钛元素的性质
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宝鸡志峰钛业有限公司
钛棒、钛板、钛丝、钛管、钛盘管 二氧化钛的物理性质
TiO2是一种白色粉末,它的主要物理性能如下:密度(g/cm—3):金红石型4.261(0℃),4.216(25℃);锐钛型3.881(0℃),3.849(25℃);板钛型4.135
(0℃),4.105(25℃)。
莫氏硬度:金红石型7~7.5,锐钛型5.5~6,板钛型5.5~6。
熔点:金红石型1842℃土6℃,熔化热811J/g。
沸点:金红石型2670℃士30℃,气化热(3762土313)J/g。
蒸气压:固体1g(p/Pa)=2007—4.03×106T—1;
液体1g(p/Pa)=1094—2.09×106T—1。
介电常数:金红石型粉末110~117;锐敏型粉末48;板钛型自然晶体78;金红石单晶,a轴170,c轴86。
电导率(S/m):金红石单晶30℃时a轴10—10,c轴10—13; 227℃时a轴10—7,c轴10—6。
磁化率:(0.078—0.089)×10—6。
折光率:金红石型2.71,锐钛型2.52。
摩尔比热容(200~1000℃,J/(mol.K)):金红石型55.2,锐敏型54.2。
钛的基本性质
原子结构
钛位于元素周期表中ⅣB族,原子序数为22,原子核由22个质子和20-32个中子组成,核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。原子核半径5x10-13厘米。
物理性质
钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃),熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7.33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1.00004。
钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低,不宜作结构材料。钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
化学性质
钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:
第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;
第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;
第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;
第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或 基本上不发生反应。
与化合物的反应:
◇ HF和氟化物
氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4, 反应式为(1);不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强熔剂。即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,见式(2);无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
钛
作者:商占法
介绍
钛是一种金属元素,灰色,原子序数22,相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧,熔点高。钛的密度为4.54g/cm3,比钢轻43% ,比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多,比铝大两倍,比镁大五倍。钛耐高温,比黄金和钢都高的多。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料,主要用于航天工作和航海工业,在石油化工行业也有较多的应用。
钛的硬度与钢铁差不多,而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半,钛虽然稍稍比铝重一点,它的硬度却比铝大2倍。现在,在宇宙火箭和导弹中,就大量用钛代替钢铁。据统计, 目前世界上每年用于宇宙航行的钛,已达一千吨以上。极细的钛粉,还是火箭的好燃料,所以钛被誉为宇宙金属,空间金属。
钛的耐热性很好,熔点高达1660℃℃。在常温下,钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水,也不能腐蚀它。钛不怕海水,有人曾把一块钛沉到海底,五年以后取上来一看,上面粘了许多小动物与海底植物,却一点也没有生锈,依旧亮闪闪的。 现在,人们开始用钛来制造潜艇——钛潜艇。由于钛非常结实,能承受很高的压力,这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行
在常温下,钛不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀;只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性,故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。现在已有用钛合金制造自动步枪,迫击炮座板及无后座力炮的发射管。在石油工业上主要作各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀等。钛可用作电极和发电站的冷凝器以及环境污染控制装置。钛镍形状记忆合金在仪器仪表上已广泛应用。在医疗中,钛与人体有很好的相容性,可作人造骨头和各种器具。钛还是炼钢的脱氧剂和不锈钢以及合金钢的组元。钛白粉是颜料和油漆的良好原料。碳化钛,碳(氢)化钛是新型硬质合金材料。氮化钛颜色近于黄金,在装饰方面应用广泛。纯钛是银白色的金属,它具有许多优良性能。
钛
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钛的特性 钪 - 钛 - 钒
钛
锆
元素周期表
总体特性
名称, 符号, 序号 钛、Ti、22
系列 过渡金属
族, 周期, 元素分区 4族, 4, d
密度、硬度 4507 kg/m3、6
颜色和外表 银色
地壳含量 0.41 %
原子属性
原子量 47.867 原子量单位
原子半径(计算值) 140(176)pm
共价半径 136 pm
范德华半径 无数据
价电子排布 [氩]3d24s2
电子在每能级的排布 2,8,10,2(图)
氧化价(氧化物) 4,3,2,1[1](两性的)
晶体结构 六方密排晶格
物理属性
物质状态 固态
熔点 1941 K(1668 °C)
沸点 3560 K(3287 °C)
摩尔体积 10.64×10-6m3/mol
汽化热 4.21 kJ/mol
熔化热 15.45 kJ/mol
蒸气压 0.49 帕(1933K)
声速 4140 m/s(293.15K)
其他性质
电负性 1.54(鲍林标度)
比热 520 J/(kg·K)
电导率 2.34×106/(米欧姆)
热导率 21.9 W/(m·K)
第一电离能 658.8 kJ/mol 第二电离能 1309.8 kJ/mol
第三电离能 2652.5 kJ/mol
第四电离能 4174.6 kJ/mol
第五电离能 9581 kJ/mol
第六电离能 11533 kJ/mol
第七电离能 13590 kJ/mol
第八电离能 16440 kJ/mol
第九电离能 18530 kJ/mol
第十电离能 20833 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
44Ti 人造 63年 电子捕获 0.268 44Sc