Пример: Транспортная логистика
Я ищу:
На главную  |  Добавить в избранное  

Химия /

Титан

←предыдущая  следующая→
1 2 



Скачать реферат


МАГНИТОГОРСКИЙ ЛИЦЕЙ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

КАФЕДРА ХИМИИ И БИОЛОГИИ

РЕФЕРАТ

ТЕМА:

«ТИТАН»

Составил: Григоренко М.В.

Проверила: Мещерова Е.В.

Магнитогорск - 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ 3

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ 4

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 5

ПОЛУЧЕНИЕ 7

НЕКОТОРЫЕ НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 8

ТИТАН ЧЕТЫРЁХХЛОРИСТЫЙ 8

ДВУОКИСЬ ТИТАНА 9

ПРИМЕНЕНИЕ 10

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ 11

ЛИТЕРАТУРА 12

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

Титан (Titanium), Ti,— химический элемент IV группы периодической системы элементов Д. И. Мен¬делеева. Порядковый номер 22, атомный вес 47,90. Состоит из 5 устойчивых изотопов; получены также искус¬ственно радиоактивные изотопы.

В 1791 году английский химик У. Грегор нашёл в песке из местечка Менакан (Англия, Корнуолл) новую «зем¬лю», названную им менакановой. В 1795 году немецкий хи¬мик М. Клаирот открыл в минерале рутиле неиз¬вестную еще землю, металл которой он назвал Титан [в греч. мифологии титаны — дети Урана (Неба) и Геи (Земли)]. В 1797 году Клапрот доказал тождество этой земли с открытой У. Грегором. Чистый титан выде¬лен в 1910 году американским химиком Хантером посредством восстановления четырёххлористого титана натрием в же¬лезной бомбе.

НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ

Титан относится к числу наиболее распространённых в природе элементов, его содержание в земной коре составляет 0,6% (весовых). Встречается главным образом в ви¬де двуокиси TiO2 или её соединений — титанатов. Известно свыше 60 минералов, в состав которых входит титан Он содержится также в поч¬ве, в животных и растительных организмах. Ильме¬нит FeTiO3 и рутил TiO2 служат основным сырьём для получения титана. В качестве источника титана приобретают значение шлаки от плавки титано-магнетитов и ильменита.

ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Титан существует в двух состояниях: аморфный — темносерый порошок, плотность 3,392—3,395г/см3, и кристаллический, плотность 4,5 г/см3. Для кристаллического титана известны две модификации с точкой перехода при 885° (ниже 885° устойчивая гексагональная фор¬ма, выше — кубическая); t°пл. ок. 1680°; t кип. выше 3000°. Титан активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким. Технический металл поддаётся горячей обработ¬ке давлением. Совершенно чистый металл может быть прокатан на холоду. На воздухе при обыкновенной температуре титан не изменяется, при накаливании образует смесь окиси Ti2O3 и нитрида TiN. В токе кислорода при красном калении окисляется до двуокиси TiO2. При высоких температурах реаги¬рует с углеродом, кремнием, фосфором, серой и др. Устойчив к морской воде, азотной кислоте, влажному хлору, органическим кислотам и сильным щелочам. Рас¬творяется в серной, соляной и плавиковой кислотах, лучше всего — в смеси HF и HNO3. Добавление к кислотам окислителя предохраняет металл от кор¬розии при комнатной температуре. В соединениях проявляет валентность 2, 3 и 4. Наиболее устойчивы и имеют наибольшее практическое значение соединения Ti(IV). Наименее устойчивы производные Ti(II). Соединения Ti(III) устойчивы в растворе и являются сильными восстановителями. С кислородом титан даёт амфотерную двуокись титана, закись Ti0 и окись Ti2O3, имеющие основной характер, а также некоторые промежуточные окислы и перекись TiO3. Галогениды четырёхвалентного титана, за исключением TiCl4 — кристаллические тела, легкоплавкие и летучие в водном растворе гидрализованы, склонны к образованию комплексных соединений, из которых в технологии и аналитической практике имеет значение фтортитанат калия K2TiF6. Важное значение имеют карбид TiC и нитрид TiN— металлоподобные вещества, отличающиеся большой твёрдостью (карбид титан тверже карборунда), туго¬плавкостью (TiC, t°пл. 3140°; TiN, t°пл. 3200°) и хо¬рошей электропроводностью.

ПОЛУЧЕНИЕ

Соединения титана получили применение в промышлен¬ности в начале 20 в. Организация производства титана относится к 1946 (в 1948 выплавлено 10 m, 72OO т в 1954 и ок. 20000 т в 1955). Способ получония основан на восстановлении четырёххлористого титана металлическим магнием в атмосфере аргона или гелия. Компактный металл получается переплавкой в дуговых печах. Компактный металл высокой чистоты образуется при термической диссоциации тетраиодида титана. Большое значение приобрело восстановление TiCI4 натрием вместо магния.

НЕКОТОРЫЕ НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

ТИТАН ЧЕТЫРЁХХЛОРИСТЫЙ

Титан четыреххлористый,— соеди¬нение титана с хлором. Легкоподвижная бесцвет¬ная жидкость с резким запахом, плотность 1,73 г/см3 (при 20°); (t кип. 136,5°; t° пл.—23°. Во влажном воз¬духе сильно дымит вследствие гидролиза. Кипящей водой гидролизуется до титановой кислоты. Для титана четыреххлористого характерно образование продуктов присоедине¬ния, например TiCl4*6NH3, TiCl4*8NH3, TiCl4*PCl3 и т. д. При растворении титана четыреххлористого в НСl образуется ком¬плексная кислота H2[TiCl6], неизвестная в свобод¬ном состоянии; её соли Me2[TiCl6] хорошо кристал¬лизуются и устойчивы на воздухе. Важнейший исход¬ный материал для получения титан четыреххлористого — титановые шла¬ки, а также ильменит и двуокись титана. Летучий титан четыреххлористый очищают фракционированной перегонкой в ва¬кууме. Титан четыреххлористый — исходный продукт для промышлен¬ного получения металлического титана, его приме¬няют также для образования антикоррозионных, термнчески устойчивых плёнок.

ДВУОКИСЬ ТИТАНА

Двуокись титана, ТiO2, — соединение ти¬тана с кислородом, в котором титан четырёхвалентен. Белый порошок, желтый в нагретом состоянии. Встречается в природе главным образом в виде минерала ру¬тила, t°пл. выше 1850°. Плотностъ 3,9 — 4,25 г/см3. Практически нерастворима в щелочах и кислотах, за исключением HF. В концентрированной Н2SO4 растворяется лишь при длительном на¬гревании. При сплавлении двуокиси титана с едкими или угле¬кислыми щелочами образуются титанаты, которые легко гидролизуются с образованием на холоду ортотитановой кислоты (или гидрата) Ti(OH)4, легко рас¬творимой в кислотах. При стоянии она переходит в мстатитановую кислоту (форма), имеющую микрокристаллическую структуру и растворимую лишь в горя¬чей концентрированной серной и фтористоводородной кислотах. Большинство титанатов практически нерастворимы в воде. Основные свойства двуокиси титана выра¬жены сильнее кислотных, но соли, в которых титан является катионом, также в значительной мере гид¬ролизуются с образованием двухвалентного радикала титанила TiO2+. Последний входит в состав солей в качестве катиона (например, сернокислый титанил TiOSO4*2H2O). Двуокись титана является одним из важнейших соединений титана, служит исходным материа¬лом для получения других его соединений, а также частично металлического титана. Используется главным образом как минеральная краска, кроме того, как наполнитель в производстве резины и пластических металлов. Входит в состав тугоплавких стекол, глазурей, форфоровых масс. Из нее изготов¬ляют искусственные драгоценные камни, босцветные и окрашенные.

ПРИМЕНЕНИЕ

Высокие механические и антикоррозион¬ные свойства, значительная прочность (вдвое проч¬нее железа) при относительно небольшой плотности (значительно легче железа) делают титан весьма цен¬ным конструкционным металлом, благодаря чему он весьма быстро получил большое значение в совре¬менной технике. Основная масса титана потребляется во¬енной промышленностьюстью, главным образом, в самолётостроении, (дви¬гатели, в том числе и реактивные, бронированные ка¬бины и т. п.) и в судостроении. В пиротехнике используется способность титана воспламеняться. В вакуумной тех¬нике он применяется в качестве газопоглотителя. Карбид титана входит в состав твёрдых сплавов и в угли дуговых ламп и используется в качестве шли¬фовального материала. Нитрид титана применяется для шлифовки драгоценных камней. Растворы солей трёхвалентного титана (хлорида, сульфата) применяются в качестве восстановителя в аналитической практике и в текстильной промышленности (беление). Двойные оксалаты калия TiO(KC204)2*2Н20 или аммония использу¬ются в качестве протравы тканей, кожи, дерева. Сверхвысокая диэлектрическая постоянная титаната ба¬рия ВаТiO3 даёт возможность применять его для изготовления электрических конденсаторов исключитель¬но большой ёмкости.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ

Титан — постоянная со¬ставная часть растительных и животных организ¬мов. В животных органиамах титан открыт английским химиком Г. Ризом в 1835, в растительных — немецким химиком А. Адергольдом в 1852.

Растения поглощают титан из почв, концентрируя его в сотни и тысячи раз, животные — из растительной пищи. Титан в организмах обычно содержится в тысяч¬ных — десятитысячных долях процента (на живой вес), причём растения содержат его больше, чем жи¬вотные. Среди растительных организмов наиболь¬шее количество титана найдено у водоросли Clado-phora glomerata (0,032% на живой вес), среди живот¬ных — у жука навозника обыкновенного (0,0049% на живой вес).

В органах человека среднее

←предыдущая  следующая→
1 2 



Copyright © 2005—2007 «Mark5»