关于钛介绍

[拼音]：tai

[外文]：titanium

一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，原子量47.88，属周期系ⅣB族。

1791年英国化学家兼矿物学家W.格雷哥尔首先在钛铁矿中发现钛的氧化物。1795年德意志科学家M.H.克拉普罗特在研究金红石矿石时再次发现钛，并命名为titanium，它来源于希腊神话中大地之子Titans之名，以表示金属钛所具有的天然强度。1910年美国冶金家M.A.亨特用金属钠还原四氯化钛，制得金属钛。

钛在地壳中的含量为0.6％，占第9位。钛广泛存在于许多岩石中，特别是砂石和粘土中。石油、煤炭、天然水、植物、动物机体和骨骼、火山灰烬、深海污泥以及陨石中也都含钛。含钛量较大的矿物有金红石TiO2、钛铁矿FeTiO3、钙钛矿CaTiO3、榍石CaTiSiO5和钒钛铁矿等，其中以钛铁矿和金红石经济价值较高。钛铁矿中含钛32％，金红石含钛量比钛铁矿高，但它常与其他矿石相掺杂，而且分布也没有钛铁矿广。钛在自然界中有5种稳定同位素:钛46、钛47、钛48、钛49、钛50。

钛为银灰色金属(见彩图)，

质软，有延展性;熔点1660℃。沸点3287℃，密度4.5克／厘米3(20℃)。杂质的存在会改变钛的熔点。通常，碳、氧、氮等杂质会使其熔点升高，铁、锰、铬、铜等金属杂质会使其熔点降低。金属钛有两种晶形:α钛为六方密堆积结构(常温);β钛为立方体心结构(882～1670℃)。钛有顺磁性，导电和导热性较差。钛能与大多数金属和许多非金属形成合金，金属钛中加入其他金属可以增加钛的强度，例如，含7％锰的钛合金的抗拉强度能增加一倍。

钛的电子构型为 (Ar)3d24s2，氧化态有-1、+2、+3、+4。钛具有优异的抗腐蚀性。常温下，金属钛表面容易形成一层保护性氧化膜，不受王水、硝酸、潮湿氯气、稀硫酸、稀盐酸和稀碱溶液的侵蚀。钛对海水的抗腐蚀能力特别强。氢氟酸、磷酸和中等浓度的碱溶液对钛有侵蚀作用。低温时，钛在空气中稳定，随着温度上升，氧化速率也随之增加。在250℃左右，钛的表面即失去光泽，形成蓝至金黄色的氧化物薄层；温度再升高，氧化层增厚， 颜色变为黄棕色；温度高达1200℃时，氧化过程加速。钛在高温下能与大多数非金属单质直接化合，如与氧、氮、氢、碳、硫和卤素等。此外，钛能溶于热浓盐酸， 形成 Ti3+离子， 也能与热的硝酸生成TiO2·nH2O。在发烟硝酸中，钛易被侵蚀。在强热下，钛还能使水蒸气分解。

钛的 ＋4价化合物最稳定，如二氧化钛和四卤化钛；在一般情况下，+2、+3价的化合物都不稳定，易被氧化为＋4价。钛还可与联吡啶(C5H4N)2形成氧化态为0和－1的配位化合物，例如Li[Ti(dipy)3]·3.5C4H8O和Ti(dipy)3，dipy为联吡啶。

工业上，先将钛铁矿或金红石在碳存在下加热，通氯气，使二氧化钛转化为挥发性的四氯化钛：

2TiO2+3C+4Cl2─→2TiCl4+2CO+CO2

把蒸出的四氯化钛冷凝提纯，然后在氩气氛中用金属钠或金属镁高温还原四氯化钛，即得金属钛。克罗尔法用镁作还原剂，在常压下以熔融的镁还原四氯化钛：

反应在氩气氛中进行，当镁消耗到60％左右时，可将熔融的氯化镁从反应器中放出，使四氯化钛蒸气与留下的金属镁继续反应。此法制得的钛呈海绵状，中间混杂有氯化镁，可在粉碎后用稀酸浸提法或高真空蒸馏法除去。

钛具有密度小、耐高温、耐腐蚀等特性，钛合金强度高，大量用于制造军用超音速飞机的结构部件，喷气发动机的压缩部件，飞机机架的构件、机壳、隔火墙、铆钉，空运装备的结构部件，军事设施和军事舰艇的装甲板、上层结构部件、热交换管、开关，以及螺旋桨的叶片等。在民用工业中，钛及其合金可用于制造各种泵、阀门、过滤设备的金属丝网和各种机器零件。粉末状钛可在电子管制造工艺中用作除氧剂。

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