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(Å) | 2 | 原子体积(cm3/mol) | 10.64 | 电子模型 | | 电子构型 | 1s2 2s2p6 3s2p6d2 4s2 | 离子半径(Å) | 0.605 | 共价半径(Å) | 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 | - | | | | | 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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