钛能与铁、铝、钒或钼等其他元素熔成合金,造出高强度的轻合金,在各方面有着广泛的应用,包括航天(喷气发动机及航天器)、军事、工业程序(化工与石油制品、海水淡化及造纸)、汽车、农产食品、医学(义肢、骨科移植及牙科器械与填充物)、厨房用具 运动用品、珠宝及手机等等。[4]。钛最有用的两个特性是,抗腐蚀性,及金属中的高强度-重量比[7]。在非合金的状态下,钛的强度跟某些钢相若,但却还要轻45%[8]。有两种同素异形体[9]和五种天然的同位素,分别为:46ti(8.25%)、47ti(7.44%)、48ti(73.72%)49ti(5.41%)50ti(5.18%)。[3] 钛的化学性质及物理性质和锆相似,这是因为两者的价电子数目相同,并于元素周期表中同属一族。
常温下,钛不与王水反应。温度高时,钛可与王水反应生成ticl2。 ti+8hno3=ti(no3)4+4no2+4h2o ⑾ 综上所述,钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的,但是,粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在,显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质,它们可以使钛晶格发生畸变,而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小,能与氟酸等少数几种物质发生反应,但温度增加时钛的活性迅速增加,特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。钛的冶炼过程一般都在800℃以上的高温下进行,因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作。金属钛的物理性质金属钛(ti),灰色金属。原子序数为22,相对原子质量47.87。核外电子在亚层中的排布情况为1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2。金属活动性在镁、铝之间,常温下并不稳定,因此在自然界中只以化合态存在,常见的钛的化合物有钛铁矿(fetio3)、金红石(tio2)等。钛在地壳中含量较高,排行第九,达5600ppm,换算成百分比为0.56%。纯钛密度为4.54×103kg/m3,摩尔体积为10.54cm3/mol,硬度较差,莫氏硬度只有4左右,因此延展性好。钛的热稳定性很好,熔点为1660±10℃,沸点为3287℃。金属钛的化学性质 金属钛在高温环境中的还原能力极强,能与氧、碳、氮以及其他许多元素化合,还能从部分金属氧化物(比如氧化铝)中夺取氧。常温下钛与氧气化合生成一层极薄致密的氧化膜,这层氧化膜常温下不与酸,稀硫酸,稀盐酸反应,以及酸中之王——王水。它与氟酸、盐酸、硫酸反应。
钛含量分布
编辑钛地球表面十公里厚的地层中,含钛达千分之六,比铜多61倍,在地壳中的含量排第十位(地壳中元素排行:氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛),随便从地下抓起一把泥土,其中都含有千分之几的钛,世界上储量超过一千万吨的钛矿并不稀罕。地球上有成亿吨的砂石,钛和锆这两种比砂石重的矿物,就混杂在砂石中,经过海水千百万年昼夜不停地淘洗,把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起,在漫长的海岸边,形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子,通常有几厘米到几十厘米厚。钛矿石钛没有铁磁性,用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。
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