг/л.
В ультраосновных породах 300
г/т, в основных — 9 кг/т, в кислых
2,3 кг/т, в глинах и сланцах 4,5
кг/т.
В земной коре титан почти всегда
четырёхвалентен и присутствует
только в кислородных
соединениях.
В свободном виде не
встречается.

5. Нахождение в природе

Важнейшими минералами, содержащими титан, являются:
титаномагнетиты FeTiO3 *nFe3O4, ильменит FeTiO3, рутил TiO2.
Титановые руды распространены относительно широко, но
содержание в них титана небольшое.

6. Физические свойства

Титан серебристо - белый металл. Сравнительно
легкий, немного тяжелее алюминия, но примерно в
три раза прочнее его. Тугоплавкий (1665°С). В
обычных условиях отличается высокой прочностью и
вязкостью. Поддается различным видам обработки.

7. Химические свойства

• Благодаря образованию на поверхности металла
плотной защитной оксидной пленки он обладает
исключительно высокой стойкостью против коррозии
превышающей стойкость нержавеющей стали, но при
измельчении в порошок, а также в тонкой стружке или
проволоке титан пирофорен. При обычных условиях на
титан не действуют ни кислород воздуха, ни морская
вода. При повышенной температуре его химическая
активность повышается. Так, например, титан реагирует
с хлором: Ti + 2Cl2 = TiCl4
• Титан устойчив к разбавленным растворам многих
кислот и щелочей (кроме HF-фтороводородной , H3PO4орто-фосфорной и концентрированной H2SO4-серной
кислоты).

8. Химические свойства

• При нагревании на воздухе до
1200 °C Ti загорается ярким
белым пламенем с
образованием оксидных фаз
переменного состава TiOx.
• Из растворов солей титана
осаждается гидроксид
TiO(OH)2·xH2O, осторожным
прокаливанием которого
получают оксид TiO2.
• Гидроксид TiO(OH)2·xH2O и
диоксид TiO2 амфотерны.

9. Получение

Как правило, исходным материалом
для производства титана и его
соединений служит диоксид титана со
сравнительно небольшим количеством
примесей. В частности, это может быть
рутиловый концентрат, получаемый при
обогащении титановых руд.

10. Получение

Концентрат титановых руд
подвергают сернокислотной или
пирометаллургической
переработке.
Продукт сернокислотной
обработки — порошок диоксида
титана TiO2.
Пирометаллургическим
методом руду спекают с
коксоми обрабатывают хлором,
получая пары тетрахлорида
титана TiCl4.

11. Получение

TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO
Образующиеся пары TiCl4 при 850 °C
восстанавливают магнием:
TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti

12. Получение

Полученную титановую «губку» переплавляют и
очищают.
Рафинируют титан йодидным способом или
электролизом, выделяя Ti из TiCl4.
Для получения титановых слитков применяют
дуговую, электроннолучевую или плазменную
переработку.

13. Применение

Титан и его сплавы в связи
с их легкостью, прочностью,
термической и коррозионной
стойкостью применяются для
изготовления деталей
самолетов, космических
кораблей, ракет, подводных
лодок, трубопроводов, котлов
высокого давления, различных
аппаратов для химической
промышленности. Титан
широко используется в виде
листов для обшивки корпусов
судов, обеспечивающих
высокую прочность и стойкость
в морской воде.

14. Применение

Титан, как и тантал, не действует на живые ткани
организма, поэтому он применяется в хирургии для
скрепления костей при переломах.
Высокой кроющей способностью обладают
титановые белила, основной составной частью
которых является оксид титана (IV) ТiO 2.

15. Спасибо за внимание!