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1、课外阅读你知道钛元素吗金属中的新秀钛金属铁、镁、铝、铅、锌、铜等广泛应用，为人们熟悉。然而近 年来，随着科学技术的飞速发展，上述金属已不能满足现代科学技术 的需要。钛却闪烁着时代的光辉，成为金属中的新秀。钛及钛的化合 物、合金究竟有哪些特性和用途呢?是人们应该了解的问题。一、钛的发现早在1791年英国门那新（Me necci n）山谷中静静地躺着一种黑 色的矿砂，无人问津。牧师格利高尔（w.Gregor）是位矿物学的爱 好者，当他在自己的教区内游览时，发现并带回了这种黑色的东西， 经过分析，他宣称找到了一种未知的新金属。为了纪念黑色矿砂的发 现地，格利高尔把这种金属称为 Menaccin,把矿
2、砂称为门那新矿（Menaccite），也就是现在所说的钛铁矿（FeTiO3）1795年，德国科学家克拉普罗兹（铀的发现者）从匈牙利带回 的矿物中成功地分离出一种新元素的氧化物，并很快确定他和格利高 尔发现的是同一种元素。这种矿物就是钛的氧化物一金红石仃iO2）。克拉普罗兹把此元素命名为titanium（钛）取自神话中的“泰 坦（Tita ns），意指大地之神的儿子。二、钛的存在钛在地壳中的丰度为0.63% ，居元素分布序列中的第十位，仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢，比常见的锌、铅、镍、 铜的总和还要多16倍，但大部分处于分散状态。主要的矿物有金红 石(TiO2 )和钛铁矿(FeTiO
3、3)组成复杂的钒钛铁矿。我国钛蕴藏量 居全球之首，仅四川攀枝花地区的矾钛铁矿，储量约15亿吨，占全 国已探明储量的97% 。三、钛的冶炼钛在1791 年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910 年， 中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和 氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛 制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿)，发生下面的化学反 应：FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 =
4、 FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3+3H2O为了除去杂质Fe2(SO4)3，加入铁屑，Fe3+还原为Fe2+，然 后将溶液冷却至273K以下，使得FeSO47H2O (绿矶)作为副产 品结晶析出。Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀，反应是：Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛：H2TiO3 = TiO2+H2O工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2 （或 天然的金红石）和炭粉混合加热至10001100K,进行氯化处理， 并使生成的T
5、iCI4，蒸气冷凝。TiO2 + 2C + 2CI2 二 TiCI4 + 2CO-在1070K用熔融的镁在氩气中还原TiCI4可得多孔的海绵钛：TiCI4 + 2Mg二2MgC12 + Ti这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛 材。四、钛及钛合金的特性、用途纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。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 却与钢相差不多上匕铝大两倍上匕镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K , 比黄金高近1000K，比钢高近500K。钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与02、N2、H2、S 和卤素等非金属作用。但
6、在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的 氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现出强的抗腐蚀性。 因此，一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。 液态钛几乎能溶解所有的金属，因此可以和多种金属形成合金。钛加 入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。钛与金属AI、Sb、Be、Cr、Fe 等生成填隙式化合物或金属间化合物。钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客 100 多 人。制成的潜艇，既能抗海水腐蚀，又能抗深层压力，其下潜深度比 不锈钢潜艇增加 80% 。同时，钛无磁性，不会被水雷发现，具有很 好的反监护作用。钒具有“亲生物“性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒， 对
7、任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制人造髋关节、 膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨，主动心瓣、骨骼固定夹。当新的 肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正 常活动。钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过 15mg，其作用尚不清楚。但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一 作用已被证实。五、钦的化合物及用途重要的钛化合物有：二氧化钛(TiO2)、四氯化钛(TiCI4)、偏钛酸 钡(BaTiO3)。纯净的二氧化钛是白色粉末，是优良的白色颜料，商品名称“钛 白”它兼有铅白(PbCO3)的遮盖性能和锌白(ZnO)的持久性能。 因此，人们常把钛白加在油漆中，
8、制成高级白色油漆；在造纸工业中 作为填充剂加在纸桨中；纺织工业作为人造纤维的消光剂；在玻璃、 陶瓷、搪瓷工业上作为添加剂，改善其性能；在许多化学反应中用作 催化剂。在化学工业日益发展的今天，二氧化钛及钛系化合物作为精 细化工产品，有着很高的附加价值，前景十分诱人。四氯化钛是一种无色液体；熔点250K、沸点409K，有制激性气味。它在水中或潮湿的空气中都极易水解，冒出大量的白烟TiCl4+3H2O = H2TiO3+4HCl因此 TiCl4 在军事上作为人造烟雾剂，犹其是用在海洋战争中。 在农业上，人们用TiCI4形成的浓雾复盖地面，减少夜间地面热量的 散失，保护蔬菜和农作物不受严寒、霜冻的危害
9、。将TiO2和BaCO3 一起熔融制得偏钛酸钡：TiO2+BaCO3 = BaTiO3 十 C02-人工制得的BaTiO3具有高的介电常数，由它制成的电容器有较 大的容量，更重要的是 BaTiO3 具有显著的“压电性能”，其晶体受 压会产生电流，一通电，又会改变形状。人们把它置于超声波中，它 受压便产生电流，通过测量电流强弱可测出超声波强弱。几乎所有的 超声波仪器中都要用到它。随着钛酸盐的开发利用，它愈来愈广泛地 用来制造非线性元件、介质放大器、电子计算机记忆元件、微型电容 器、电镀材料、航空材料、强磁、半导体材料、光学仪器、试剂等。钛、钛合金及钛化合物的优良性能促使人类迫切需要它们。然而， 生产成本之高，使应用受到限制。我们相信在不久的将来，随着钛的 治炼技术不断改进和提高，钛、钛合金及钛的化合物的应用将会得到 更大的发展。文章来源网络整理，请自行参考编辑使用
