«МАТИ» - Российский государственный технологический университет имени К.Э.Циолковского

Кафедра «Технология производства двигателей летательных аппаратов»

Реферат

по дисциплине «ХИМИЯ»

Тема: «Титан (Ti)»

Выполнил: студент: Брысов Е.И. группа: 2ДЛА-1ДБ-252

Преподаватель: Евдокимов С. В.

Дата: 7 ноября 2012 г

Общая характеристика

Титан (Titanium, Ti)- это химический элемент IV группы периодической системы элементов Д. И. Мен­делеева. Порядковый номер 22, атомный вес 47,90. Состоит из 5 устойчивых изотопов.

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.

Физические и химические свойства

Титан

Аморфный

Кристаллический

Аморфный титан – это темно-серый порошок плотностью ~ . Кристаллический титан имеет плотность .

Титан — легкий серебристо-белый металл. Имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок.

При обычной температуре покрывается защитной пассивирующей плёнкой оксида TiO₂, благодаря этому коррозионностоек в большинстве сред (кроме щелочной).

Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки 400 °C. Титановая стружка пожароопасна.

Титан:

• Устойчив к коррозии благодаря оксидной плёнке, но при измельчении в порошок, а также в тонкой стружке или проволоке титан пирофорен.

• Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF, H₃PO₄ и концентрированной H₂SO₄).

• Легко реагирует даже со слабыми кислотами в присутствии комплексообразователей, например, с плавиковой кислотой HF он взаимодействует благодаря образованию комплексного аниона [TiF₆]²⁻.

• TiO2 взаимодействует с серной кислотой при длительном кипячении. При сплавлении с содой Na2CO3 или поташом K2CO3 оксид TiO2 образует титанаты:

• При нагревании Ti взаимодействует с галогенами. Тетрахлорид титана TiCl₄ при обычных условиях — бесцветная жидкость, сильно дымящая на воздухе, что объясняется гидролизом TiCl₄ содержащимися в воздухе парами воды и образованием мельчайших капелек HCl ивзвеси гидроксида титана.

• Активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким.

Добавление к кислотам окислителя предохраняет металл от кор­розии при комнатной температуре. В соединениях проявляет валентность 2, 3 и 4.

Электронная формула титана имеет вид:1s²|2s²2p⁶|3s²3p⁶3d²|4s².

Порядковый номер титана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева – 22. Номер элемента обозначает заряд ярда, следовательно у титана заряд ядра - +22, масса ядра – 47,87. Титан находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе. Номер периода указывает на количество электронных слоев. Номер группы обозначает количество валентных электронов. Побочная подгруппа указывает на то, что титан относится к d-элементам.

Титан имеет два валентных электрона на s-орбитали внешнего слоя и два валентных электрона на d-орбитали предвнешнего слоя.

Квантовые числа для каждого валентного электрона:

	3d1	3d2	4s1	4s2
N	3	3	4	4
l	2	2	0	0
ml	-2	-1	0	0
ms	+1/2	+1/2	+1/2	-1/2

С галогенами и водородом Ti(IV) образует соединения вида TiX₄, имеющие sp³→q⁴ вид гибридизации.

Титан – металл. Является первым элементом d-группы. Наиболее устойчивым и распространенным является Ti⁺⁴. Так же существуют соединения с более низкими степенями окисления – Ti⁰, Ti^-1, Ti⁺², Ti⁺³, но эти соединения легко окисляются воздухом, водой или другими реагентами в Ti⁺⁴. Отрыв четырех электронов требует больших затрат энергии, поэтому ион Ti⁺⁴ реально не существует и соединения Ti(IV) обычно включают связи ковалентного характера. Ti(IV) в некоторых отношениях сходен с элементами – Si, Ge, Sn и Pb, особенно с Sn.