Титан — хемиски елемент со симбол Ti и атомски број 22. Тој е сјаен преоден метал со сребрена боја, мала густина и висока јачина. Титанот е отпорен на корозија во морска вода, царска вода и хлор.
Титанот бил откриен во Корнвол, Велика Британија , од Вилијам Грегор во 1791 година и бил именуван од Мартин Хајнрих Клапрот по титаните на старогрчката митологија. Елементот се појавува во рамките на голем број минерални наоѓалишта, главно рутил и илменит, кои се широко распространети во Земјината кора и литосфера, а се наоѓаат во речиси сите живи суштества, водни тела, карпи и почви. Металот е изваден од неговите главни минерални руди преку процесите на Крол и Хантер. Најчесто соединение, титан диоксид , е популарен фотокатализатор и се користи во производството на бели пигменти. Другите соединенија вклучуваат титан тетрахлорид (TiCl 4 ), компонента од екрани за чад и катализатори ; и титан трихлорид (TiCl 3), кој се користи како катализатор во производството на полипропилен.
Титанот може да се легира со железо, алуминиум, ванадиум и молибден, меѓу другите елементи, за производство на силни, лесни легури за воздушната (авионски мотори, ракети и вселенски летала),воени, индустриски процеси (хемикаии и петрохемиски производи, бигор и хартија), автомобилски, агро-храна, медицински протези, ортопедски импланти, стоматолошки и ендодонтски инструментии фајлови, стоматолошки импланти, спортски стоки, накит, мобилни телефони и други апликации.
Двете најкорисни својства на металот се отпорност на корозија и сооднос на силата-густина, највисок од секој метален елент. Во неговата незаштитена состојба, титанот е силен како и некои челици, но помалку густа. Постојат две алтропни форми. и пет природни изотопи на овој елемнет, 46Ti до 50Ti, при што 48Ti е најзастапен (73.8%). Иако тие имаат ист број валентни електрони и се во истата група во периодниот систем, титанот и циркониумот се разликуваат во многу хемиски и физички својства.
Особености
Физички својства Како метал, титанот е препознатлив по својот сооднос од висока јачина и тежина. Тој е силен метал со мала густина која е доста пластична (особено во средина без кислород), сјајно и со метално-бела боја Релативно високиот степен на топење (повеќе од 1,650 °C или 3,000 °F) го прави корисен како огноотпорен метал. Таа е парамагнетна и иа прилично ниска електична и топлинска спроводливост.
Комерцијално чисти (99.2% чисти) степени од титанот имаат крајно затегнувачка цврстина од околу 434 MPa (63,000 psi), еднаква на онаа на чести, нискостепени челични легури, но се помалку густи. Титанот е 60% поцврст од алуминиумот, но повеќе од двапати посилен. како најчесто користени 6061-T6 алуминиумски легури. Одредени титански легури(на примет, бета C) постигнуваат затегнувачки јажиња над 1,400 MPa (200,000 psi). Сепак титанот губи сила кога се загрева на температура поголема од .
Титанот и не е толку цврст како и степени на топлински третиран челик; тој е не-магнетен и сиромашен проводник на топлина и електрична енергија. Механизацијата бара мерки на претпазливост, бидејќи материјалот може да се изеде, освен ако не се користат остри алатки и соодветни алатки за ладење. Како челични конструкции, оние направени од титан имаат замор што го гарантира долговечноста кај некои апликации.
Металот е диморфна алтропа од шестаголна α форма која се менува во форма на кубична (решетка) β центрирана во телото на температура од 882 °C (1,620 °F). Специфичната топлина на α форма драматично се зголемува со тоа што се загрева до оваа транзициона температура, но потоа паѓа и останува прилично константна за β обликот независно од температурата. лево|мини|Дијаграмот na Порбаикс за титанот во чиста вода, перхлорна киселина или натриум хидроксид.Puigdomenech, Ignasi (2004) Hydra/Medusa Chemical Equilibrium Database and Plotting Software, KTH Royal Institute of Technology. Како алуминиумот и магнезиумот, металот од титан и неговите легури веднаш оксидираат при изложеност на воздух. Титанот лесно реагира со кислород на во воздух, и на во чист кислород, формирајќи титан диоксид . Меѓутоа, многу бавно реагира со вода и воздух на собна температура бидејќи создава пасвен оксиден слој кој го штити најголемиот дел од металот од понатамошна оксидација. Најпрво кога се формира, овој заштитен слој е смо 1–2 nm дебел, но продолжува полека да расте ; достигнувајќи дебелина од 25 nm за четири години.
Пацивноста на атмосферата му дава одлична отпорност на титанот од корозија, речиси еквивалентна на платина. Титанот е способен да го издржи нападот со разредени сулфурни и хлороводородни киселини, хлоридски раствори и повеќето органски киселини. Сепак, титанот е кородиран од концентрирани киселини. Како што е наведено со неговиот негативен редокс потенцијал, титанот е термодинамички многу реактивен метал што гори во нормана атмосфера на пониски температиури од точката на топење. Топењето е можно само во интерна атмосфера или во вакуум. На , се комбинира со хлор. Исто така реагира со другите халогени и апсорбира водород.
Титанот е еден од ретките елементи што гори во чист азотен гас, реагира на за да формира титан нитрид, што предизвикува расипување. Поради својата висока реактивност со кислород, азот и некои други гасови, титанските филаменти се применуваат во титанските сублимациони пумпи како чистачи за овие гасови. Ваквите пумпи неверојатно и сигурно произведуваат екстремно ниски притисоци во ултра-високи вакуумски системи.
Појава +2011 производство на рутил и илменитЗемја илјади тони% од вкупниот бројАвстралија1,30019.4Јужна Африка1,16017.3Канада70010.4Индија5748.6Мозамбик5167.7Кина5007.5Виетнам4907.3Украина 3575.3Свет6,700100 Титанот е деветтиот најзастапен елемент во Земјината кора (0.63% по маса) и седмиот најзастапен метал. Тој е присутен како оксид во певеќето магматски карпи, во седиментни добиени од нив, во живи нешта и природни водни тела. Од сите 801 магливи карпи анализирани од Геолошкиот топографски институт на САД, 784 содржеле титан. Неговиот процент во почвите се движи од 0.5 до 1.5%.
Чести минерали кои содржат титан сеː аназа, бруцит, илменит, перовскит, рутил и титан (сфера). Акаогиит е екстремно редок минерал кој се состои од титан диоксид.Од овие минерали, само рутил и илменит имаат економско значење, но дури и тешко се наоѓаат во високи концентрации.Околу 6,0 и 0,7 милиони тони на овие минерали во 2011 година биле минирани соодветно. Значајни депозити на илменети кои носат титан, постојат во западниот дел на Австраија, Канада, Кина, Индија, Мозамбик, Нов Зеланд, Норвешка, Сиера Леоне, Јужна Африка, and Украина. Во 2011 година се произведени околу 186.000 тони метален сунѓер, најмногу во Кина (60,000 т), Јапонија (56,000 т), Русија (40,000 т), САД (32,000 т) и Казахстан (20,700 т). Се проценува дека вкупните резерви на титан надминуваат 600 милиони тони.
Концентрацијата на титанот е околу 4 пикомола во океанот. На100 °C, концентрацијата на титан во вода се проценува дека е помала од 10−7 M на pH 7. Идентитетот на титанските видови во воден раствор останува непознат поради неговата ниска ратворливост и недостаток на чувствителни спектроскопски методи, иако само оксидациската состојба 4+ е стабилна во воздухот. Нема докази за биолошка улога, иако се знае дека ретки организми се акумулираат високи концентрации на титан.
Титанот е содржан во метеорити, и е откриен во Сонцето и во ѕвездите од М-тип. (најладниот тип) со температура на површината од . Карпите вратени од Месечината за време на мисијата Аполо 17 се составени од 12.1% TiO2. Исто така, се наоѓа во јагленов пепел, растенија па дури и на човечкото тело. Домашниот титан (чист метал)е многу редок.Titanium. Mindat
Изотопи Природниот титан е составен од 5 стаблни изотопи: 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti, and 50Ti, со тоа што 48Ti е најзастапен (73.8% природна застапеност). Единаесет радиоизотопи се одликуваат, најстабилно битие 44Ti со полураспад од 63 години; 45Ti, 184.8 минути; 51Ti, 5.76 минути; и 52Ti, 1.7 минути.Сите други радиоактивни изотопи имаат полуживот од околу 33 секунди, а останатите помалку од пола секунда.
Изотопите на титанот се движат во атомска тежина од 39,99 u (40Ti) до 57.966 u (58Ti). Примарната радиоактивност пред најзастапениот стабилен изотоп, 48Ti, е електронски зафат и примарниот режим понатака е бета-распад. Примарните производи за распад пред 48Ti се изотопите од елементот 21 (скандиум) и примарните производи по кои се изотопите од елементот 23 (ванадиум).
Титанот станува радиоактивен при бомбардирање со деутони, што главно емитуваат позитрони и цврсти гама-зраци.
Соединенија алт=A steel colored twist drill bit with the spiral groove colored in a golden shade.|лево|мини|TiN-обложена буша На +4 оксидациониот број доминира титановата хемија, но исто така се вообичаени и состојките во +3 оксидациониот број Вообичаено, титанот прифаќа октаадрална координативна геометрија во своите комплекси, но тетрахедралниот TiCl4 е познат исклучок.Поради својата висока оксидација, соединанијата со титан (IV) покажуваат висок степен на ковалентно поврзување. За разлика од повеќето други транзициони метали, едноставни aquа Ti(IV) комплекси се непознати.
Оксиди, сулфиди и алкоксиди Најважен оксид е TiO2,кој постои во три важни полиморфиː анатаза, брукит и рутил.Сите овие се бели дијамагнитни материи, иако минералните примероци може да се појават темни. Тие прифаќаат полимерни структури во кои Ti е опкружен со шест оксидни лиганди кои се поврзуваат со други Ti центри.
Терминот титанати обично се однесува на титан (IV) соединенија, како што е претставено со бариум титанат (BaTiO3). Со перовскитна структура, овој материјал покажува пиесоелектрични својства и се користи како трансдуцер во меѓупретворањето на звукот и електричната енергија . Многу минерали се титанати, на пр. илменит (FeTiO3). Сафирот и рубинот го добиваат својот астеризам (ѕвездестиот сјај) од присуство на титан диоксид нечитотии
Различни намалени оксиди (субоксиди) од титан се познати, главно намалени стехиометрии на титан диоксид добиени со атмосферско плазма прскање. Ti3O5, опишан како Ti(IV)-Ti(III) вие, е пурпурен полупроводник произведен со редукција на TiO2 со водород на високи температури, и се користи индустриски ког површините треба да бидат обложени со пареа од титан диоксидː исоарува како чист TiO, додека TiO2 испарува како мешавина од оксиди и депозитни премази со варијабилен рефлективен индекс. Исто така познат е TiO3,со структурата на корунда и, со структурата на карпестата сол, иако често нестехиометриски.
Алкоксидите од титан(IV), подготвени со реакција на TiCl4 со алкохоли, се безбојни соединенија кои се претвораат во диоксид при реакција со вода. Тие се индустриски корисни за депонирање на цврст TiO2 преку процес на сол-гел. Титан изопропоксид се користи во синтеза на хирални органски соединенија преку епоксидација наречена Sharpless (шарплес).
Титан формира различни сулфиди, но само TiS2 привлече значаен интерес. Усвојува слоевит структура и се користи како катода во развојот на литиумските батерии. Бидејќи Ti (IV) е "тврд катјон", сулфидите од титан се нестабилни и имаат тенденција да се хидролизираат на оксидот со ослободување на водороден сулфид.
Нитриди и карбиди Титан нитрид (TiN) е член на семејството на огноотпорни метални нитриди и експонати својства слични на двете ковалентни соединенија вклучувајќи гиː термодинамичка стабиност, екстремна цврстина, топлинска/електрична спроводливост и висока точка на топење. TiN има цврстина еднаква на сафирот и карборумот (9.0 на Mосовата скала), и често се користи за премачкување на алатите за сечење, како што се рачни алатки. Исто така се користи како златна декоративна завршница и како метален бариер во изработка на полуспроводници. Титан карбид, кој исто така е многу цврст, може да се пронајде во алати за сечење. лево|мини|Титан (III) соединенијата се карактеристични виолетови, илустрирани со овој воден раствор од титан трихлорид.
Халиди