钛(音太),TITANIUM,源自希腊神话中的巨人名Tita

1、钛（音太），TITANIUM，源自希腊神话中的巨人名Titans，1791发现。虽然它是地球上第九位藏量最丰的元素，但直到最近才开始发挥造福人类的功能；它的白色二氧化钛可用做明亮的漆料。这种金属本身可以用来作为制造超音速收音机和火箭的一种原料。钛的发现简史钛是英国化学家格雷戈尔(Gregor R W ，17621817。)在1791年研究钛铁矿和金红石时发现的。四年后，1795年，德国化学家克拉普罗特(Klaproth M H ，17431817。)在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种元素。他主张采取为铀(1789年由克拉普罗特发现的)命名的方法，引用希腊神话中太旦神族“Titans”的名

2、字给这种新元素起名叫“Titanium”。中文按其译音定名为钛。格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。因为钛的氧化物极其稳定，而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合，所以单质钛很难制取。直到1910年才被美国化学家亨特(Hunter M A )第一次制得纯度达99.9%的金属钛。从发现钛元素到制得纯品，历时100多年。而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是本世纪40年代以后的事了。目前钛的生产量激增，它的应用范围也在不断扩大，它在航海和航空制造业上得到广泛的应用。单质钛钛是过渡金属元素，在地壳中的丰度是0.63，居元素分布序列中的第十位，比常见的锌、铅、

3、锡、铜还要多得多。钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO3、金红石TiO2和组成复杂的钒钛铁矿，我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛铁矿。1.钛的性质纯净的钛具有银白色的金属光泽。有良好的可塑性。钛越纯，可塑性越强。金属钛是一种新兴的结构材料。它的密度为4.54gcm3 ,比钢轻(钢的密度为7.9gcm3）。机械强度却与钢相似。铝的密度(2.7gcm3）虽小，但机械强度较差，钛恰好兼有钢和铝的优点，且耐热性能好，熔点高达1933K，是制造飞机、火箭和宇宙飞船等最好的材料。钛被誉为宇宙金属。在酸性溶液中，从标准电极电势看,钛是还原性很强的金属,但因在钛的表面容易生成致密的、钝性的氧化物薄膜，使得钛具有优良的

4、抗腐蚀性，特别是对海水的抗腐蚀力很强。用钛制造的轮船不用涂漆，在海水中也不会生锈。钛能溶于热的盐酸和热硝酸中。钛的最好的溶剂是氢氟酸或含有氟离子的酸（将氟化物加入酸中），因为与钛生成配合物促进钛的溶解。2.钛的用途用钛制造的军舰、潜水艇，没有磁性，不会被磁性水雷发现和跟踪。而且能抗深水压力。钛潜水艇能在深达4500m的海水下航行。这是一般潜水艇不能达到的深度。虽然在常温下钛不活泼，但在高温时，钛能直接同许多非金属或金属生成填隙式化合物或生成合金。例如将钛加入钢水中，用作脱氧、除氮、去硫剂，以改善钢的性能，使钛钢坚韧而有弹性。钛在医学上的应用有着独特的用途，可以用它代替损坏的骨头，这种钛骨头犹如

5、真的骨头一样，因此钛被称为“亲生物金属”。3.钛的制备由于钛在高温下化合能力极强，可与氧、碳、氮以及其他许多元素化合，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也不能使用，因此钛的最大的缺点是难于提炼。现在制备金属钛常用的方法是在1070K，于氩气氛中用熔融的金属镁还原四氯化钛蒸气。除用镁作还原剂外，还可以用金属钠为还原剂从TiCl4制取金属钛。二氧化钛天然的二氧化钛称为金红石，是一种桃红色的晶体，有时因含有微量的Fe、Nb、Sn、V、Cr等杂质而呈黑色。经过化学处理制造出来的纯净二氧化钛是雪白色的粉末（冷时为白色，受热时则为浅黄色，俗称钛白。钛白是世界上最白的东西，1g钛白就可以把450多平方厘米的面积涂

6、得雪白，其遮盖性大于锌白，持久性高于铅白，是一种宝贵的白色颜料。钛白不仅雪白，而且粘附性很强，不易起化学变化。特别可贵的是钛白无毒，因此钛白用途广泛，除用作高级白色颜料外，还可用作白色橡胶、高级纸张等的填充剂，合成纤维的消光剂。又因TiO2的熔点很高（1800，还常被用来制造耐火玻璃、耐高温的实验器皿、瓷釉、珐琅等。二氧化钛不溶于水或稀酸，但能溶于氢氟酸和热的浓硫酸中。TiO2 + 6HF = H2TiF6 + 2H2OTiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O二氧化钛溶于浓硫酸所得的溶液虽然是酸性的，但加热煮沸发生水解，得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛沉淀，一般称为偏钛酸，即型钛酸

7、。分子式也常写成H2TiO3。TiOSO4 + 2H2O = TiO2H2O(或写成H2TiO3) + H2SO4若加碱中和水解新制备的TiOSO4的酸性溶液，得到新鲜水合二氧化钛，即型钛酸，或称为正钛酸。其反应活性比型钛酸大，既能溶于酸也能溶于浓碱而具有两性。溶于浓NaOH后，从溶液中可以结晶出化学式为Na2TiO3nH2O和Na2Ti2O5nH2O的水合钛酸盐。TiOSO4 + nH2O + 2NaOH = TiO2nH2O + Na2SO4 + H2O3TiO2nH2O + 4NaOH = Na2TiO3nH2O + Na2Ti2O5 + nH2O钛白是重要的化工原料，制取钛白主要有两种

8、方法：1、用干燥的氧气与四氯化钛在9231023K进行气相反应制取TiO2。2、硫酸法：首先使磨细的钛铁矿与浓硫酸在343353K反应制得可溶性硫酸盐，然后降低温度至273K以下，使FeSO47H2O结晶析出，这样既除去了钛液中的杂质，又获得了副产品绿矾。FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2OTiOSO4水解即可析出白色的偏钛酸沉淀，即二氧化钛的水合物。煅烧所得的偏钛酸，即可制得TiO2。TiOSO4 + 2H2O = H2TiO3+H2SO4H2TiO3 =TiO2 + H2O三氯化钛三氯化钛TiCl3是一种紫色的粉末状固体。在灼热的管式电炉中，用过量

9、的氢气还原气态的TiCl4即可得TiCl3。2TiCl4 + H2=2TiCl3 + 2HCl用还原剂Zn与TiCl4的盐酸溶液作用，可得六水合三氯化钛的紫色晶体：2TiCl4 + Zn = 2TiCl3 + ZnCl2如果在TiCl3浓溶液中加入无水乙醚，并通入氯化氢HCl至饱和，则可在乙醚层中得到绿色的六水合三氯化钛。紫色和氯色是两种异构体，其结构式分别为：紫色六水合三氯化钛Ti(H2O)6Cl3绿色六水合三氯化钛 在酸性溶液中Ti3+是一个比Sn2+更强些的还原剂，它的标准电极电势是：所以钛（）盐非常容易被空气或水所氧化。利用三价钛离子的还原性，可以测定溶液中钛的含量。例如在分析测定硫酸

10、钛时，首先在隔绝空气的条件下往液中加入铝片，把Ti（）还原为三价钛：6Ti(SO4)2 + 2Al = 3Ti2(SO4)3 + Al2(SO4)3溶液中的Ti 可以用Fe为氧化剂进行滴定，用KSCN作指示剂，当加入稍过量的Fe 时，Fe即与SCN-生成红色的K3Fe(SCN)6，表示反应已达终点。Ti3+可以把CuCl2还原成白色的氯化亚铜沉淀：(Cu2+/Cu+的标准电极电势是0.152V)四氯化钛四氯化钛是分子晶体，在常温下是一种无色液体，熔点为250K，沸点为409K，具有刺激性的嗅味儿，它在水中或潮湿的空气中都极易水解，将它暴露在空气中会发烟。TiCl4 + 3H2O =H2TiO3

11、 + 4HCl利用TiCl4的水解性，在军事上用作烟幕弹，当驾驶飞机在天空或海上撒布TICl4时，浓烟就象一条白色的长城，挡住了敌人的视线。在农业上，将TiCl4撒布在农田的四周，白色的烟雾就象一条巨大的“棉被”覆盖在农田上，既可防霜冻，又能消灭虫害。TiCl4还可用作有机聚合反应的催化剂，是制备金属钛和钛的化合物的重要原料。将二氧化钛（金红石矿）和碳粉混合加热至10001100K进行氯化制得气态TiCl4，冷凝即可得到TiCl4液体。钛的配合物由于Ti4+具有较高的正电荷和较小的半径(68pm)，电荷-半径比大，因此Ti4+离子有很强的极化力，所以在溶液中不存在简单的水合Ti4+离子，在溶液或晶体中存在着(TiO)n2n+链，TiO2+称为钛铣离子。Ti4+能同多种配位体形成配位