Possibili stati di ossidazione del titanio. Composti di titanio, zirconio e afnio

Eterno, misterioso, cosmico: tutti questi e molti altri epiteti sono assegnati al titanio da varie fonti. La storia della scoperta di questo metallo non è stata banale: diversi scienziati hanno lavorato contemporaneamente per isolare l'elemento nella sua forma pura. Il processo di studio delle proprietà fisiche e chimiche e la determinazione delle aree della sua applicazione oggi. Il titanio è il metallo del futuro; il suo posto nella vita umana non è stato ancora determinato in modo definitivo, il che offre ai ricercatori moderni un enorme spazio per la creatività e la ricerca scientifica.

Caratteristica

L'elemento chimico è designato nella tavola periodica di D.I. Mendeleev con il simbolo Ti. Si trova in un sottogruppo secondario del gruppo IV del quarto periodo e ha il numero di serie 22. Il titanio è un metallo bianco-argento, leggero e resistente. La configurazione elettronica dell'atomo ha la seguente struttura: +22)2)8)10)2, 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 3d 2 4S 2. Pertanto il titanio presenta diversi stati di ossidazione possibili: 2, 3, 4; nei composti più stabili è tetravalente.

Titanio: lega o metallo?

Questa domanda interessa a molti. Nel 1910 il chimico americano Hunter ottenne per la prima volta il titanio puro. Il metallo conteneva solo l'1% di impurità, ma la sua quantità si è rivelata trascurabile e non ha permesso di studiarne ulteriormente le proprietà. La plasticità della sostanza risultante è stata raggiunta solo sotto l'influenza di alte temperature; in condizioni normali (temperatura ambiente), il campione era troppo fragile. In effetti, gli scienziati non erano interessati a questo elemento, poiché le prospettive per il suo utilizzo sembravano troppo incerte. La difficoltà di reperimento e di ricerca ne ha ulteriormente ridotto il potenziale di utilizzo. Solo nel 1925, i chimici olandesi I. de Boer e A. Van Arkel ottennero il metallo titanio, le cui proprietà attirarono l'attenzione di ingegneri e designer di tutto il mondo. La storia dello studio di questo elemento inizia nel 1790, fu in questo periodo che, parallelamente, indipendentemente l'uno dall'altro, due scienziati scoprirono il titanio come elemento chimico. Ciascuno di essi riceve un composto (ossido) della sostanza, incapace di isolare il metallo nella sua forma pura. Lo scopritore del titanio è considerato il monaco mineralogista inglese William Gregor. Sul territorio della sua parrocchia, situata nella parte sud-occidentale dell'Inghilterra, il giovane scienziato iniziò a studiare la sabbia nera della valle di Menacan. Il risultato è stato il rilascio di grani lucenti, che erano un composto di titanio. Allo stesso tempo, in Germania, il chimico Martin Heinrich Klaproth isolò una nuova sostanza dal minerale rutilo. Nel 1797 dimostrò anche che gli elementi aperti in parallelo sono simili. Il biossido di titanio è stato un mistero per molti chimici per più di un secolo; perfino Berzelius non era riuscito a ottenere il metallo puro. Le ultime tecnologie del 20 ° secolo hanno accelerato in modo significativo il processo di studio di questo elemento e determinato le direzioni iniziali per il suo utilizzo. Allo stesso tempo, il campo di applicazione è in continua espansione. La sua portata può essere limitata solo dalla complessità del processo per ottenere una sostanza come il titanio puro. Il prezzo delle leghe e dei metalli è piuttosto elevato, quindi oggi non possono sostituire il ferro e l'alluminio tradizionali.

origine del nome

Menakin fu il primo nome del titanio, utilizzato fino al 1795. Questo è esattamente ciò che W. Gregor chiamava il nuovo elemento, in base alla sua appartenenza territoriale. Martin Klaproth assegnò all'elemento il nome "titanio" nel 1797. In questo momento, i suoi colleghi francesi, guidati dal chimico piuttosto autorevole A.L. Lavoisier, proposero di nominare le sostanze appena scoperte in base alle loro proprietà di base. Lo scienziato tedesco non era d'accordo con questo approccio, credeva abbastanza ragionevolmente che nella fase di scoperta fosse abbastanza difficile determinare tutte le caratteristiche inerenti a una sostanza e rifletterle nel nome. Tuttavia, va riconosciuto che il termine scelto intuitivamente da Klaproth corrisponde pienamente al metallo - questo è stato più volte sottolineato dagli scienziati moderni. Esistono due teorie principali sull'origine del nome titanio. Il metallo potrebbe essere stato designato in questo modo in onore della regina degli elfi Titania (un personaggio della mitologia tedesca). Questo nome simboleggia sia la leggerezza che la forza della sostanza. La maggior parte degli scienziati è propensa a utilizzare la versione dell'antica mitologia greca, in cui i potenti figli della dea della terra Gaia erano chiamati titani. Questa versione è supportata anche dal nome dell'elemento precedentemente scoperto: l'uranio.

Essere nella natura

Tra i metalli tecnicamente preziosi per l'uomo, il titanio è al quarto posto in termini di abbondanza nella crosta terrestre. Solo ferro, magnesio e alluminio ne hanno in natura un'elevata percentuale. Il contenuto di titanio più elevato è stato notato nel guscio di basalto, leggermente inferiore nello strato di granito. Nell'acqua di mare il contenuto di questa sostanza è basso - circa 0,001 mg/l. L'elemento chimico titanio è piuttosto attivo, quindi è impossibile trovarlo nella sua forma pura. Molto spesso è presente in composti con ossigeno e ha una valenza pari a quattro. Il numero di minerali contenenti titanio varia da 63 a 75 (in varie fonti), mentre allo stato attuale della ricerca gli scienziati continuano a scoprire nuove forme dei suoi composti. Per l'uso pratico, i seguenti minerali sono di massima importanza:

1. Ilmenite (FeTiO3).
2. Rutilo (TiO2).
3. Titanite (CaTiSiO5).
4. Perovskite (CaTiO3).
5. Magnetite di titanio (FeTiO 3 + Fe 3 O 4), ecc.

Tutti i minerali contenenti titanio esistenti sono divisi in minerali di giacitura e minerali di base. Questo elemento è un migrante debole; può viaggiare solo sotto forma di pietre rotte o movimento di rocce limose del fondo. Nella biosfera la maggior quantità di titanio si trova nelle alghe. Nei rappresentanti della fauna terrestre, l'elemento si accumula nei tessuti cornei e nei capelli. Il corpo umano è caratterizzato dalla presenza di titanio nella milza, nelle ghiandole surrenali, nella placenta e nella tiroide.

Proprietà fisiche

Il titanio è un metallo non ferroso dal colore bianco-argenteo che ricorda l'aspetto dell'acciaio. Alla temperatura di 0 0 C la sua densità è 4,517 g/cm 3 . La sostanza ha un basso peso specifico, tipico dei metalli alcalini (cadmio, sodio, litio, cesio). In termini di densità, il titanio occupa una posizione intermedia tra ferro e alluminio, mentre le sue caratteristiche prestazionali sono superiori a quelle di entrambi gli elementi. Le principali proprietà dei metalli che vengono prese in considerazione nel determinare l'ambito della loro applicazione sono la durezza. Il titanio è 12 volte più resistente dell'alluminio, 4 volte più resistente del ferro e del rame, ma è molto più leggero. La sua plasticità e resistenza allo snervamento ne consentono la lavorazione a basse e alte temperature, come nel caso di altri metalli, ovvero mediante metodi di rivettatura, forgiatura, saldatura e laminazione. Una caratteristica distintiva del titanio è la sua bassa conduttività termica ed elettrica, mentre queste proprietà vengono mantenute a temperature elevate, fino a 500 0 C. In un campo magnetico, il titanio è un elemento paramagnetico, non viene attratto come il ferro e non viene espulso come il rame. Le prestazioni anticorrosive molto elevate in ambienti aggressivi e sotto stress meccanico sono uniche. Più di 10 anni di esposizione all'acqua di mare non hanno modificato l'aspetto e la composizione della placca in titanio. In questo caso il ferro verrebbe completamente distrutto dalla corrosione.

Proprietà termodinamiche del titanio

1. La densità (in condizioni normali) è di 4,54 g/cm 3 .
2. Numero atomico - 22.
3. Gruppo di metalli: refrattario, leggero.
4. La massa atomica del titanio è 47,0.
5. Punto di ebollizione (0 C) - 3260.
6. Volume molare cm 3 /mol - 10,6.
7. Il punto di fusione del titanio (0 C) è 1668.
8. Calore specifico di evaporazione (kJ/mol) - 422,6.
9. Resistenza elettrica (a 20 0 C) Ohm*cm*10 -6 - 45.

Proprietà chimiche

La maggiore resistenza alla corrosione dell'elemento è spiegata dalla formazione di un piccolo film di ossido sulla superficie. Previene (in condizioni normali) la formazione di gas (ossigeno, idrogeno) presenti nell'atmosfera circostante di un elemento come il titanio metallico. Le sue proprietà cambiano sotto l'influenza della temperatura. Quando aumenta a 600 0 C, avviene una reazione con l'ossigeno, che porta alla formazione di ossido di titanio (TiO 2). Nel caso dell'assorbimento dei gas atmosferici si formano composti fragili che non hanno applicazione pratica, motivo per cui la saldatura e la fusione del titanio vengono effettuate sotto vuoto. Una reazione reversibile è il processo di dissoluzione dell'idrogeno nel metallo; avviene più attivamente con l'aumento della temperatura (da 400 0 C e oltre). Il titanio, soprattutto le sue piccole particelle (lastra sottile o filo), brucia in un'atmosfera di azoto. La reazione chimica è possibile solo ad una temperatura di 700 0 C, con conseguente formazione di nitruro di TiN. Forma leghe ad alta durezza con molti metalli ed è spesso un elemento di lega. Reagisce con gli alogeni (cromo, bromo, iodio) solo in presenza di un catalizzatore (alta temperatura) e soggetto a interazione con una sostanza secca. In questo caso si formano leghe molto dure e refrattarie. Il titanio non è chimicamente attivo con soluzioni della maggior parte degli alcali e degli acidi, ad eccezione dell'acido solforico concentrato (con ebollizione prolungata), dell'acido fluoridrico e degli acidi organici caldi (acido formico, acido ossalico).

Luogo di nascita

I minerali di ilmenite sono i più comuni in natura: le loro riserve sono stimate in 800 milioni di tonnellate. I depositi di rutilo sono molto più modesti, ma il volume totale – pur mantenendo la crescita della produzione – dovrebbe fornire all'umanità un metallo come il titanio per i prossimi 120 anni. Il prezzo del prodotto finito dipenderà dalla domanda e dall'aumento del livello di producibilità della produzione, ma in media varia tra 1200 e 1800 rubli/kg. In condizioni di costante miglioramento tecnico, il costo di tutti i processi produttivi viene significativamente ridotto con il loro tempestivo ammodernamento. Cina e Russia hanno le riserve più grandi; anche Giappone, Sud Africa, Australia, Kazakistan, India, Corea del Sud, Ucraina e Ceylon hanno basi di risorse minerarie. I giacimenti differiscono per volumi di produzione e percentuale di titanio nel minerale; sono in corso indagini geologiche che consentono di ipotizzare una diminuzione del valore di mercato del metallo e un suo più ampio utilizzo. La Russia è di gran lunga il più grande produttore di titanio.

Ricevuta

Per produrre il titanio, viene spesso utilizzato il biossido di titanio, contenente una quantità minima di impurità. Si ottiene arricchendo concentrati di ilmenite o minerali di rutilo. In un forno ad arco elettrico, il minerale viene trattato termicamente, che è accompagnato dalla separazione del ferro e dalla formazione di scorie contenenti ossido di titanio. Per il trattamento della frazione priva di ferro viene utilizzato il metodo dell'acido solforico o del cloruro. L'ossido di titanio è una polvere grigia (vedi foto). Il metallo di titanio è ottenuto dalla sua lavorazione passo dopo passo.

La prima fase è il processo di sinterizzazione delle scorie con coke ed esposizione ai vapori di cloro. Il TiCl 4 risultante viene ridotto con magnesio o sodio quando esposto ad una temperatura di 850 0 C. La spugna di titanio (massa porosa fusa) ottenuta a seguito di una reazione chimica viene purificata o fusa in lingotti. A seconda dell'ulteriore direzione di utilizzo si forma una lega o un metallo puro (le impurità vengono rimosse mediante riscaldamento a 1000 0 C). Per produrre una sostanza con una frazione di impurità dello 0,01%, viene utilizzato il metodo dello ioduro. Si basa sul processo di evaporazione dei suoi vapori da una spugna di titanio pretrattata con alogeni.

Aree di applicazione

Il punto di fusione del titanio è piuttosto elevato, il che, data la leggerezza del metallo, costituisce un vantaggio inestimabile nell'utilizzarlo come materiale strutturale. Pertanto, trova maggiore utilizzo nella costruzione navale, nell’industria aeronautica, nella produzione di razzi e nella produzione chimica. Il titanio viene spesso utilizzato come additivo legante in varie leghe che hanno caratteristiche di maggiore durezza e resistenza al calore. Le elevate proprietà anticorrosive e la capacità di resistere agli ambienti più aggressivi rendono questo metallo indispensabile per l'industria chimica. Tubazioni, contenitori, valvole di intercettazione e filtri utilizzati nella distillazione e nel trasporto di acidi e altre sostanze chimicamente attive sono realizzati in titanio (sue leghe). È richiesto quando si creano dispositivi che funzionano a temperature elevate. I composti di titanio vengono utilizzati per realizzare utensili da taglio durevoli, vernici, plastica e carta, strumenti chirurgici, impianti, gioielli, materiali di finitura e utilizzati nell'industria alimentare. Tutte le direzioni sono difficili da descrivere. La medicina moderna utilizza spesso il metallo titanio per la completa sicurezza biologica. Il prezzo è l’unico fattore che finora influenza l’ampiezza dell’applicazione di questo elemento. È giusto dire che il titanio è il materiale del futuro, studiando quale l'umanità passerà a una nuova fase di sviluppo.

DEFINIZIONE

Titanio situato nel quarto periodo del gruppo IV del sottogruppo secondario (B) della tavola periodica. Designazione – Ti. Nella sua forma semplice, il titanio è un metallo bianco-argenteo.

Si riferisce ai metalli leggeri. Refrattario. Densità: 4,50 g/cm3. I punti di fusione e di ebollizione sono rispettivamente 1668 o C e 3330 o C.

Il titanio è resistente alla corrosione nell'aria a temperature normali, il che è spiegato dalla presenza di un film protettivo di composizione TiO 2 sulla sua superficie. Chimicamente stabile in molti ambienti aggressivi (soluzioni di solfati, cloruri, acqua di mare, ecc.).

Stato di ossidazione del titanio nei composti

Il titanio può esistere sotto forma di una sostanza semplice: un metallo, e lo stato di ossidazione dei metalli nello stato elementare è uguale a zero, poiché la distribuzione della densità elettronica in essi è uniforme.

Nei suoi composti il ​​titanio è in grado di presentare stati di ossidazione (+2) (Ti +2 H 2, Ti +2 O, Ti +2 (OH) 2, Ti +2 F 2, Ti +2 Cl 2, Ti +2 Br 2), (+3) (Ti +3 2 O 3, Ti +3 (OH) 3, Ti +3 F 3, Ti +3 Cl 3, Ti +3 2 S 3) e (+4) (Ti +4 F 4, Ti +4 H 4, Ti +4 Cl 4, Ti +4 Br 4).

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

Esercizio	L'azoto mostra valenza III e stato di ossidazione (-3) nel composto: a) N 2 H 4 ; b) NH3; c) NH4CI; d) N2O5
Soluzione	Per dare la risposta corretta alla domanda posta, determineremo alternativamente la valenza e lo stato di ossidazione dell'azoto nei composti proposti. a) la valenza dell'idrogeno è sempre uguale a I. Il numero totale di unità di valenza dell'idrogeno è pari a 4 (1 × 4 = 4). Dividiamo il valore ottenuto per il numero di atomi di azoto presenti nella molecola: 4/2 = 2, quindi la valenza dell'azoto è II. Questa opzione di risposta non è corretta. b) la valenza dell'idrogeno è sempre uguale a I. Il numero totale di unità di valenza dell'idrogeno è pari a 3 (1 × 3 = 3). Dividiamo il valore ottenuto per il numero di atomi di azoto presenti nella molecola: 3/1 = 2, quindi la valenza dell'azoto è III. Il grado di ossidazione dell'azoto nell'ammoniaca è (-3): Questa è la risposta corretta.
Risposta	Opzione (b).

ESEMPIO 2

Esercizio	Il cloro ha lo stesso stato di ossidazione in ciascuno dei due composti: a) FeCl 3 e Cl 2 O 5; b) KClO 3 e Cl 2 O 5; c) NaCl e HClO; d) KClO2 e CaCl2.
Soluzione	Per dare la risposta corretta alla domanda posta, determineremo alternativamente lo stato di ossidazione del cloro in ciascuna coppia di composti proposti. a) Lo stato di ossidazione del ferro è (+3) e quello dell'ossigeno è (-2). Prendiamo il valore dello stato di ossidazione del cloro come “x” e “y” rispettivamente nel cloruro di ferro (III) e nell'ossido di cloro: y×2 + (-2)×5 = 0; La risposta non è corretta. b) Gli stati di ossidazione del potassio e dell'ossigeno sono rispettivamente (+1) e (-2). Prendiamo il valore dello stato di ossidazione del cloro come “x” e “y” nei composti proposti: 1+x+(-2)×3 = 0; y×2 + (-2)×5 = 0; La risposta è corretta.
Risposta	Opzione (b).

La scoperta del TiO 2 fu fatta quasi contemporaneamente e indipendentemente l'una dall'altro dall'inglese W. Gregor e dal chimico tedesco M. G. Klaproth. W. Gregor, studiando la composizione della sabbia ferruginosa magnetica (Creed, Cornovaglia, Inghilterra, 1789), isolò una nuova “terra” (ossido) di un metallo sconosciuto, che chiamò menaken. Nel 1795 il chimico tedesco Klaproth scoprì un nuovo elemento nel minerale rutilo e lo chiamò titanio; in seguito stabilì che rutilo e terra menaken sono ossidi dello stesso elemento. Il primo campione di metallo titanio fu ottenuto nel 1825 da J. Ya. Berzelius. Un campione puro di Ti fu ottenuto dagli olandesi A. van Arkel e I. de Boer nel 1925 mediante decomposizione termica del vapore di ioduro di titanio TiI 4

Proprietà fisiche:

Il titanio è un metallo leggero bianco-argenteo. Plastica, saldabile in atmosfera inerte.
Ha un'elevata viscosità e, durante la lavorazione, tende ad attaccarsi all'utensile da taglio, pertanto richiede l'applicazione di rivestimenti speciali all'utensile e vari lubrificanti.

Proprietà chimiche:

A temperature normali è ricoperto da una pellicola passivante protettiva di ossido ed è resistente alla corrosione, ma quando ridotto in polvere brucia all'aria. La polvere di titanio può esplodere (punto di infiammabilità 400°C). Il titanio riscaldato all'aria a 1200°C brucia con formazione di fasi ossido di composizione variabile TiO x .
Il titanio è resistente alle soluzioni diluite di molti acidi e alcali (eccetto HF, H 3 PO 4 e H 2 SO 4 concentrato), tuttavia reagisce facilmente anche con acidi deboli in presenza di agenti complessanti, ad esempio con acido fluoridrico HF forma un anione complesso 2-.
Quando riscaldato, il titanio interagisce con gli alogeni. Con l'azoto superiore a 400°C il titanio forma nitruro TiN x (x=0,58-1,00). Quando il titanio interagisce con il carbonio, si forma il carburo di titanio TiC x (x=0,49-1,00).
Il titanio assorbe l'idrogeno, formando composti di composizione variabile TiHx. Quando riscaldati, questi idruri si decompongono, rilasciando H2.
Il titanio forma leghe con molti metalli.
Nei composti, il titanio presenta stati di ossidazione +2, +3 e +4. Lo stato di ossidazione più stabile è +4.

I collegamenti più importanti:

Diossido di titanio, TiO2. Polvere bianca, gialla al riscaldamento, densità 3,9-4,25 g/cm 3 . Anfotero. In H 2 SO 4 concentrato si dissolve solo con riscaldamento prolungato. Quando fuso con soda Na 2 CO 3 o potassa K 2 CO 3, l'ossido di TiO 2 forma titanati:
TiO2 + K2CO3 = K2TiO3 + CO2
Idrossido di titanio (IV)., TiO(OH) 2 *xH 2 O, viene precipitato da soluzioni di sali di titanio; calcinandolo accuratamente si ottiene l'ossido di TiO 2. L'idrossido di titanio (IV) è anfotero.
Tetracloruro di titanio, TiCl 4 , in condizioni normali, è un liquido giallastro che emette forti fumi nell'aria, il che si spiega con la forte idrolisi di TiCl 4 da parte del vapore acqueo e la formazione di minuscole goccioline di HCl e una sospensione di idrossido di titanio. L'acqua bollente si idrolizza in acido titanico (??). Il cloruro di titanio (IV) è caratterizzato dalla formazione di prodotti di addizione, ad esempio TiCl 4 *6NH 3, TiCl 4 *8NH 3, TiCl 4 *PCl 3, ecc. Quando il cloruro di titanio (IV) viene sciolto in HCl, si forma l'acido complesso H2, sconosciuto allo stato libero; i suoi sali Me 2 cristallizzano bene e sono stabili nell'aria.
Riducendo TiCl 4 con idrogeno, alluminio, silicio e altri forti agenti riducenti, si ottengono tricloruro e dicloruro di titanio TiCl 3 e TiCl 2: sostanze solide con forti proprietà riducenti.
Nitruro di titanio- rappresenta la fase interstiziale con un'ampia regione di omogeneità, cristalli con reticolo cubico a facce centrate. Preparazione: nitrurazione del titanio a 1200 °C o altri metodi. Viene utilizzato come materiale resistente al calore per creare rivestimenti resistenti all'usura.

Applicazione:

Sotto forma di leghe. Il metallo viene utilizzato nell'industria chimica (reattori, tubazioni, pompe), nelle leghe leggere e nelle osteoprotesi. È il materiale strutturale più importante nella costruzione di aerei, missili e navi.
Il titanio è un additivo legante in alcuni gradi di acciaio.
Il nitinolo (nichel-titanio) è una lega a memoria di forma, utilizzata in medicina e tecnologia.
Gli alluminuri di titanio sono molto resistenti all'ossidazione e al calore, il che a sua volta ne ha determinato l'uso nella produzione aeronautica e automobilistica come materiali strutturali.
Sotto forma di connessioni Il biossido di titanio bianco viene utilizzato nelle vernici (ad esempio il bianco di titanio), nonché nella produzione di carta e plastica. Additivo alimentare E171.
I composti organo-titanio (ad esempio tetrabutossititanio) vengono utilizzati come catalizzatore e indurente nell'industria chimica e delle pitture e vernici.
I composti inorganici del titanio sono utilizzati come additivi nell'industria chimica, elettronica e della vetroresina.

Matigorov A.V.
Università statale di Tjumen'HF

Lo zirconio e l'afnio formano composti nello stato di ossidazione +4; il titanio è anche in grado di formare composti nello stato di ossidazione +3.

Composti con stato di ossidazione +3. I composti di titanio (III) sono ottenuti mediante riduzione dei composti di titanio (IV). Per esempio:

1200 ºС 650 ºС

2TiO2 + H2¾® Ti2O3 + H2O; 2TiCl4 + H2¾® 2TiCl3 + 2HCl

I composti di titanio (III) sono di colore viola. L'ossido di titanio è praticamente insolubile in acqua e presenta proprietà basiche. Ossido, cloruro, sali di Ti 3+ - agenti riducenti forti:

4Ti +3 Cl3 + O2 + 2H2O = 4Ti +4OCl2 + 4HCl

Per i composti di titanio (III), sono possibili reazioni di sproporzione:

2Ti +3 Cl 3 (t) ¾® Ti +4 Cl 4 (g) + Ti +2 Cl 2 (t)

Con ulteriore riscaldamento, anche il cloruro di titanio (II) diventa sproporzionato:

2Ti +2 Cl 2 (t) = Ti 0 (t) + Ti +4 Cl 4 (g)

Composti con stato di ossidazione +4. Gli ossidi di titanio(IV), zirconio(IV) e afnio(IV) sono sostanze refrattarie, chimicamente piuttosto inerti. Presentano le proprietà degli ossidi anfoteri: reagiscono lentamente con gli acidi durante l'ebollizione prolungata e interagiscono con gli alcali durante la fusione:

TiO2 + 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O;

TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H2O

L'ossido di titanio TiO 2 è quello più ampiamente utilizzato; viene utilizzato come riempitivo nella produzione di vernici, gomma e plastica. L'ossido di zirconio ZrO 2 viene utilizzato per la produzione di crogioli e piastre refrattari.

Idrossidi titanio(IV), zirconio(IV) e afnio(IV) sono composti amorfi di composizione variabile - EO 2 ×nH 2 O. Le sostanze appena ottenute sono abbastanza reattive e si dissolvono negli acidi, l'idrossido di titanio è anche solubile negli alcali. I sedimenti invecchiati sono estremamente inerti.

Alogenuri(cloruri, bromuri e ioduri) Ti(IV), Zr(IV) e Hf(IV) hanno una struttura molecolare, sono volatili e reattivi e sono facilmente idrolizzati. Quando riscaldati, gli ioduri si decompongono per formare metalli, che vengono utilizzati per ottenere metalli di elevata purezza. Per esempio:

TiI4 = Ti+2I2

I fluoruri di titanio, zirconio e afnio sono polimerici e poco reattivi.

Sali gli elementi del sottogruppo del titanio nello stato di ossidazione +4 sono pochi e idroliticamente instabili. Di solito, quando gli ossidi o gli idrossidi reagiscono con gli acidi, non si formano sali intermedi, ma osso o idrossi derivati. Per esempio:

TiO2 + 2H2SO4 = TiOSO4 + H2O; Ti(OH)4 + 2HCl = TiOCl2 + H2O

Sono stati descritti un gran numero di complessi anionici di titanio, zirconio e afnio. I più stabili nelle soluzioni e facilmente formati sono i composti del fluoro:

EO2 + 6HF = H2[EF6] + 2H2O; FE 4 + 2KF = RE 2 [FE 6 ]

Il titanio e i suoi analoghi sono caratterizzati da composti di coordinazione in cui il ruolo di ligando è svolto dall'anione perossido:

E(SO4)2 + H2O2 = H2 [E(O2)(SO4)2]

In questo caso, le soluzioni di composti di titanio (IV) acquisiscono un colore giallo-arancio, che consente di rilevare analiticamente cationi di titanio (IV) e perossido di idrogeno.

Gli idruri (EN 2), i carburi (ES), i nitruri (EN), i siliciuri (ESi 2) e i boruri (EV, EV 2) sono composti di composizione variabile, simili ai metalli. I composti binari hanno proprietà preziose che consentono loro di essere utilizzati nella tecnologia. Ad esempio, una lega composta dal 20% di HfC e dall'80% di TiC è una delle più refrattarie, p.f. 4400 ºС.

1941 Temperatura di ebollizione 3560 Ud. calore di fusione 18,8 kJ/mol Ud. calore di vaporizzazione 422,6 kJ/mol Capacità termica molare 25,1 J/(Kmol) Volume molare 10,6 cm³/mol Reticolo cristallino di una sostanza semplice Struttura reticolare esagonale
compatto (α-Ti) Parametri del reticolo a=2.951 s=4.697 (α-Ti) Atteggiamento C/UN 1,587 Temperatura di Debye 380 Altre caratteristiche Conduttività termica (300 K) 21,9 W/(mK) numero CAS 7440-32-6

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Sottotitoli

Ciao a tutti! Alexander Ivanov è con te e questo è il progetto "Chimica - Semplice". E ora ci divertiremo un po' con il titanio! Ecco come appaiono pochi grammi di titanio puro, ottenuti molto tempo fa presso l'Università di Manchester, quando ancora non era nemmeno un'università. Questo campione proviene da quello stesso museo. Ecco da cosa deriva il minerale principale da cui come viene estratto il titanio. Questo è il rutilo. In totale, si conoscono più di 100 minerali che contengono titanio Nel 1867, tutto ciò che si sapeva sul titanio stava in un libro di testo su 1 pagina All'inizio del 20° secolo, non era cambiato molto Nel 1791, il chimico e mineralogista inglese William Gregor scoprì un nuovo elemento nel minerale menakinite e lo chiamò “menakin”. Poco dopo, nel 1795, il chimico tedesco Martin Klaproth scoprì un nuovo elemento chimico in un altro minerale: il rutilo. nome da Klaproth, che lo chiamò in onore della regina degli elfi Titania. Tuttavia, secondo un'altra versione, il nome dell'elemento deriva dai titani, i potenti figli della dea della terra - Gays Tuttavia, nel 1797 si scoprì che Gregor e Klaproth scoprirono lo stesso elemento chimico. Ma il nome rimase lo stesso di quello dato da Klaproth. Ma né Gregor né Klaproth riuscirono a ottenere il titanio metallico. Ricevettero una polvere cristallina bianca, che era biossido di titanio. Per la prima volta metallico il titanio è stato ottenuto dallo scienziato russo D.K. Kirilov nel 1875 Ma come accade senza un'adeguata copertura, il suo lavoro non fu notato. Successivamente, il titanio puro fu ottenuto dagli svedesi L. Nilsson e O. Peterson, nonché dal francese Moissan. E solo nel 1910 il chimico americano M. Hunter ha migliorato i metodi precedenti per ottenere il titanio e ha ricevuto diversi grammi di titanio puro al 99%. Ecco perché nella maggior parte dei libri è Hunter ad essere indicato come lo scienziato che ha ricevuto il titanio metallico. Nessuno aveva predetto un grande futuro per il titanio, dal momento che il minimo le impurità nella sua composizione lo rendevano molto fragile e fragile, il che non consentiva l'elaborazione di test meccanici. Pertanto, alcuni composti di titanio trovarono il loro uso diffuso prima del metallo stesso Il tetracloruro di titanio fu utilizzato nella prima guerra mondiale per creare cortine fumogene all'aria aperta, Il tetracloruro di titanio si idrolizza per formare ossicloruri di titanio e ossido di titanio Il fumo bianco che vediamo è composto da particelle di ossicloruri e ossido di titanio. Il fatto che si tratti di particelle può essere confermato se facciamo cadere alcune gocce di tetracloruro di titanio nell'acqua. Il tetracloruro di titanio è attualmente utilizzato per ottenere il titanio metallico. Il metodo per ottenere il titanio puro non è cambiato da cento anni. Innanzitutto, il biossido di titanio viene convertito in tetracloruro di titanio utilizzando il cloro, di cui abbiamo parlato in precedenza. Quindi, utilizzando la termia di magnesio, il metallo di titanio viene ottenuto dal titanio tetracloruro, che si forma sotto forma di spugna. Questo processo viene eseguito ad una temperatura di 900 ° C in storte di acciaio. A causa delle dure condizioni della reazione, purtroppo non abbiamo l'opportunità di mostrare questo processo. Il risultato è una spugna di titanio, che viene fusa in un metallo compatto. Per ottenere il titanio ultrapuro si utilizza il metodo di raffinazione dello ioduro, che descriveremo in dettaglio nel video sullo zirconio. Come avrete già notato, il tetracloruro di titanio è un materiale trasparente liquido incolore in condizioni normali. Ma se prendiamo il tricloruro di titanio, allora questo è un solido viola. Solo un atomo di cloro in meno nella molecola e già uno stato diverso. Il tricloruro di titanio è igroscopico. Pertanto, puoi lavorarci solo in un'atmosfera inerte. Il tricloruro di titanio si dissolve bene nell'acido cloridrico. Questo è il processo che stai osservando. Nella soluzione si forma uno ione complesso. 3– Ti dirò cosa sono gli ioni complessi la prossima volta. Nel frattempo, inorridisci :) Se aggiungi un po' di acido nitrico alla soluzione risultante, si forma nitrato di titanio e viene rilasciato un gas marrone, che è ciò che effettivamente vediamo. C'è una reazione qualitativa agli ioni di titanio. perossido di idrogeno Come puoi vedere, avviene una reazione con la formazione di un composto dai colori vivaci Questo è l'acido sopra-titanico Nel 1908, negli Stati Uniti, il biossido di titanio iniziò ad essere utilizzato per la produzione del bianco, che sostituì il bianco, che era a base di piombo e zinco. Il bianco di titanio superava notevolmente la qualità degli analoghi di piombo e zinco. Inoltre, l'ossido di titanio veniva utilizzato per produrre lo smalto, utilizzato per rivestimenti di metallo e legno nella costruzione navale Attualmente, il biossido di titanio viene utilizzato nell'industria alimentare come colorante bianco - questo è l'additivo E171, che può essere trovato nei bastoncini di granchio, nei cereali per la colazione, nella maionese, nella gomma da masticare, nei latticini, ecc. Il biossido di titanio è utilizzato anche nei cosmetici - fa parte della crema solare “Tutti quello che luccica non è oro” - conosciamo questo detto fin dall'infanzia E in relazione alla chiesa moderna e al titanio, funziona in senso letterale E sembra che cosa possa esserci in comune tra la chiesa e il titanio? Ecco cosa: tutte le cupole delle chiese moderne che brillano d'oro in realtà non hanno nulla a che fare con l'oro. Tutte le cupole infatti sono rivestite con nitruro di titanio. Anche le punte metalliche sono rivestite con nitruro di titanio. Solo nel 1925 è stato ottenuto il titanio ad alta purezza, che ha permesso di studiarne le proprietà fisiche e chimiche E si sono rivelati fantastici. Si è scoperto che il titanio, essendo quasi la metà del peso del ferro, ha una resistenza superiore a molti acciai. Inoltre, sebbene il titanio sia una volta e mezza più pesante dell'alluminio, è sei volte più resistente e mantiene la sua resistenza fino a 500°C. -grazie alla sua elevata conduttività elettrica e amagneticità, il titanio è di grande interesse nell'ingegneria elettrica. Il titanio ha un'elevata resistenza alla corrosione. per le sue proprietà, il titanio è diventato un materiale per la tecnologia spaziale. In Russia, a Verkhnyaya Salda, c'è la società VSMPO-AVISMA, che produce titanio per l'industria aerospaziale globale. Dal titanio di Verkhnyaya Salda si producono Boeing, Airbus, Rolls-Royce , varie attrezzature chimiche e molta altra spazzatura costosa. Tuttavia, ognuno di voi può acquistare una pala o un piede di porco in puro titanio! E non è uno scherzo! Ed è così che la fine polvere di titanio reagisce con l'ossigeno atmosferico. Grazie a una combustione così colorata, il titanio ha trovato applicazione nella pirotecnica. E questo è tutto, iscriviti, metti un pollice in su, non dimenticare di sostenere il progetto e dirlo ai tuoi amici! Ciao!

Storia

La scoperta del TiO 2 è stata fatta quasi simultaneamente e indipendentemente da un inglese W. Gregor?! e il chimico tedesco M. G. Klaproth. W. Gregor, studiando la composizione della sabbia ferruginosa magnetica (Creed, Cornovaglia, Inghilterra), isolò una nuova "terra" (ossido) di un metallo sconosciuto, che chiamò menaken. Nel 1795 il chimico tedesco Klaproth scoprì un nuovo elemento nel minerale rutilo e lo chiamò titanio. Due anni dopo Klaproth stabilì che il rutilo e la terra menaken sono ossidi dello stesso elemento, da qui il nome “titanio” proposto da Klaproth. Dieci anni dopo, il titanio fu scoperto per la terza volta. Lo scienziato francese L. Vauquelin scoprì il titanio nell'anatasio e dimostrò che il rutilo e l'anatasio sono ossidi di titanio identici.

Il primo campione di titanio metallico fu ottenuto nel 1825 da J. Ya. Berzelius. A causa dell'elevata attività chimica del titanio e della difficoltà della sua purificazione, nel 1925 gli olandesi A. van Arkel e I. de Boer ottennero un campione puro di Ti mediante decomposizione termica del vapore di ioduro di titanio TiI 4 .

origine del nome

Il metallo ha preso il nome in onore dei titani, personaggi dell'antica mitologia greca, i figli di Gaia. Il nome dell'elemento è stato dato da Martin Klaproth in accordo con le sue opinioni sulla nomenclatura chimica, in contrasto con la scuola francese di chimica, dove cercavano di nominare un elemento in base alle sue proprietà chimiche. Poiché lo stesso ricercatore tedesco notò l'impossibilità di determinare le proprietà di un nuovo elemento solo dal suo ossido, scelse per esso un nome tratto dalla mitologia, per analogia con l'uranio da lui precedentemente scoperto.

Essere nella natura

Il titanio è al 10° posto in termini di prevalenza in natura. Il contenuto nella crosta terrestre è dello 0,57% in massa, nell'acqua di mare - 0,001 mg/l. Nelle rocce ultramafiche 300 g/t, nelle rocce basiche - 9 kg/t, nelle rocce acide 2,3 kg/t, nelle argille e scisti 4,5 kg/t. Nella crosta terrestre il titanio è quasi sempre tetravalente ed è presente solo nei composti dell'ossigeno. Non trovato in forma libera. In condizioni di agenti atmosferici e precipitazioni, il titanio ha un'affinità geochimica con Al 2 O 3 . È concentrato nelle bauxiti della crosta alterata e nei sedimenti argillosi marini. Il titanio viene trasportato sotto forma di frammenti meccanici di minerali e sotto forma di colloidi. In alcune argille si accumula fino al 30% di TiO 2 in peso. I minerali di titanio sono resistenti agli agenti atmosferici e formano grandi concentrazioni nei placer. Sono noti più di 100 minerali contenenti titanio. I più importanti sono: rutilo TiO 2, ilmenite FeTiO 3, titanomagnetite FeTiO 3 + Fe 3 O 4, perovskite CaTiO 3, titanite CaTiSiO 5. Esistono minerali primari di titanio - ilmenite-titanomagnetite e minerali placer - rutilo-ilmenite-zircone.

Luogo di nascita

I giacimenti di titanio si trovano in Sud Africa, Russia, Ucraina, Cina, Giappone, Australia, India, Ceylon, Brasile, Corea del Sud e Kazakistan. Nei paesi della CSI, i primi posti nelle riserve esplorate di minerali di titanio sono occupati dalla Federazione Russa (58,5%) e dall'Ucraina (40,2%). Il più grande giacimento in Russia è Yaregskoye.

Riserve e produzione

Nel 2002, il 90% del titanio estratto veniva utilizzato per produrre biossido di titanio TiO 2 . La produzione mondiale di biossido di titanio è stata di 4,5 milioni di tonnellate all’anno. Le riserve accertate di biossido di titanio (esclusa la Russia) ammontano a circa 800 milioni di tonnellate. Nel 2006, secondo l'US Geological Survey, in termini di biossido di titanio ed esclusa la Russia, le riserve di minerali di ilmenite ammontano a 603-673 milioni di tonnellate e di minerali di rutilo - 49,7-52,7 milioni di tonnellate. Pertanto, al ritmo attuale di produzione, le riserve accertate di titanio nel mondo (esclusa la Russia) dureranno più di 150 anni.

La Russia ha le seconde riserve di titanio più grandi al mondo, dopo la Cina. La base mineraria del titanio in Russia è costituita da 20 depositi (di cui 11 primari e 9 alluvionali), distribuiti abbastanza uniformemente in tutto il paese. Il più grande dei giacimenti esplorati (Yaregskoye) si trova a 25 km dalla città di Ukhta (Repubblica di Komi). Le riserve del giacimento sono stimate in 2 miliardi di tonnellate di minerale con un contenuto medio di biossido di titanio di circa il 10%.

Il più grande produttore mondiale di titanio è la società russa VSMPO-AVISMA.

Ricevuta

Di norma, il materiale di partenza per la produzione del titanio e dei suoi composti è il biossido di titanio con una quantità relativamente piccola di impurità. In particolare può trattarsi di un concentrato di rutilo ottenuto dall'arricchimento di minerali di titanio. Tuttavia, le riserve di rutilo nel mondo sono molto limitate e viene più spesso utilizzata la cosiddetta scoria sintetica di rutilo o titanio, ottenuta dalla lavorazione dei concentrati di ilmenite. Per ottenere scorie di titanio, il concentrato di ilmenite viene ridotto in un forno elettrico ad arco, mentre il ferro viene separato nella fase metallica (ghisa) e gli ossidi di titanio non ridotti e le impurità formano la fase di scoria. Le scorie ricche vengono lavorate utilizzando il metodo del cloruro o dell'acido solforico.

Il concentrato di minerale di titanio è sottoposto ad acido solforico o lavorazione pirometallurgica. Il prodotto del trattamento con acido solforico è la polvere di biossido di titanio TiO 2. Utilizzando il metodo pirometallurgico, il minerale viene sinterizzato con coke e trattato con cloro, producendo vapore di tetracloruro di titanio TiCl 4:

T i O 2 + 2 C + 2 C l 2 → T i C l 4 + 2 C O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2C+2Cl_(2)\rightarrow TiCl_(4)+2CO)))

I vapori di TiCl 4 risultanti vengono ridotti con magnesio a 850 °C:

T i C l 4 + 2 M g → 2 M g C l 2 + T i (\displaystyle (\mathsf (TiCl_(4)+2Mg\rightarrow 2MgCl_(2)+Ti)))

Inoltre, il cosiddetto processo FFC Cambridge, che prende il nome dai suoi sviluppatori Derek Fray, Tom Farthing e George Chen, e dall'Università di Cambridge, dove è stato creato, sta ora iniziando a guadagnare popolarità. Questo processo elettrochimico consente la riduzione diretta e continua del titanio dal suo ossido in una miscela fusa di cloruro di calcio e calce viva. Questo processo utilizza un bagno elettrolitico riempito con una miscela di cloruro di calcio e calce, con un anodo sacrificale (o neutro) di grafite e un catodo costituito da un ossido riducibile. Quando la corrente passa attraverso il bagno, la temperatura raggiunge rapidamente ~1000-1100°C e l'ossido di calcio fuso si decompone all'anodo in ossigeno e calcio metallico:

2 C un O → 2 C un + O 2 (\displaystyle (\mathsf (2CaO\rightarrow 2Ca+O_(2))))

L'ossigeno risultante ossida l'anodo (nel caso dell'utilizzo della grafite) e il calcio migra nella massa fusa al catodo, dove riduce il titanio dall'ossido:

O 2 + C → C O 2 (\displaystyle (\mathsf (O_(2)+C\rightarrow CO_(2)))) T i O 2 + 2 C un → T i + 2 C un O (\displaystyle (\mathsf (TiO_(2)+2Ca\rightarrow Ti+2CaO)))

L'ossido di calcio risultante si dissocia nuovamente in ossigeno e calcio metallico e il processo viene ripetuto finché il catodo non viene completamente convertito in una spugna di titanio o l'ossido di calcio viene esaurito. In questo processo, il cloruro di calcio viene utilizzato come elettrolita per conferire conduttività elettrica alla massa fusa e mobilità degli ioni attivi di calcio e ossigeno. Quando si utilizza un anodo inerte (ad esempio ossido di stagno), invece del biossido di carbonio, sull'anodo viene rilasciato ossigeno molecolare, che inquina meno l'ambiente, ma il processo in questo caso diventa meno stabile e, inoltre, in alcune condizioni , la decomposizione del cloruro diventa energeticamente più favorevole, rispetto a quella dell'ossido di calcio, con conseguente rilascio di cloro molecolare.

La “spugna” di titanio risultante viene fusa e pulita. Il titanio viene raffinato utilizzando il metodo dello ioduro o l'elettrolisi, separando il Ti da TiCl 4 . Per ottenere lingotti di titanio si utilizza la lavorazione ad arco, a fascio di elettroni o al plasma.

Proprietà fisiche

Il titanio è un metallo leggero bianco-argenteo. Esiste in due modifiche cristalline: α-Ti con un reticolo esagonale compatto (a=2.951 Å; c=4.679 Å; z=2; gruppo spaziale C6mmc), β-Ti con impaccamento cubico a corpo centrato (a=3.269 Å; z=2; gruppo spaziale Im3m), la temperatura della transizione α↔β è 883 °C, ΔH della transizione è 3,8 kJ/mol. Punto di fusione 1660±20 °C, punto di ebollizione 3260 °C, densità di α-Ti e β-Ti rispettivamente pari a 4,505 (20 °C) e 4,32 (900 °C) g/cm³, densità atomica 5,71⋅10 22 a /cm³ [ ] . Plastica, saldabile in atmosfera inerte. Resistività 0,42 µOhm m alle 20 °C

Ha un'elevata viscosità, durante la lavorazione tende ad attaccarsi all'utensile da taglio e pertanto richiede l'applicazione di rivestimenti speciali sull'utensile e vari lubrificanti.

A temperature normali è ricoperto da una pellicola passivante protettiva di ossido di TiO 2 , che lo rende resistente alla corrosione nella maggior parte degli ambienti (eccetto quelli alcalini).

La polvere di titanio tende ad esplodere. Punto di infiammabilità - 400 °C. I trucioli di titanio sono pericolosi per gli incendi.

Il titanio, insieme all'acciaio, al tungsteno e al platino, è altamente stabile nel vuoto, il che, insieme alla sua leggerezza, lo rende molto promettente nella progettazione di veicoli spaziali.

Proprietà chimiche

Il titanio è resistente alle soluzioni diluite di molti acidi e alcali (eccetto H 3 PO 4 e H 2 SO 4 concentrato).

Reagisce facilmente anche con acidi deboli in presenza di agenti complessanti, ad esempio interagisce con l'acido fluoridrico per formazione di un anione complesso 2−. Il titanio è più suscettibile alla corrosione in ambienti organici, poiché in presenza di acqua sulla superficie di un prodotto in titanio si forma una densa pellicola passiva di ossidi e idruro di titanio. L'aumento più evidente della resistenza alla corrosione del titanio è evidente quando il contenuto di acqua in un ambiente aggressivo aumenta dallo 0,5 all'8,0%, il che è confermato da studi elettrochimici sui potenziali degli elettrodi del titanio in soluzioni di acidi e alcali in miscele acquose-organiche media.

Riscaldato all'aria a 1200 °C, il Ti si accende con una fiamma bianca brillante con formazione di fasi ossido di composizione variabile TiO x. L'idrossido di TiO(OH) 2 ·xH 2 O viene precipitato da soluzioni di sali di titanio, la cui attenta calcinazione produce ossido di TiO 2. L'idrossido TiO(OH) 2 xH 2 O e il biossido TiO 2 sono anfoteri.

Applicazione

In forma pura e sotto forma di leghe

• Il titanio sotto forma di leghe è il materiale strutturale più importante nella costruzione di aerei, missili e navi.
• Il metallo viene utilizzato in: industria chimica (reattori, condutture, pompe, raccordi per condutture), industria militare (giubbotti antiproiettile, armature e barriere tagliafuoco nell'aviazione, scafi sottomarini), processi industriali (impianti di dissalazione, processi di pasta di legno e carta), industria automobilistica , industria agricola, industria alimentare, gioielleria piercing, industria medicale (protesi, osteoprotesi), strumenti odontoiatrici ed endodontici, impianti dentali, articoli sportivi, gioielleria, telefoni cellulari, leghe leggere, ecc.
• La fusione del titanio viene eseguita in forni a vuoto in stampi di grafite. Viene utilizzata anche la fusione a cera persa sottovuoto. A causa delle difficoltà tecnologiche viene utilizzato in misura limitata nella fusione artistica. La prima scultura monumentale in fusione di titanio nella pratica mondiale è il monumento a Yuri Gagarin sulla piazza a lui intitolata a Mosca.
• Il titanio è un additivo legante in molti acciai legati e nella maggior parte delle leghe speciali [ quale?] .
• Il nitinolo (nichel-titanio) è una lega a memoria di forma utilizzata in medicina e tecnologia.
• Gli alluminuri di titanio sono molto resistenti all'ossidazione e al calore, il che, a sua volta, ne ha determinato l'uso nella produzione aeronautica e automobilistica come materiali strutturali.
• Il titanio è uno dei materiali getter più comuni utilizzati nelle pompe ad alto vuoto.

Sotto forma di connessioni

• Il biossido di titanio bianco (TiO 2 ) viene utilizzato nelle vernici (ad esempio il bianco di titanio) e nella produzione di carta e plastica. Additivo alimentare E171.
• I composti organo-titanio (ad esempio il tetrabutossititanio) sono utilizzati come catalizzatore e indurente nell'industria chimica e delle vernici.
• I composti inorganici del titanio sono utilizzati nell'industria chimica, elettronica e della vetroresina come additivi o rivestimenti.
• Il carburo di titanio, il diboruro di titanio e il carbonitruro di titanio sono componenti importanti dei materiali superduri per la lavorazione dei metalli.
• Il nitruro di titanio viene utilizzato per rivestire strumenti, cupole di chiese e nella produzione di bigiotteria, poiché ha un colore simile all'oro.
• Il titanato di bario BaTiO 3 , il titanato di piombo PbTiO 3 e numerosi altri titanati sono ferroelettrici.

Esistono molte leghe di titanio con metalli diversi. Gli elementi di lega sono divisi in tre gruppi, a seconda del loro effetto sulla temperatura della trasformazione polimorfica: stabilizzanti beta, stabilizzanti alfa e rinforzanti neutri. I primi abbassano la temperatura di trasformazione, i secondi la aumentano, i terzi non la influenzano, ma portano ad un rafforzamento della soluzione della matrice. Esempi di stabilizzanti alfa: alluminio, ossigeno, carbonio, azoto. Stabilizzanti beta: molibdeno, vanadio, ferro, cromo, nichel. Indurenti neutri: zirconio, stagno, silicio. Gli stabilizzanti beta, a loro volta, sono divisi in beta isomorfi e beta formanti eutettoidi.

La lega di titanio più comune è la lega Ti-6Al-4V (nella classificazione russa - VT6).

Analisi dei mercati di consumo

La purezza e il grado del titanio grezzo (spugna di titanio) sono generalmente determinati dalla sua durezza, che dipende dal contenuto di impurità. I marchi più comuni sono TG100 e TG110 [ ] .

Azione fisiologica

Come accennato in precedenza, il titanio viene utilizzato anche in odontoiatria. Una caratteristica distintiva dell'uso del titanio non è solo la sua resistenza, ma anche la capacità del metallo stesso di fondersi con l'osso, il che consente di garantire la natura quasi monolitica della base del dente.

Isotopi

Il titanio naturale è costituito da una miscela di cinque isotopi stabili: 46 Ti (7,95%), 47 Ti (7,75%), 48 Ti (73,45%), 49 Ti (5,51%), 50 Ti (5,34%).

Sono noti gli isotopi radioattivi artificiali 45 Ti (T ½ = 3,09 h), 51 Ti (T ½ = 5,79 min) e altri.

Appunti

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schönberg, Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Pesi atomici degli elementi 2011 (IUPAC Technical Report) (inglese) // Chimica pura e applicata. - 2013. -Vol. 85, n. 5 . - P. 1047-1078. - DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
2. Gruppo editoriale: Zefirov N. S. (redattore capo). Enciclopedia chimica: in 5 volumi - Mosca: Enciclopedia sovietica, 1995. - T. 4. - P. 590-592. - 639 pag. - 20.000 copie. - ISBN 5-85270-039-8.
3. Titanio- articolo dall'Enciclopedia fisica
4. J.P. Riley e Skirrow G. Oceanografia chimica V. 1, 1965
5. Deposito di titanio.
6. Deposito di titanio.
7. Ilmenite, rutilo, titanomagnetite - 2006
8. Titanio (non definito) . Centro informativo e analitico "Minerale". Estratto il 19 novembre 2010. Archiviato il 21 agosto 2011.
9. VSMPO-AVISMA Corporation
10. Koncz, St. Szanto, San; Waldhauser, H., Der Sauerstoffgehalt von Titan-jodidstäben, Naturwiss. 42 (1955) pp.368-369
11. Il titanio è il metallo del futuro (Russo).
12. Titanio - articolo dall'Enciclopedia Chimica
13. L'influenza dell'acqua sul processo di passivazione del titanio - 26 febbraio 2015 - Chimica e tecnologia chimica nella vita (non definito) . www.chemfive.ru. Estratto il 21 ottobre 2015.
14. L'arte della fusione nel XX secolo
15. Sul mercato mondiale del titanio i prezzi si sono stabilizzati negli ultimi due mesi (recensione)

Collegamenti

• Titanio nella Biblioteca Popolare degli Elementi Chimici

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