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1、钛维基百科，自由的百科全书(重定向自鈦 ) 跳转到：导航 , 搜索钛的特性钪 - 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， 2，11 （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
2、 K （3287 C）摩尔体积10.6410-6m3/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2.34106/(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1
3、6440 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 46Ti 8.0 % 稳定47Ti 7.3 % 稳定48Ti 73.8 % 稳定49Ti 5.5 % 稳定50Ti 5.4 % 稳定核磁共振特性47Ti 49Ti 核自旋-5/2 -7/2 灵敏度0.00209 0.00376 在没有特别注明的情况下使用的是国际标准基准单位单位和标准气温和气压钛是一种化学元素，化学符号 Ti，原子序数22，是一种银白色的过渡金属,其特征为重量轻、强度高
4、、具金属光泽，亦有良好的抗腐蚀能力。由于其良好的耐高温，耐低温，抗强酸，抗强碱，以及高强度，低密度，稳定的化学性质，被美誉为“太空金属”。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、导弹及航天器）、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）、运动用品、珠宝及手机等等。2钛于 1791 年由英国的威廉格里戈尔（William Gregor ）所发现，并由克拉普罗特（Martin Heinrich Klaproth ）用希腊神话的泰坦为其命名。钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，
5、广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。2 从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法3或亨特法。钛最常见的化合物，二氧化钛可用于制造白色颜料。4其他化合物还包括四氯化钛（TiCl4 ） （作催化剂及用于制造烟幕或空中文字）及三氯化钛（TiCl3 ） （用于催化聚丙烯的生产）。2 钛最有用的两个特性是，抗腐蚀性，及金属中最高的强度重量比。5在非合金的状态下，钛的强度跟某些钢相若，但却还要轻45%。6 有两种同素异形体7和五种天然的同位素，由 46Ti 到 50Ti，其中丰度最高的是48Ti（ 73.8%） 。8 钛的化学性质及物理性质和锆相似。目录隐藏 1 特性1.1
6、 物理性质1.2 化学性质1.3 化合物1.4 天然含量1.5 同位素2 历史3 制备4 用途4.1 颜料、添加剂及涂料4.2 航天及航海4.3 工业4.4 消费品及建材4.5 医学5 危害6 参考书目7 参考文献8 外部链接编辑 特性编辑 物理性质在金属元素中，钛的强度重量比之高是公认的。7它是一种高强度但低质量的金属，而且具有相当好的延展性（尤其是在无氧的环境下）。9 。表面呈银白色金属光泽。10它的熔点相对地高（超过摄氏1,649 度） ，所以是良好的耐火金属材料。商业等级的钛（纯度为99.2%）具有约为434 兆帕斯卡的极限抗拉强度，与低等级的钢合金相若，但比钢合金要轻45%。6 钛的
7、密度比铝高60%，但强度是铝的双倍。6钛可被用于各种用途。某些钛合金（例如C）的抗拉强度达1,400 帕斯卡。 11然而，当钛被加热至摄氏 430 度以上时，强度会减弱。12 它具有相当的硬度，尽管比不上高等级的热处理钢。它不具磁性， 同时是不良的导热及导电体。用机械处理时需要注意，因为如不采用锋利的器具及适当的冷却手法，钛会软化， 并留有压痕。 像钢结构体一样， 钛结构体也有疲劳极限，因此在某些应用上可保证持久耐用。10 钛是一种双型的同素异形体，在摄氏 882 度时，就会从六边形的型转变成体心立方 （晶格）的 型。 12在到达临界温度前，型的比热会随着升温而暴增，但到达后会下降，然后在型下
8、不论温度地保持基本恒定。12跟锆和铪类似，钛还存在一种态，在高压时热力学稳定，但也可能在常压下以介稳态存在。此态一般是六边形（理想）或三角形（扭曲），在软性纵波声频光子导致型（ 111）原子平面倒塌时能被观测到。13 编辑 化学性质钛的特性中， 最为人称道的就是它优良的抗腐蚀能力它的抗蚀性几乎跟铂一样好，可以抵抗酸及水中的潮湿氯气，但仍可被浓酸溶解。14 虽然以下的电位pH 图指出钛在热力学上是一种活性很高的金属，但是它与水及空气的反应是非常缓慢的。在纯水、高氯酸或氢氧化钠中的钛电位pH 图。 15 钛在曝露在高温空气中时，会生成一层钝氧化物保护膜（因此抗腐蚀能力会增强），但在空温时仍不会失去
9、光泽。9在最初形成时，保护层只有一至二纳米厚，但会缓慢地持续增厚；四年间可达25 纳米厚。 16 当钛在空气中被加热至摄氏1200 度时会燃烧起来，而在纯氧中最低只需摄氏610 度，燃烧过程中会生成二氧化钛。7因此不能在空气中熔掉钛，因为在到达熔点前钛会先燃烧起来，所以只能在惰性气体或真空中熔化钛。钛也是少数会在纯氮气中燃烧的元素（于摄氏800度时燃烧起来，生成氮化钛，并导致脆化）。17钛不受稀硫酸、稀盐酸、氯气、氯溶液及大部份有机酸的腐蚀。3它具有顺磁性（会微弱地被磁铁吸引），及相当低的导电性和导热性。 9 实验指出，天然钛在受到氘核轰击后会具有放射性，主要释放出正电子及硬性射线。 3当赤热
10、时钛会与氧气结合，到摄氏500 度时会与氯气结合。3 钛亦会与其他卤素结合，及吸收氢气。 4 编辑 化合物带氮化钛镀膜的钻头编辑 天然含量出产地产量（千吨）占总产量 % 澳大利亚1291.0 30.6 南非850.0 20.1 南非767.0 18.2 挪威382.9 9.1 乌克兰357.0 8.5 其他国家573.1 13.6 全世界4221.0 100.0 资料来源： 2003 年二氧化钛的产量。18 由于四舍五入的关系，数值总和并不等于100%。 自然中的钛总是与其他元素结合成化合物。它是地壳中含量第九高的元素（质量占地壳0.63%） 19 ，同时也是第七高的金属。大部份的火成岩及由其
11、演变成的沉积岩都含有钛（生物及天然水体也含有钛）。 39 实际上，在美国地质调查局分析过的801 种火成岩中， 784 种含有钛。19 钛大约占土壤的0.5 至 1.5%。19 它分布很广， 主要矿物为锐钛矿、板钛矿、 钛铁矿、 钙钛矿、 金红石、 榍石及大部分铁矿石。16这些矿物中，只有金红石和钛铁矿具有经济价值，但即使是这两种矿物，它们的高浓度矿源仍是很难找。编辑 同位素主条目：钛的同位素天然生的钛有五种稳定的同位素：46Ti、47Ti、48Ti、49Ti 及 50Ti，其中最常见的是48Ti（天然丰度为73.8%） 。现时已知钛共有十一种放射性同位素，其中比较稳定的有44Ti（半衰期 6
12、3 年） 、45Ti（半衰期184.8 分钟） 、51Ti（半衰期5.76 分钟）及52Ti（半衰期1.7 分钟） 。 而剩下的其他放射性同位素，半衰期最长只有33 秒，而大部份的半衰期更在半秒以下。8 钛各同位素的原子重量，最轻有39.99u（40Ti） ，最重有57.966u（58Ti） 。最常见的稳定同位素， 48Ti，其主要衰变模式为电子捕获，衰变产物为元素21（钪）的同位素；而其次的衰变模式为 衰变，产物为元素23（钒）的同位素。8 编辑 历史1791 年，英格兰矿物学家威廉格里戈尔(Reverend William Gregor)在钛铁矿中辨识出这种新的元素，命名它为menachi
13、te。大约就在同时，乔瑟夫穆勒(Franz Joseph Muller) 也制造出类似的物质，但却无法辨识它。一直到1795 年，德国化学家克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth) 在金红石中再度发现到这种物质，并以拉丁文命名其为Earth即希腊神话中的泰坦(Titans)。克拉普罗特以希腊神话的泰坦为钛命名。钛这种金属， 很难从矿物中提炼出来，曾经以一比十比例黄金的稀有金属，历史上最早备制出纯钛(99.9%)，一直要到1910 年，美国的炼金学家亨特 (Matthew A. Hunter) 将四氯化钛和钠一起加热还原，提炼出来高纯度的钛，但是这时的钛还是属于实验室的阶段
14、，1946 年克罗尔 (William Justin Kroll) 利用镁将四氯化钛还原以提炼出钛后，钛金属才真正有商业用途。钛的抗拉强度= 220MPa 降伏强度是140MPa 以碘化物精炼法制造出的钛晶棒编辑 制备钛（精矿）处理钛金属主要分四个步骤：20一、把钛矿石还原成“海绵体”，一种透气的形态；二、制造铸锭，熔化海绵体（或海绵体加一种母合金）来形成铸锭；三、初部制造，把铸锭制成一般机械制品，如坯、棒、板、片、条及管；四、加工制造，把机械制品进一步加工成型。由于钛在高温时会与氧气反应的关系，所以不能用还原反应来从氧化物中提炼钛。10 因此商业上提炼钛金属要用到克罗尔法，一种既繁复又昂贵的
15、分批处理法。（钛的市价相对地高，是因为在提炼的过程中，需要牺牲另一种昂贵的金属镁。21）在克罗尔法中，氧化物首先经过碳氯化，转化成氯化物， 过程中氯气会在有碳的情况下，通过红热的金红石或钛铁矿，生成四氯化钛（TiCl4 ） 。氯化物经分馏法浓缩及提纯后，在摄氏800 度的氩气中被熔镁还原成钛。 7 一种最近开发的提炼法，FFC 剑桥法， 22日后有可能完全取代克罗尔法。此法的原料是粉末状的二氧化钛（一种精炼过的金红石），而最后成品则会是钛粉末或海绵体。假如使用混合过的粉末状氧化物，那么成品则会是廉价钛合金，因为这样做比通用的多步熔化法要便宜得多。FFC 剑桥法使钛不像从前那样的如此稀少和昂贵，
16、可为航天工业及奢侈品市场提供更多的选择，同时可取代一些制品中的铝或特殊等级的钢。一般钛合金是由还原反应所造出来的。例如，铜钛合金（把加了铜的金红石还原而成）、碳钛铁合金（把钛铁矿和焦炭用电炉还原而成）和锰钛合金 （金红石加锰或氧化锰）都是经还原而成的。 17 2FeTiO3 + 7Cl2 + 6C (900 C) 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO TiCl4 + 2Mg (1100 C) 2MgCl2 + Ti 编辑 用途编辑 颜料、添加剂及涂料二氧化钛是最常用的钛化合物m 编辑 航天及航海钛与氮、碳生成的化合物是氮化钛、碳化钛。耐热本领比纯钛高一倍，用来制切削刀具。金黄色的氮化钛是一种装饰品。纯钛是制造飞机、坦克、军舰、潜艇、导弹、宇宙飞船不可缺
