Титан е открит в Корнуол, Великобритания, от Уилям Грегор през 1791 г. и е кръстен от Мартин Хайнрих Клапрот на титаните на гръцката митология. Елементът се среща в рамките на редица минерални отлагания, основно рутил и илменит, които са широко разпространени в земната кора и литосфера; среща се в почти всички живи същества, както и водни тела, скали и почви. Металът се извлича от основните си минерални руди чрез процесите Крол и Хънтър. Най-често срещаното съединение, титанов диоксид, е популярен фотокатализат и се използва при производството на бели пигменти. Други съединения включват титанов тетрахлорид (TiCl4), компонент на димни екрани и катализатори; и титанов трихлорид (TiCl3), който се използва като катализатор при производството на полипропилен.
Титанът може да бъде легиран с желязо, алуминий, ванадий, и молибден, наред с други елементи, за производство на силни, леки сплави за авиокосмически (реактивни двигатели, ракети, и космически кораби), военни, промишлени процеси (химикали и нефтохимикални вещества, инсталации за обезсоляване, целулоза, и хартия)автомобилостроене, земеделие (земеделие), медицински протези, ортопедични импланти, стоматологични и ендодонтски инструменти и файлове, зъбни импланти, спортни стоки, бижута, мобилни телефони, и други приложения.
Двете най-полезни свойства на метала са устойчивостта на корозия и съотношението сила към плътност, най-високата от всеки метален елемент. В неслоеното си състояние титанът е силен като някои стомани, но по-малко плътен. Има две алотропни форми и пет естествено срещащи се изотопи на този елемент, 46Ti чрез 50Ti, като 48Ti е най-изобилната (73.8%).
Физически свойства
Като метал титанът се признава за високото си съотношение сила към тегло. Това е силен метал с ниска плътност, която е доста сводчива (особено в среда без кислород), lustrous, и метално-бял на цвят. Относително високата точка на топене (1,668 °C или 3,034 °F) го прави полезен като огнеупорен метал. Тя е парамагнитна и има доста ниска електрическа и топлопроводимост в сравнение с други метали. Титанът е свръхпроводящ, когато се охлажда под критичната си температура от 0,49 K.
Търговски чистите (99,2% чисти) степени на титан имат крайната якост на опън от около 434 MPa (63 000 psi), равна на тази на общи, нискокласни стоманени сплави, но са по-малко плътни. Титанът е 60% по-плътен от алуминий, но повече от два пъти по-силен от най-често използваните 6061-T6 алуминиева сплав. Някои титанови сплави (напр., Бета С) постигат якост на опън над 1 400 MPa (200 000 psi). Въпреки това, титан губи сила при нагряване над 430 °C (806 °F).
Титанът не е толкова твърд, колкото някои степени на топлинно обработена стомана; тя е немагнитна и беден проводник на топлина и електричество. Обработващата обработка изисква предпазни мерки, защото материалът може да жлъчи, освен ако не се използват остри инструменти и правилно охлаждащи методи. Подобно на стоманените конструкции, тези, направени от титан, имат граница на умора, която гарантира дълголетие в някои приложения.
Металът е диморфичен алотроп с шестоъгълна α форма, която се променя в центрирана в тялото кубична (решетка) β форма при 882 °C (1,620 °F). Специфичната топлина на α форма се увеличава драстично, тъй като се нагрява до тази преходна температура, но след това пада и остава доста постоянна за β форма независимо от температурата.
Химични свойства
Подобно на алуминия и магнезия, повърхността на титанов метал и сплавите му се окисляват веднага при излагане на въздух, за да образуват тънък непорест пасивационни слой, който предпазва насипния метал от по-нататъшно окисляване или корозия. Когато за първи път се образува, този защитен слой е с дебелина само 1 –2 nm, но продължава да расте бавно, достигайки дебелина 25 nm за четири години. Този слой дава титан отлична устойчивост на корозия, почти еквивалентна на платина.
Титанът е способен да издържи на атаки от разредени сярни и солни киселини, хлоридни разтвори, и повечето органични киселини. Въпреки това, титан се корозира от концентрирани киселини. Както е посочено от отрицателния му потенциал redox, титанът е термодинамично много реактивен метал, който гори в нормална атмосфера при по-ниски температури от точката на топене. Топенето е възможно само в инертен атмосфера или във вакуум. При 550 °C (1,022 °F), той се комбинира с хлор. Той също реагира с другите халогени и абсорбира водорода.
Титанът лесно реагира с кислород при 1,200 °C (2,190 °F) във въздуха, и при 610 °C (1,130 °F) в чист кислород, образувайки титанов диоксид. Титанът е един от малкото елементи, които изгарят в чист азотен газ, реагирайки при 800 °C (1,470 °F), за да образуват титанов нитрид, който причинява ембритирането. Поради високата си реактивност с кислород, азот, и много други газове, титанът, който се изпарява от нишките, е основата за титанови сублимационни помпи, в които титанът служи като мършояд за тези газове, като химически се свързва с тях. Такива помпи евтино произвеждат изключително ниски налягания в свръхвисоки вакуумни системи.
Появата
Титанът е деветият най-изобилен елемент в земната кора (0,63% по маса) и седмия най-изобилен метал. Присъства като оксиди в повечето възпламенени скали, в утайки, получени от тях, в живи същества и в естествени водни тела. От 801 вида възпламеняеми скали, анализирани от Геоложкото изследване на СЪЕДИНЕНИТЕ щати, 784 съдържат титан. Делът му в почвите е приблизително 0,5 до 1,5%.
Общи минерали, съдържащи титан, са анатаза, брукит, илянит, перовскит, рутил, и титанит (sphene). Akaogiite е изключително рядък минерал, състоящ се от титанов диоксид. От тези минерали, само rutile и ilmenite имат икономическо значение, но въпреки това дори те са трудно да се намери във високи концентрации. През 2011 г. са добивани съответно около 6,0 и 0,7 милиона тона от тези минерали. В Западна Австралия, Канада, Китай, Индия, Мозамбик, Нова Зеландия, Норвегия, Сиера Леоне, Южна Африка, и Украйна съществуват значителни титанови лагерни находища. През 2020 г. са произведени около 210 000 тона титанови метални гъби, най-вече в Китай (110 000 т), Япония (50 000 т), Русия (33 000 т), и Казахстан (15 000 т). Общо резерви от анатаза, илменит, и rutile се изчислява да надвишава 2 милиарда тона.
Концентрацията на титан е около 4 пикомолар в океана. При 100 °C концентрацията на титан във вода се оценява на по-малко от 10−7 M при рН 7. Идентичността на титанови видове във воден разтвор остава неизвестна поради ниската си разтворимост и липсата на чувствителни спектроскопски методи, въпреки че само 4+ окисляващото състояние е стабилно във въздуха. Не съществуват доказателства за биологична роля, въпреки че за редките организми е известно, че натрупват високи концентрации на титан.
Титанът се съдържа в метеоритите, и той е бил засечен в Слънцето и в M-тип звезди (най-хладния тип) с температура на повърхността 3,200 °C (5,790 °F). Скалите, върнати от Луната по време на мисията Аполо 17, са съставени от 12,1% TiO2. Родният титан (чист метален) е много рядък.
Ако искате да научите повече новини за Титан,моля, кликнете тук.
Свържете се с нас:zhangjixia@bjygti.com
