English

Азот
Актиний
Алюминий
Америций
Аргон
Астат
Барий
Бериллий
Берклий
Борий
Бор
Бром
Ванадий
Висмут
Водород
Вольфрам
Гадолиний
Галлий
Гафний
Гелий
Германий
Гольмий
Дармштадтий
Диспрозий
Дубний
Европий
Железо
Золото
Индий
Иод
Иридий
Иттербий
Иттрий
Кадмий
Калий
Калифорний
Кальций
Кислород
Кобальт
Кремний
Криптон
Ксенон
Кюрий
Лантан
Литий
Лоуренсий
Лютеций
Магний
Марганец
Медь
Мейтнерий
Менделеевий
Молибден
Мышьяк
Натрий
Неон
Нептуний
Неодим
Никель
Ниобий
Нобелий
Олово
Осмий
Палладий
Платина
Плутоний
Полоний
Празеодим
Прометий
Протактиний
Радий
Радон
Резерфордий
Рений
Рентгений
Родий
Ртуть
Рубидий
Рутений
Самарий
Свинец
Селен
Сера
Серебро
Сиборгий
Скандий
Стронций
Сурьма
Таллий
Тантал
Теллур
Тербий
Технеций
Титан
Торий
Тулий
Углерод
Уран
Унунбий
Фермий
Фосфор
Франций
Фтор
Хассий
Хлор
Хром
Цезий
Церий
Цинк
Цирконий
Эйнштейний
Эрбий

История

Свойства

Применение

Опыты

       

         Титан


Символ - Ti
Атомный вес - 47.88
Плотность - 4.505
Температура плавления - 1671°C
Температура кипения - 3260°C
Открыт - Грегором в 1790 г.
   
 

 
    Титан был открыт в конце XVIII века, но более ста лет этот металл не мог найти применения из-за плохих механических свойств. Первые образцы титана были сильно загрязнены примесями азота, углерода, кислорода и других неметаллов, которые делали его хрупким и не поддающимся механической обработке. Однако в конце прошлого века, химиками Ван Аркелем и де Буром был предложен процесс очистки, который позволил получить чистый, ковкий металл [Van Arkel A. E., de Boer I. H., Z. Anorg. Allgem. Chem., 148, 345 (1925)]. Данный метод основан на том, что металлический титан при нагревании до 500–600 градусов реагирует с парами иода, образуя тетраиодид титана. TiI4 довольно летуч, а также не слишком стабилен при очень высоких температурах. При нагревании до 1100–1500 градусов он разлагается с образованием металлического титана и иода. Поскольку примеси, содержащиеся в титане, не образуют летучих иодидов, титан, образующийся при разложении иодида, свободен от них. Само иодидное рафинирование в лабораторном масштабе происходит следующим образом: загрязненный титан помещают в сосуд из термостойкого стекла, в верхней части которого размещены тонкие вольфрамовые проволочки, нагреваемые электрическим током. Сосуд вакуумируют, прогревают в вакууме при 500–600°C (для удаления летучих примесей), нагревают вольфрамовые нити пропусканием тока до 1400°C и вводят в реакционный сосуд небольшое количество иода. Иод реагирует с титаном при температуре 600 градусов, за счет диффузии поступает в верхнюю часть реактора к вольфрамовым нитям и разлагается там с образованием металла. Толщина нитей постепенно увеличивается, и для поддержания их постоянной температуры увеличивают силу тока. Температуру нитей контролируют пирометром. По окончании процесса получается титановый стержень с тонкой вольфрамовой проволочкой внутри (но поскольку диаметр проволочки – 40 микрометров, а образующегося титанового стержня – до нескольких сантиметров, примесью вольфрама можно пренебречь).

Титановая губка, полученная по процессу Кролля Титановая губка, полученная по процессу Кролля
    В качестве сырья для иодидного процесса используется вот такая титановая губка. Её получают по процессу Кролля, магнийтермическим восстановлением тетрахлорида титана. После восстановления, избыток металлического магния и его хлорида удаляют отгонкой в вакууме при температуре 900°C.

  Кристаллы иодидного титана полученные по процессу Ван Аркеля и Де Бура Кристаллы иодидного титана полученные по процессу Ван Аркеля и Де Бура
    Губку металлического титана загружают в молибденовый реактор (в промышленности, в качестве материала реактора успользовать более дорогой но прочный молибден, чем хрупкое стекло), и проводят иодидное рафинорование металла. В результате получаются красивые кристаллические прутки, как на фотографиях слева. Несмотря на красивый внешний вид, для промышленного применения они непригодны, так как из-за крупнокристаллической структуры имеют невысокую прочность. Чтобы получить компактный и прочный металл, их надо переплавить в слитки.

  Титановый пруток
    Иодидный титан, переплавляют в электродуговых, электронно-лучевых или гарнисажных печах. Из полученых слитков затем производят прутки, полосы и другие сорта проката. Титан достаточно вязкий, но в принципе неплохо поддается точению и другим видам механической обработки.

  Титановый лист
    На четвертой фотографии – титановый лист. Точнее, лист прокатан не из чистого титана, а из титанового сплава. Как правило, все сплавы титана содержат несколько процентов алюминия (до 5–6%), марганец, молибден, ванадий и некоторые другие элементы. При почти вдвое меньшем удельном весе, они обладают прочностью, практически не уступающей прочности конструкционных сталей. Сплавы титана с никелем обладают эффектом памяти формы. Возможно, позже я помещу фотографии эксперимента, демонстрирующие это интересное свойство.

  Таблетки титана
    На последнем фото – таблетки чистого (99.95%) металлического титана. Они используются в лаборатории для введения титана в сплавы (в качестве легирующей добавки), напыления пленок титана и его соединений, проведения химических реакций и как поглотитель газов в вакуумной технике.