Титан

Титан
Выполнил: студент группы 2141
Ермаков Степан
Положение титана в периодической системе
химических элементов и строение атома.



Титан — элемент главной подгруппы IV
группы. Его электронная формула
следующая:
+22Тi 1s2|2s22p6|3s23p63d2|4s2
Как и у многих других d-элементов, в
атоме титана Тi подвижными являются
не только электроны наружного
энергетического уровня, но и два
электрона d-подуровня. Поэтому титан в
соединениях проявляет степени
окисления + 2 и +4 (реже +3): TiSO4 ,
TiO2, CaTiO3.
Нахождение


в
природе
Важнейшими минералами, содержащими
титан, являются: титаномагнетиты FeTiO3
*nFe3O4, ильменит FeTiO3, рутил TiO2 и др.
Титановые руды распространены относительно
широко, но содержание в них титана
небольшое.
Физические свойства

Титан — серебристобелый металл.
Сравнительно легкий
— немного тяжелее
алюминия, но
примерно в три раза
прочнее его.
Тугоплавкий
(1665°С). В обычных
условиях отличается
высокой прочностью
и вязкостью.
Поддается различным
видам обработки.
Химические свойства

Титан, как и алюминий, довольно активный металл. Однако
благодаря образованию на поверхности металла плотной
защитной оксидной пленки он обладает исключительно
высокой стойкостью против коррозии превышающей стойкость
нержавеющей стали. При обычных условиях на титан не
действуют ни кислород воздуха, ни морская вода, ни даже
царская водка. При повышенной температуре его химическая
активность повышается. Так, например, титан реагирует с
хлором:
Химические свойства

При высокой температуре реагирует с кислородом:
Азотная кислота на титан не
действует (кроме порошка), но
серная кислота реагирует с ним. С
50% -ной серной кислотой без
нагревания одновременно протекают
следующие реакции:
Химические свойства
1)Свойства оксида.
Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как осно́вные, так и
кислотные свойства (хотя реагирует главным образом с
концентрированными кислотами).
Медленно растворяется в концентрированной серной кислоте,
образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:
TiO2 + 2H2SO4 → Ti(SO4)2 + 2H2O
В концентрированных растворах щелочей или при сплавлении с
ними образуются титанаты — соли титановой кислоты
(амфотерного гидроксида титана TiO(OH)2)
TiO2 + 2NaOH → Na2TiO3 + H2O
2)Свойства гидроксида.
Оксид Ti (IV) с водой не взаимодействует , поэтому гидроксид
Ti (OH)4 получают косвенным путём , например:
TiCl4 + 4NaOH = Ti (OH)4 + 4NaCl
Гидроксид титана (IV) окрашен в белый цвет. Он амфотерен, причём и
основные и кислотные его свойства выражены очень слабо.
Свежеосаждённый Ti (OH)4, α–форма, растворяется в кислотах
(например, в H2SO4) с образованием титанил–иона TiO2+:
Ti (OH)4 + H2SO4 = TiOSO4 + 3H2O
Если концентрированная серная кислота берётся в избытке, образуется
комплексные
соединения состава [TiO(SO4)2]2– или [Ti (SO4)3]2–:
Ti (OH)4 + 2H2SO4 = H2[TiO(SO4)2] + 2H2O
Ti (OH)4 + 3H2SO4 = H2[Ti (SO4)3] + 4H2O

Оксид титана (III) Ti2O3 не взаимодействует с водой, поэтому
соответствующий гидроксид получают косвенным путём:
TiCl3 + 3NaOH = Ti (OH)3↓ + 3NaCl
Ti (OH)3 представляет собой осадок серо–фиолетового цвета.
Гидроксид титана (III) обладает только основными свойствами. Он
взаимодействует с кислотами, образуя соответствующие соли:
2Ti (OH)3 + 3H2SO4 = Ti2(SO4)3 + 6H2O
Биологическое значение
элемента




Учёные говорят, что биологическая роль титана не выяснена, но он
участвует в процессе образования эритроцитов в костном мозге, в
синтезе гемоглобина и в процессе формирования иммунитета.
Титан есть в головном мозге человека, в слуховом и зрительном
центрах; в женском молоке он есть всегда, причём в определённых
количествах. Концентрации титана в организме активизируют
обменные процессы, и улучшают общий состав крови, снижая в ней
содержание холестерина и мочевины.
В сутки человек получает около 0,85 мг титана, с водой и продуктами
питания, а также с воздухом, но в желудочно-кишечном тракте он
всасывается слабо – от 1 до 3%.
Для человека титан нетоксичен или малотоксичен, и о летальной дозе
у медиков тоже нет данных, но при регулярном вдыхании двуокиси
титана он накапливается в лёгких, и тогда развиваются хронические
заболевания, сопровождающиеся одышкой и кашлем с мокротой –
трахеит, альвеолит и др. Накопление титана вместе с другими, более
токсичными элементами, вызывает воспаления и даже гранулематоз –
тяжёлое заболевание сосудов, опасное для жизни.
Применение

Титан и его сплавы в связи с
их легкостью, прочностью,
термической и коррозионной
стойкостью применяются для
изготовления деталей
самолетов, космических
кораблей, ракет, подводных
лодок, трубопроводов,
котлов высокого давления,
различных аппаратов для
химической
промышленности. Титан
широко используется в виде
листов для обшивки
корпусов судов,
обеспечивающих высокую
прочность и стойкость в
морской воде.


Титан, как и тантал, не действует на
живые ткани организма, поэтому он
применяется в хирургии для скрепления
костей при переломах.
Высокой кроющей способностью
обладают титановые белила, основной
составной частью которых является
оксид титана (IV) ТiO2.