Титан

10817
знаков
0
таблиц
0
изображений

Магнитогорский лицей российской академии наук

кафедра химии и биологии

реферат

 

тема:

«ТИТАН»

Составил:  Григоренко М.В.

Проверила: Мещерова Е.В.

Магнитогорск - 1998


оглавление

Общая характеристика. История открытия...................................................................... 3

Нахождение в природе.......................................................................................................................... 4

Физические и химические свойства...................................................................................... 5

получение........................................................................................................................................................ 7

Некоторые наиболее важные соединения....................................................................... 8

ТИТАН ЧЕТЫРЁХХЛОРИСТЫЙ................................................................................................................. 8

ДВУОКИСЬ ТИТАНА.................................................................................................................................... 9

Применение.................................................................................................................................................. 10

Биологическая роль............................................................................................................................. 11

Литература.................................................................................................................................................... 12


Общая характеристика. История открытия

Титан (Titanium), Ti,— химический элемент IV группы периодической системы элементов Д. И. Мен­делеева. Порядковый номер 22, атомный вес 47,90. Состоит из 5 устойчивых изотопов; получены также искус­ственно радиоактивные изотопы.

В 1791 году английский химик У. Грегор нашёл в песке из местечка Менакан (Англия, Корнуолл) новую «зем­лю», названную им менакановой. В 1795 году немецкий хи­мик М. Клаирот открыл в минерале рутиле неиз­вестную еще землю, металл которой он назвал Титан [в греч. мифологии титаны — дети Урана (Неба) и Геи (Земли)]. В 1797 году Клапрот доказал тождество этой земли с открытой У. Грегором. Чистый титан выде­лен в 1910 году американским химиком Хантером посредством восстановления четырёххлористого титана натрием в же­лезной бомбе.


Нахождение в природе

Титан относится к числу наиболее распространённых в природе элементов, его содержание в земной коре составляет 0,6% (весовых). Встречается главным образом в ви­де двуокиси TiO2 или её соединений — титанатов. Известно свыше 60 минералов, в состав которых входит титан Он содержится также в поч­ве, в животных и растительных организмах. Ильме­нит FeTiO3 и рутил TiO2 служат основным сырьём для получения титана. В качестве источника титана приобретают значение шлаки от плавки титано-магнетитов и ильменита.


Физические и химические свойства

Титан существует в двух состояниях: аморфный — темносерый порошок, плотность 3,392—3,395г/см3, и кристаллический, плотность 4,5 г/см3. Для кристаллического титана известны две модификации с точкой перехода при 885° (ниже 885° устойчивая гексагональная фор­ма, выше — кубическая); t°пл. ок. 1680°; t кип. выше 3000°. Титан активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким. Технический металл поддаётся горячей обработ­ке давлением. Совершенно чистый металл может быть прокатан на холоду. На воздухе при обыкновенной температуре титан не изменяется, при накаливании образует смесь окиси Ti2O3 и нитрида TiN. В токе кислорода при красном калении окисляется до двуокиси TiO2. При высоких температурах реаги­рует с углеродом, кремнием, фосфором, серой и др. Устойчив к морской воде, азотной кислоте, влажному хлору, органическим кислотам и сильным щелочам. Рас­творяется в серной, соляной и плавиковой кислотах, лучше всего — в смеси HF и HNO3. Добавление к кислотам окислителя предохраняет металл от кор­розии при комнатной температуре. В соединениях проявляет валентность 2, 3 и 4. Наиболее устойчивы и имеют наибольшее практическое значение соединения Ti(IV). Наименее устойчивы производные Ti(II). Соединения Ti(III) устойчивы в растворе и являются сильными восстановителями. С кислородом титан даёт амфотерную двуокись титана, закись Ti0 и окись Ti2O3, имеющие основной характер, а также некоторые промежуточные окислы и перекись TiO3. Галогениды четырёхвалентного титана, за исключением TiCl4 — кристаллические тела, легкоплавкие и летучие в водном растворе гидрализованы, склонны к образованию комплексных соединений, из которых в технологии и аналитической практике имеет значение фтортитанат калия K2TiF6. Важное значение имеют карбид TiC и нитрид TiN— металлоподобные вещества, отличающиеся большой твёрдостью (карбид титан тверже карборунда), туго­плавкостью (TiC, t°пл. 3140°; TiN, t°пл. 3200°) и хо­рошей электропроводностью.


получение

Соединения титана получили применение в промышлен­ности в начале 20 в. Организация производства титана относится к 1946 (в 1948 выплавлено 10 m, 72OO т в 1954 и ок. 20000 т в 1955). Способ получония основан на восстановлении четырёххлористого титана металлическим магнием в атмосфере аргона или гелия. Компактный металл получается переплавкой в дуговых печах. Компактный металл высокой чистоты образуется при термической диссоциации тетраиодида титана. Большое значение приобрело восстановление TiCI4 натрием вместо магния.


Некоторые наиболее важные соединения ТИТАН ЧЕТЫРЁХХЛОРИСТЫЙ

Титан четыреххлористый,— соеди­нение титана с хлором. Легкоподвижная бесцвет­ная жидкость с резким запахом, плотность 1,73 г/см3 (при 20°); (t кип. 136,5°; t° пл.—23°. Во влажном воз­духе сильно дымит вследствие гидролиза. Кипящей водой гидролизуется до титановой кислоты. Для титана четыреххлористого характерно образование продуктов присоедине­ния, например TiCl4*6NH3, TiCl4*8NH3, TiCl4*PCl3 и т. д. При растворении титана четыреххлористого в НСl образуется ком­плексная кислота H2[TiCl6], неизвестная в свобод­ном состоянии; её соли Me2[TiCl6] хорошо кристал­лизуются и устойчивы на воздухе. Важнейший исход­ный материал для получения титан четыреххлористого — титановые шла­ки, а также ильменит и двуокись титана. Летучий титан четыреххлористый очищают фракционированной перегонкой в ва­кууме. Титан четыреххлористый — исходный продукт для промышлен­ного получения металлического титана, его приме­няют также для образования антикоррозионных, термнчески устойчивых плёнок.


ДВУОКИСЬ ТИТАНА

Двуокись титана, ТiO2, — соединение ти­тана с кислородом, в котором титан четырёхвалентен. Белый порошок, желтый в нагретом состоянии. Встречается в природе главным образом в виде минерала ру­тила, t°пл. выше 1850°. Плотностъ 3,9 — 4,25 г/см3. Практически нерастворима в щелочах и кислотах, за исключением HF. В концентрированной Н2SO4 растворяется лишь при длительном на­гревании. При сплавлении двуокиси титана с едкими или угле­кислыми щелочами образуются титанаты, которые легко гидролизуются с образованием на холоду ортотитановой кислоты (или гидрата) Ti(OH)4, легко рас­творимой в кислотах. При стоянии она переходит в мстатитановую кислоту (форма), имеющую микрокристаллическую структуру и растворимую лишь в горя­чей концентрированной серной и фтористоводородной кислотах. Большинство титанатов практически нерастворимы в воде. Основные свойства двуокиси титана выра­жены сильнее кислотных, но соли, в которых титан является катионом, также в значительной мере гид­ролизуются с образованием двухвалентного радикала титанила TiO2+. Последний входит в состав солей в качестве катиона (например, сернокислый титанил TiOSO4*2H2O). Двуокись титана является одним из важнейших соединений титана, служит исходным материа­лом для получения других его соединений, а также частично металлического титана. Используется главным образом как минеральная краска, кроме того, как наполнитель в производстве резины и пластических металлов. Входит в состав тугоплавких стекол, глазурей, форфоровых масс. Из нее изготов­ляют искусственные драгоценные камни, босцветные и окрашенные.


Применение

Высокие механические и антикоррозион­ные свойства, значительная прочность (вдвое проч­нее железа) при относительно небольшой плотности (значительно легче железа) делают титан весьма цен­ным конструкционным металлом, благодаря чему он весьма быстро получил большое значение в совре­менной технике. Основная масса титана потребляется во­енной промышленностьюстью, главным образом, в самолётостроении, (дви­гатели, в том числе и реактивные, бронированные ка­бины и т. п.) и в судостроении. В пиротехнике используется способность титана воспламеняться. В вакуумной тех­нике он применяется в качестве газопоглотителя. Карбид титана входит в состав твёрдых сплавов и в угли дуговых ламп и используется в качестве шли­фовального материала. Нитрид титана применяется для шлифовки драгоценных камней. Растворы солей трёхвалентного титана (хлорида, сульфата) применяются в качестве восстановителя в аналитической практике и в текстильной промышленности (беление). Двойные оксалаты калия TiO(KC204)2*2Н20 или аммония использу­ются в качестве протравы тканей, кожи, дерева. Сверхвысокая диэлектрическая постоянная титаната ба­рия ВаТiO3 даёт возможность применять его для изготовления электрических конденсаторов исключитель­но большой ёмкости.


Биологическая роль

Титан — постоянная со­ставная часть растительных и животных организ­мов. В животных органиамах титан открыт английским химиком Г. Ризом в 1835, в растительных — немецким химиком А. Адергольдом в 1852.

Растения поглощают титан из почв, концентрируя его в сотни и тысячи раз, животные — из растительной пищи. Титан в организмах обычно содержится в тысяч­ных — десятитысячных долях процента (на живой вес), причём растения содержат его больше, чем жи­вотные. Среди растительных организмов наиболь­шее количество титана найдено у водоросли Clado-phora glomerata (0,032% на живой вес), среди живот­ных — у жука навозника обыкновенного (0,0049% на живой вес).

В органах человека среднее содержание титан дости­гает 0,02 мг на 100 г свежего вещества; наиболее бо­гаты титаном селезёнка, надпочечники и щитовидная желе­за. Доказано преимущественное накопление титана у млекопитающих животных и птиц эпителиальными образованиями, например в рогах, волосах, перьях. Повышенное содержание титана наблюдается в плацен­те; титан служит постоянной составной частью молока (в т. ч. женского). Обмен титана в организме изучен не достаточно, биологическая же роль остаётся пока невыясненной.


Литература

1.   Большая Советская Энциклопедия. Второе издание, т. 42. Государственное научное издательство «Большая Советская энциклопедия». М. 1956;

2.   Химическая технология и металлургия титана. Сборник переводов, ч. 1—2, M., 1954;

3.      Титан и его сплавы. Сборник переводов, ч. 1—4, M., 1953—54


Информация о работе «Титан»
Раздел: Химия
Количество знаков с пробелами: 10817
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 0

Похожие работы

Скачать
43462
1
3

... Dynamica naukowych Badan-2007».- Tym 7.- Medycyna. Nauk biologicznych. Fizyczna kultura i sport.- Przemysl: Nauka i studia, 2007. – S.9-14. АНОТАЦІЯ Шелякова І.П. Клінічна ефективність застосування біоінертних незнімних зубних протезів із титану. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.01.22 - стоматологія. Вищий державний навчальний ...

Скачать
51865
15
1

... план финансового оздоровления то в этом разделе необходимо рассчитать показатели финансово – хозяйственной деятельности предприятия.[7] 2. Бизнес-план ДП ГАК «Титан» СМУ «Титан» 2.1 Концепция бизнеса Предприятие ДП ГАК «Титан» СМУ «Титан» нацелено на: осуществление производства различные виды фигурной тротуарной плитки; создание новых производственных мощностей; производство сантехники ...

Скачать
103220
0
4

... того момента, когда исчерпаны пенсионные накопления. При именной схеме предприятие перечисляет пенсионные взносы на именные счета работников. Оно не распоряжается средствами, перечисленными на пенсионный счет работника [21, c. 284]. 2. Социальное развитие предприятия на примере ЗАО ГК «Титан» 2.1 Характеристика объекта исследования ЗАО «Группа компаний «Титан» (ЗАО ГК «Титан») является ...

Скачать
30801
4
1

... раздел Спрос на котлы типа МТВК, КВУ и котлов индивидуального пользования ежегодно увеличивается на 15-20%. В 2001г.- на 45%. Для проведения работ по обеспечению населения и предприятий сжиженным газом на ТОО "Титан" имеются: собственный газонаполнительный пункт, производительностью до 12 тонн газа в смену, автогазовозы и специальные машины для доставки сжиженного газа потребителям, как в ...

0 комментариев


Наверх