鈦(音太),TITANIUM,源自希臘神話中的巨人名Tita

1、鈦（音太），TITANIUM，源自希臘神話中的巨人名Titans，1791發(fā)現(xiàn)。雖然它是地球上第九位藏量最豐的元素，但直到最近才開始發(fā)揮造福人類的功能；它的白色二氧化鈦可用做明亮的漆料。這種金屬本身可以用來作為制造超音速收音機(jī)和火箭的一種原料。鈦的發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)史鈦是英國化學(xué)家格雷戈?duì)?Gregor R W ，17621817。)在1791年研究鈦鐵礦和金紅石時(shí)發(fā)現(xiàn)的。四年后，1795年，德國化學(xué)家克拉普羅特(Klaproth M H ，17431817。)在分析匈牙利產(chǎn)的紅色金紅石時(shí)也發(fā)現(xiàn)了這種元素。他主張采取為鈾(1789年由克拉普羅特發(fā)現(xiàn)的)命名的方法，引用希臘神話中太旦神族“Titans”的名

2、字給這種新元素起名叫“Titanium”。中文按其譯音定名為鈦。格雷戈?duì)柡涂死樟_特當(dāng)時(shí)所發(fā)現(xiàn)的鈦是粉末狀的二氧化鈦，而不是金屬鈦。因?yàn)殁伒难趸飿O其穩(wěn)定，而且金屬鈦能與氧、氮、氫、碳等直接激烈地化合，所以單質(zhì)鈦很難制取。直到1910年才被美國化學(xué)家亨特(Hunter M A )第一次制得純度達(dá)99.9%的金屬鈦。從發(fā)現(xiàn)鈦元素到制得純品，歷時(shí)100多年。而鈦真正得到利用，認(rèn)識(shí)其本來的真面目，則是本世紀(jì)40年代以后的事了。目前鈦的生產(chǎn)量激增，它的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，它在航海和航空制造業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用。單質(zhì)鈦鈦是過渡金屬元素，在地殼中的豐度是0.63，居元素分布序列中的第十位，比常見的鋅、鉛、

3、錫、銅還要多得多。鈦的主要礦物有鈦鐵礦FeTiO3、金紅石TiO2和組成復(fù)雜的釩鈦鐵礦，我國四川攀枝花地區(qū)有極豐富的釩鈦鐵礦。1.鈦的性質(zhì)純凈的鈦具有銀白色的金屬光澤。有良好的可塑性。鈦越純，可塑性越強(qiáng)。金屬鈦是一種新興的結(jié)構(gòu)材料。它的密度為4.54gcm3 ,比鋼輕(鋼的密度為7.9gcm3）。機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼相似。鋁的密度(2.7gcm3）雖小，但機(jī)械強(qiáng)度較差，鈦恰好兼有鋼和鋁的優(yōu)點(diǎn)，且耐熱性能好，熔點(diǎn)高達(dá)1933K，是制造飛機(jī)、火箭和宇宙飛船等最好的材料。鈦被譽(yù)為宇宙金屬。在酸性溶液中，從標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)看,鈦是還原性很強(qiáng)的金屬,但因在鈦的表面容易生成致密的、鈍性的氧化物薄膜，使得鈦具有優(yōu)良的

4、抗腐蝕性，特別是對(duì)海水的抗腐蝕力很強(qiáng)。用鈦制造的輪船不用涂漆，在海水中也不會(huì)生銹。鈦能溶于熱的鹽酸和熱硝酸中。鈦的最好的溶劑是氫氟酸或含有氟離子的酸（將氟化物加入酸中），因?yàn)榕c鈦生成配合物促進(jìn)鈦的溶解。2.鈦的用途用鈦制造的軍艦、潛水艇，沒有磁性，不會(huì)被磁性水雷發(fā)現(xiàn)和跟蹤。而且能抗深水壓力。鈦潛水艇能在深達(dá)4500m的海水下航行。這是一般潛水艇不能達(dá)到的深度。雖然在常溫下鈦不活潑，但在高溫時(shí)，鈦能直接同許多非金屬或金屬生成填隙式化合物或生成合金。例如將鈦加入鋼水中，用作脫氧、除氮、去硫劑，以改善鋼的性能，使鈦鋼堅(jiān)韌而有彈性。鈦在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用有著獨(dú)特的用途，可以用它代替損壞的骨頭，這種鈦骨頭猶如

5、真的骨頭一樣，因此鈦被稱為“親生物金屬”。3.鈦的制備由于鈦在高溫下化合能力極強(qiáng)，可與氧、碳、氮以及其他許多元素化合，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也不能使用，因此鈦的最大的缺點(diǎn)是難于提煉?，F(xiàn)在制備金屬鈦常用的方法是在1070K，于氬氣氛中用熔融的金屬鎂還原四氯化鈦蒸氣。除用鎂作還原劑外，還可以用金屬鈉為還原劑從TiCl4制取金屬鈦。二氧化鈦天然的二氧化鈦稱為金紅石，是一種桃紅色的晶體，有時(shí)因含有微量的Fe、Nb、Sn、V、Cr等雜質(zhì)而呈黑色。經(jīng)過化學(xué)處理制造出來的純凈二氧化鈦是雪白色的粉末（冷時(shí)為白色，受熱時(shí)則為淺黃色，俗稱鈦白。鈦白是世界上最白的東西，1g鈦白就可以把450多平方厘米的面積涂

6、得雪白，其遮蓋性大于鋅白，持久性高于鉛白，是一種寶貴的白色顏料。鈦白不僅雪白，而且粘附性很強(qiáng)，不易起化學(xué)變化。特別可貴的是鈦白無毒，因此鈦白用途廣泛，除用作高級(jí)白色顏料外，還可用作白色橡膠、高級(jí)紙張等的填充劑，合成纖維的消光劑。又因TiO2的熔點(diǎn)很高（1800，還常被用來制造耐火玻璃、耐高溫的實(shí)驗(yàn)器皿、瓷釉、琺瑯等。二氧化鈦不溶于水或稀酸，但能溶于氫氟酸和熱的濃硫酸中。TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2OTiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O二氧化鈦溶于濃硫酸所得的溶液雖然是酸性的，但加熱煮沸發(fā)生水解，得到不溶于酸、堿的水合二氧化鈦沉淀，一般稱為偏鈦酸，即型鈦酸

7、。分子式也常寫成H2TiO3。TiOSO4 + 2H2O = TiO2H2O(或?qū)懗蒆2TiO3) + H2SO4若加堿中和水解新制備的TiOSO4的酸性溶液，得到新鮮水合二氧化鈦，即型鈦酸，或稱為正鈦酸。其反應(yīng)活性比型鈦酸大，既能溶于酸也能溶于濃堿而具有兩性。溶于濃NaOH后，從溶液中可以結(jié)晶出化學(xué)式為Na2TiO3nH2O和Na2Ti2O5nH2O的水合鈦酸鹽。TiOSO4 + nH2O + 2NaOH = TiO2nH2O + Na2SO4 + H2O3TiO2nH2O + 4NaOH = Na2TiO3nH2O + Na2Ti2O5 + nH2O鈦白是重要的化工原料，制取鈦白主要有兩種

8、方法：1、用干燥的氧氣與四氯化鈦在9231023K進(jìn)行氣相反應(yīng)制取TiO2。2、硫酸法：首先使磨細(xì)的鈦鐵礦與濃硫酸在343353K反應(yīng)制得可溶性硫酸鹽，然后降低溫度至273K以下，使FeSO47H2O結(jié)晶析出，這樣既除去了鈦液中的雜質(zhì)，又獲得了副產(chǎn)品綠礬。FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2OTiOSO4水解即可析出白色的偏鈦酸沉淀，即二氧化鈦的水合物。煅燒所得的偏鈦酸，即可制得TiO2。TiOSO4 + 2H2O = H2TiO3+H2SO4H2TiO3 =TiO2 + H2O三氯化鈦三氯化鈦TiCl3是一種紫色的粉末狀固體。在灼熱的管式電爐中，用過量

9、的氫氣還原氣態(tài)的TiCl4即可得TiCl3。2TiCl4 + H2=2TiCl3 + 2HCl用還原劑Zn與TiCl4的鹽酸溶液作用，可得六水合三氯化鈦的紫色晶體：2TiCl4 + Zn = 2TiCl3 + ZnCl2如果在TiCl3濃溶液中加入無水乙醚，并通入氯化氫HCl至飽和，則可在乙醚層中得到綠色的六水合三氯化鈦。紫色和氯色是兩種異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)式分別為：紫色六水合三氯化鈦Ti(H2O)6Cl3綠色六水合三氯化鈦 在酸性溶液中Ti3+是一個(gè)比Sn2+更強(qiáng)些的還原劑，它的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)是：所以鈦（）鹽非常容易被空氣或水所氧化。利用三價(jià)鈦離子的還原性，可以測(cè)定溶液中鈦的含量。例如在分析測(cè)定硫酸

10、鈦時(shí)，首先在隔絕空氣的條件下往液中加入鋁片，把Ti（）還原為三價(jià)鈦：6Ti(SO4)2 + 2Al = 3Ti2(SO4)3 + Al2(SO4)3溶液中的Ti 可以用Fe為氧化劑進(jìn)行滴定，用KSCN作指示劑，當(dāng)加入稍過量的Fe 時(shí)，F(xiàn)e即與SCN-生成紅色的K3Fe(SCN)6，表示反應(yīng)已達(dá)終點(diǎn)。Ti3+可以把CuCl2還原成白色的氯化亞銅沉淀：(Cu2+/Cu+的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)是0.152V)四氯化鈦四氯化鈦是分子晶體，在常溫下是一種無色液體，熔點(diǎn)為250K，沸點(diǎn)為409K，具有刺激性的嗅味兒，它在水中或潮濕的空氣中都極易水解，將它暴露在空氣中會(huì)發(fā)煙。TiCl4 + 3H2O =H2TiO3

11、 + 4HCl利用TiCl4的水解性，在軍事上用作煙幕彈，當(dāng)駕駛飛機(jī)在天空或海上撒布TICl4時(shí)，濃煙就象一條白色的長(zhǎng)城，擋住了敵人的視線。在農(nóng)業(yè)上，將TiCl4撒布在農(nóng)田的四周，白色的煙霧就象一條巨大的“棉被”覆蓋在農(nóng)田上，既可防霜凍，又能消滅蟲害。TiCl4還可用作有機(jī)聚合反應(yīng)的催化劑，是制備金屬鈦和鈦的化合物的重要原料。將二氧化鈦（金紅石礦）和碳粉混合加熱至10001100K進(jìn)行氯化制得氣態(tài)TiCl4，冷凝即可得到TiCl4液體。鈦的配合物由于Ti4+具有較高的正電荷和較小的半徑(68pm)，電荷-半徑比大，因此Ti4+離子有很強(qiáng)的極化力，所以在溶液中不存在簡(jiǎn)單的水合Ti4+離子，在溶液或晶體中存在著(TiO)n2n+鏈，TiO2+稱為鈦銑離子。Ti4+能同多種配位體形成配位