钛(Ti) 钛(titanium)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、具金属光泽,亦有良好的抗腐蚀能力(包括海水、王水及氯气)。由于其稳定的化学性质,良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱,以及高强度、低密度,被美誉为“太空金属”。钛于1791年由格雷戈尔(William Gregor)于英国康沃尔郡发现,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,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。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法或亨特法。钛最常见的化合物,二氧化钛可用于制造白色颜料。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)。 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。 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。在非合金的状态下,钛的强度跟某些钢相若,但却还要轻45%。有两种同素异形体和五种天然的同位素,由46Ti到50Ti,其中丰度最高的是48Ti(73.8%)。钛的化学性质及物理性质和锆相似,这是因为两者的价电子数目相同,并于元素周期表中同属一族。
元素名称 |
钛 |
元素符号 |
Ti |
原子序数 |
22 |
相对原子质量 (12C=12.0000) |
47.867 |
英文名称 |
Titanium |
原子结构 |
原子半径(?) |
2 |
原子体积(cm3/mol) |
10.64 |
电子模型 |
|
电子构型 |
1s22s2p63s2p6d24s2 |
离子半径(?) |
0.605 |
共价半径(?) |
10.64 |
氧化态 |
4 |
发现 |
1791年由 Rev. W. Gregor (英国,康沃尔)发现, 在1795年, M.H. Klaproth ( 德国,柏林)也发现了该元素。 |
命名起源 |
after the 'Titans' (Greek myth.) |
来源 |
通常以矿物钛铁矿(ilmenite,FeTiO3)或金红石(rutile,TiO2)存在于自然界,也有含钛的磁铁矿,榍石和铁矿。 |
用途 |
强度高,耐酸,用于合金的制造,钛白粉用作油漆、橡胶和纸的颜料,也用作轻质材料的制造。 |
物理性质 |
状态 |
纯钛为有光泽的白色金属,强度是钢的两倍,比刚轻45%,比铝重60%。 |
熔 点(℃) |
1660° |
沸 点(℃) |
3287 |
密度(g/cc,300K) |
- |
比 热(J/gK) |
0.52 |
蒸发热(KJ/mol) |
421 |
熔化热(KJ/mol) |
15.45 |
导电率(106/cm) |
0.0234 |
导热系数(W/cmK) |
0.219 |
自燃点(℃) |
- |
闪 点(℃) |
- |
|
|
化学性质 |
|
地质数据 |
丰 度 |
|
滞留时间(年) |
50 |
太阳 (相对于 H=1×1012) |
1.12×105 |
海水中(ppm) |
4.8×10-4 |
地壳(ppm) |
5600 |
大西洋表面 |
- |
太平洋表面 |
- |
大气(ppm(体积)) |
- |
大西洋深处 |
- |
太平洋深处 |
- |
|
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|
|
生物数据 |
人体中含量 |
|
肝(ppm) |
1.2-4.7 |
器官中 |
|
肌肉(ppm) |
0.9-2.2 |
血(mg dm-3) |
0.054 |
日摄入量(mg) |
0.8 |
骨(ppm) |
- |
人(70Kg)均体内总量(mg) |
20 |
钛的同位素信息
同位素 |
% |
质量 |
自旋 |
核磁矩 |
磁旋比 |
Q |
频率 |
吸收率 |
[44] |
0 |
43.95969 |
|
|
|
|
|
|
[45] |
0 |
44.958124 |
|
|
|
|
|
|
46 |
8 |
45.95263 |
|
|
|
|
|
|
47 |
7.3 |
46.951763 |
5/2 |
-0.93294 |
-1.5105 |
30.2 |
5.637534 |
1.56×10-4 |
48 |
73.8 |
47.947947 |
|
|
|
|
|
|
49 |
5.5 |
48.947871 |
7/2 |
-1.25201 |
-1.51095 |
24.7 |
5.639037 |
2.05×10-4 |
50 |
5.4 |
49.944792 |
|
|
|
|
|
|
[51] |
0 |
50.946616 |
|
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