Základné vlastnosti titánu

Základné vlastnosti titánu

Fyzikálne vlastnosti :

Hustota titánu je 4,506-4,516 g / cm3 (20 ° C), teplota topenia je 1668 ± 4 ° C, latentné teplo tavenia je 3,7-5,0 kcal / g atómu, teplota varu je 3260 ± 20 ° C, latentné teplo odparovanie je 102,5 až 112,5 kcal / g atómu, kritická teplota je 4350 ° C a kritický tlak je 1130 atm. Titán má zlú tepelnú vodivosť a elektrickú vodivosť, približne alebo mierne nižšiu ako nehrdzavejúca oceľ, titán má supravodivosť a kritická teplota čistého titánu je 0,38-0,4 K.

Titán má plasticitu, predĺženie vysoko čistého titánu môže dosiahnuť 50-60% a zmrštenie profilu môže dosiahnuť 70-80%, ale jeho pevnosť je nízka a nie je vhodná pre konštrukčné materiály.

Chemické vlastnosti :

Titán môže reagovať s mnohými prvkami a zlúčeninami pri vyšších teplotách. Rôzne prvky možno rozdeliť do štyroch kategórií podľa ich rôznych reakcií s titánom:

Prvá kategória: kovalentné a iónové väzbové zlúčeniny tvorené halogénmi a kyslíkovými prvkami s titánom;

Druhá kategória : prechodné prvky, vodík, berýlium, skupiny bóru, uhlíkové skupiny a dusíkaté skupiny s titánom za vzniku intermetalík a obmedzených pevných roztokov;

Tretí typ : nekonečný tuhý roztok zirkónia, hafnia, vanádovej skupiny, chrómovej skupiny, hafniových prvkov a titánu;

Štvrtá kategória : inertné plyny, alkalické kovy, kovy alkalických zemín, prvky vzácnych zemín (okrem tória), tálium, tórium atď. Nereagujú s titánom alebo v zásade nereagujú.

Reakcia so zlúčeninami

◇ HF a fluorid

Plynný fluorovodík reaguje s titánom za vzniku TiF4, keď je zahrievaný, reakčný vzorec je (1); nevodná fluorovodíková kvapalina môže na povrchu titánu tvoriť hustý film tetrafluoridu titánu, ktorý môže zabrániť infiltrácii fluorovodíka do titánu. Kyselina fluorovodíková je najsilnejším rozpúšťadlom pre titán. Aj kyselina fluorovodíková s koncentráciou 1% môže prudko reagovať s titánom, pozri vzorec (2); bezvodý fluorid a jeho vodný roztok nereagujú s titánom pri nízkych teplotách a iba pri vysokých teplotách reagujú s titánom.

(2)

◇ HCl a chlorid

Plynný chlorovodík môže korodovať kovový titán. Suchý chlorovodík reaguje s titánom za vzniku TiCl4 pri> 300 ° C, pozri vzorec (3); kyselina chlorovodíková s koncentráciou <5% nereaguje="" s="" titánom="" pri="" izbovej="" teplote="" a="" 20%="" kyselina="" chlorovodíková="" reaguje="" s="" titánom="" pri="" izbovej=""> Výskyt melónov pri tvorbe fialového TiCl3, pozri vzorec (4); keď je teplota vysoká, dokonca aj zriedená kyselina chlorovodíková koroduje titán. Rôzne bezvodé chloridy, ako je horčík, mangán, železo, nikel, meď, zinok, ortuť, cín, vápnik, sodík, bárium a ióny NH4 a ich vodné roztoky, nereagujú s titánom a titán je v týchto chloridoch. Má dobrú stabilitu. ,

Acid Kyselina sírová a sírovodík

Titán má významnú reakciu s 5% kyselinou sírovou a titánom. Pri normálnej teplote asi 40% kyselina sírová koroduje titán najrýchlejšie. Ak je koncentrácia vyššia ako 40%, rýchlosť korózie sa stáva pomalšou, keď dosiahne 60% a opäť 80%. Najrýchlejšie. Zahriata zriedená kyselina alebo 50% koncentrovaná kyselina sírová môže reagovať s titánom za vzniku síranu titaničitého, pozri vzorce (5) a (6). Zahriata koncentrovaná kyselina sírová sa môže redukovať titánom za vzniku S02, pozri vzorec (7). Pri normálnej teplote titán reaguje so sírovodíkom a vytvára na svojom povrchu ochranný film, ktorý môže zabrániť ďalšej reakcii medzi sírovodíkom a titánom. Pri vysokých teplotách však sírovodík reaguje s titánom, aby vyzrážal vodík. Pozri vzorec (8). Práškový titán začína reagovať so sírovodíkom pri 600 ° C za vzniku sulfidov titánu. Reakčným produktom je hlavne TiS pri 900 ° C a Ti2S3 pri 1200 ° C.

Acid Kyselina dusičná a aqua regia majú hladký a hladký povrch. Titán má dobrú stabilitu voči kyseline dusičnej. Dôvodom je skutočnosť, že kyselina dusičná môže rýchlo vytvoriť silný oxidový film na povrchu titánu, ale povrch je drsný, najmä špongiový titán alebo práškový titán. Reaguje so sekundárnou a horúcou zriedenou kyselinou dusičnou, pozri vzorce (9) a (10). Koncentrovaná kyselina dusičná vyššia ako 70 ° C môže tiež reagovať s titánom, pozri vzorec (11). Pri normálnej teplote titán nereaguje s aqua regia. Ak je teplota vysoká, titán môže reagovať s aqua regia za vzniku TiCl2.

V súhrne sú vlastnosti titánu veľmi úzko spojené s teplotou, jeho existenčnou formou a čistotou. Hustý kovový titán je svojou povahou pomerne stabilný, ale práškový titán môže spôsobiť samovoľné horenie na vzduchu. Prítomnosť nečistôt v titáne významne ovplyvňuje fyzikálnu, chemickú, mechanickú a koróznu odolnosť titánu. Najmä niektoré intersticiálne nečistoty môžu skresliť titánovú mriežku a ovplyvniť rôzne vlastnosti titánu. Pri izbovej teplote je chemická aktivita titánu veľmi nízka a môže reagovať s niekoľkými látkami, ako je kyselina fluorovodíková. Avšak so zvyšujúcou sa teplotou sa aktivita titánu rýchlo zvyšuje, najmä pri vysokých teplotách, môže titán prudko reagovať s mnohými látkami. Proces tavenia titánu sa zvyčajne uskutočňuje pri vysokej teplote nad 800 ° C, takže sa musí prevádzkovať vo vákuu alebo pod ochranou inertnej atmosféry.