Տիտան

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
22 ՍկանդիումՏիտանՎանադիում
Ջրածին Հելիում Լիթիում Բերիլիում Բորр Ածխածին Ազոտ Թթվածին Ֆտոր Նեոն Նատրիում Մագնեզիում Ալյումին Սիլիցիում Ֆոսֆոր Ծծումբ Քլոր Արգոն Կալիում Կալցիում Սկանդիում Տիտան Վանադիում Քրոմ Մանգան Երկաթ Կոբալտ Նիկել Պղինձ Ցինկ Գալիում Գերմանիում Արսեն Սելեն Բրոմ Կրիպտոն Ռուբիդիում Ստրոնցիում Իտրիում Ցիրկոնիում Նիոբիում Մոլիբդեն Տեխնեցիում Ռութենիում Ռոդիում Պալադիում Արծաթ Կադմիում Ինդիում Անագ Ծարիր Թելուր Յոդ Քսենոն Ցեզիում Բարիում Լանթան Ցերիում Պրազեոդիում Նեոդիում Պրոմեթիում Սամարիում Եվրոպիում Գադոլինիում Տերբիում Դիսպրոզիում Հոլմիում Էրբիում Թուլիում Իտերբիում Լյուտեցիում Հաֆնիում Տանտալ Վոլֆրամ Ռենիում Օսմիում Իրիդիում Պլատին Ոսի Սնդիկ Թալիում Կապար Բիսմունտ Պոլոնիում Աստատ Ռադոն Ֆրանցիում Ռադիում Ակտինիում Թորիում Պրոտակտիում Ուրան Նեպտունիում Պլուտոնիում Ամերիցիում Կյուրիում Բերկլիում Կլիֆորնիում Էյնշտեյնիում Ֆերմիում Մենդելեևիում Նոբելիում Լոուրենցիում Ռեզերֆորդիում Դուբնիում Սիբորգիում Բորիում Հասիում Մեյտներիում Դարմշտադտիում Ռենտգենիում Կոպերնիցիում Ունունտրիում Ֆլերովիում Ունունպենտիում Լիվերմորիում Ունունսեպտիում ՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
22Ti
Hexagonal.svg
Electron shell 022 Titanium.svg
Պարզ նյութի արտաքին տեսք
Titan-crystal bar.JPG
Բարձր մաքրությամբ տիտանի բյուրեղներ
Silicon Spectra.jpg
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Տիտան / Titanium (Ti), 22
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
47,867(1)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Ar] 3d2 4s2
Ատոմի շառավիղ 147 պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտային շառավիղ 132 պմ
Իոնի շառավիղ (+4e)68 (+2e)94 պմ
Էլեկտրաբացասականություն 1,54 (Պոլինգի սանդղակ)
Օքսիդացման աստիճաններ 2, 3, 4
Իոնիզացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 657,8(6,82) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Խտություն (ս. պ.-ում) 4,54 գ/սմ³
Հալման ջերմաստիճան 1933±20
Եռման ջերմաստիճան 3560
Մոլյար ջերմունակություն 25,1[2] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ 10,6 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք վեցանկյուն
Բյուրեղացանցի տվյալներ a=2,951 с=4,697 (α-Ti)
Դեբայի ջերմաստիճան 380 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն (300 Կ) 21,9 Վտ/(մ·Կ)
22
Տիտան
47,867
3d24s2


Տիտան, քիմիական նշանը՝ Ti, պարբերական համակարգի 4 պարբերության 4 խմբի տարր, կարգահամարը՝ 22, ատոմական զանգվածը՝ 47,90։ d-տարր է, ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3s2Зр63d24s2։ К և L թաղանթները լրացված են։

Բնական տիտանը բաղկացած է 46Ti (7,95 %), 47Ti (7,75 %), 48Ti (73,45 %), 49Ti (5,51 %) և 50Ti (5,34 %) կայուն իզոտոպներից։ Ստացվել են 41Ti (T1/2 = 0,09 վ,β+), 43Ti (0,6վ, β+), 44Ti (48,2 տարի), 45Ti (3,1 ժամ, β+), 51Ti (5,8 ր, β) և 52Ti (49 ր, β) ռադիոակտիվ իզոտոպները։

Տիտանը բաց մոխրագույն, արծաթափայլ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 1668 °С, եռմանը՝ 3330 °С, խտությունը 4505 կգ/մ3 (α-ձև 20 °С)։

Պատմություն[խմբագրել]

Մաքուր, անխառնուրդ տիտան հաջողվել է ստանալ նրա միացությունների հայտնագործումից միայն 100 տարի հետո: 18-րդ դարի վերջին, միմյանցից անկախ, տիտանի օքսիդ ստացել են անգլիացի գիտնական Վ. Գրեգորը (1790 թվականին) և գերմանացի քիմիկոս Մ. Կլապրոտը (1795 թվականին):

1825 թվականին շվեդ քիմիկոս և հանքաբան Հ. Բերցելիուսին հաջողվել է ստանալ մետաղական տիտան: 1925 թվականին ստացել են մաքուր տիտան՝ տիտանի յոդիդի տաքացմամբ (նիդերլանդացի քիմիկոսներ Ա․ վան Արկել և Հ․ դի Բուր): Տիտանի պարունակությունը երկրակեղևում 0,57% է (տարածվածությամբ 9-րդ տարրն է):

Ամերիկացի քիմիկոս Մ․ Հանտերը (1910) ստացավ մաքուր (99 %) տիտան, որը պլաստիկ է միայն բարձր ջերմաստիճաններում։

Անվանում[խմբագրել]

Վերջինս էլ հենց նոր տարրն անվանել է տիտան՝ հին հունական դիցաբանության տիտանների՝ Ուրանոս (Երկինք) աստծու և Գեայի (Երկիր) աստվածուհու զավակների անվան նմանությամբ:

Բնության մեջ[խմբագրել]

Titanium nitride coating.jpg

Տիտանը բաց մոխրագույն, արծաթափայլ մետաղ է: Երկրի ընդերքում կա տիտանի 67 տեսակի հանքաքար: Բնության մեջ հանդիպում է միացությունների ձևով, որոնցից կարևոր են ռուտիլը (տիտանի օքսիդ), իլմենիտը, պերովսկիտը և տիտանիտը: Տիտանը կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 0,57 %-ը (տարածվածությամբ 9-րդ տարրն է)։ Հայտնի են տիտանի 67 միներալները, որոնցից կարևոր են՝ ռուտիլը՝ TiO2, իլմենիտը՝ FeTiO3, պերովսկիտը՝ СаTiO3։ Տիտանը երկրի վրա դանդաղ տեղաշարժվող տարր է։ Մշտապես առկա է բուսական և կենդանական հյուսվածքներում․ բույսերում՝ 10-4%, կենդանիների օրգանիզմում մինչև 2-20•10-3 %։ Մարդն օրական ընդունում է 0,85 մգ տիտան, որն արտազատվում է մեզի և կղկղանքի հետ։

Հանքավայրեր[խմբագրել]

Տիտանի խոշոր հանքավայրեր կան Կանադայում, ԱՄՆ-ում, Նորվեգիայում, Շվեյցարիայում, Եգիպտոսում, Ռուսաստանում, Ավստրալիայում, Բրազիլիայում, Հնդկաստանում, Ղազախստան[3], Ուկրաինա (40.2 %)[4] և այլ երկրներում:

Ստացում[խմբագրել]

Բյուրեղային տիտան (99,995 % մաքրությամբ, քաշը ≈283 գ, երկարությունը ≈14 սմ, տրամագիծը ≈25 մմ), պատրաստված է գործարանում տիտանի յոդիդի տաքացմամբ, Ա․ վան Արկելի և Հ․ դի Բուրի եղանակով

Տիտանի ստացման հումքը տիտանի հանքանյութերն են։

\mathsf{TiO_2 + 2C + 2Cl_2 \rightarrow TiCl_4 + 2CO}
\mathsf{TiCl_4 + 2Mg \rightarrow 2MgCl_2 + Ti}

Տիտանի համաշխարհային տարեկան արտադրությունը 1948 թվականին 2 տ էր, 1975 թվականին՝ 50 000 տ, այժմ՝ 30 000 տ/տարի (առանց ԽՍՀՄ-ի)։ Տիտանը թեթև, ամուր և կոռոզիակայուն կառուցվածքային մետաղ է։ Հարաբերական ամրությամբ նրա համաձուլվածքները գերազանցում են երկաթի, նիկելի և այլ համաձուլվածքներին, իսկ կոռոզիակայունությամբ՝ մոտենում են ազնիվ մետաղներին։

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

Տիտանը բաց մոխրագույն, արծաթափայլ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 1668 °С[5], եռմանը՝ 3330 °С, խտությունը 4505 կգ/մ3 (α-ձև 20 °С)։ 882,5 °С-ից բարձր ջերմաստիճաններում կայուն է β ձևը (4320 կգ/մ3, 900 °С), 0,38± 0,01 К և ցածր ջերմաստիճաններում գերհաղորդիչ է։ Մաքուր տիտանը կռելի է սովորական ջերմաստիճաններում։

Քիմիապես ակտիվ անցումային տարր է։ Միացու¬ թյուններում ցուցաբերում է +4, ավելի հազվադեպ՝ +3 և +2 օքսիդացման աստիճաններ։ Օքսիդի նուրբ շերտով պատվելու պատճառով կայուն է օդում (մինչև 500-550 °С), ծովաջրում, աղաթթվի, ծծմբական թթվի, ալկալիների նոսր, նաև քլորիդների լուծույթներում։ Ազոտական թթվում պասսիվանում է:

Տիտանը թեթև, ամուր, պլաստիկ, դժվարահալ, կոռոզիակայուն մետաղ է: Օքսիդի նուրբ շերտով պատվելու շնորհիվ քիմիապես կայուն է: Տիտանը և նրա համաձուլվածքները կարելի է ենթարկել կռման, ծավալային և թերթային դրոշմման, գլոցման, մամլման: Տիտանի համաձուլվածքներն իրենց ամրությամբ գերազանցում են երկաթի, նիկելի և այլ համաձուլվածքները, իսկ կոռոզիակայունությամբ նման են ազնիվ մետաղներին:

Քիմիական հատկություններ[խմբագրել]

Լուծվում է ֆտորջրածնական թթվում, ալկալիների և գերօքսիդների հալույթներում։ Հեշտությամբ կլանում է H2, N2 և O2, առաջացնելով ներդրման պինդ լուծույթներ, նաև հիդրիդ՝ TiHx (x=0,5-2), նիտրիդ և օքսիդներ։ Տիտանը այրվում է թթվածնում, փոշին՝ նաև հալոգեններում ու ազոտում։ Հայտնի են TiO, Ti2O3, TiO2 և այլ օքսիդները։ TiO2-ը և նրա հիդրատը՝ nTiO2•mH2O, ամֆոտեր են։

TiO2, նրա հիդրատը և տիտանատները լուծվում են ծծմբական թթվում, առաջացնելով տիտանիլսուլֆատ՝ TiOSO4։ Տիտանի նիտրիդը՝ TiNx (x;=0,56-1), կոռոզիակայուն, կարծր և դժվարահալ (~3000°C) նյութ է։ Տաքացնելիս տիտանը միանում է հալոգենների (100-200 °C), հալկոգենների, ֆոսֆորի, ածխածնի, բորի հետ։

Տիտանի սուլֆիդները կիսահաղորդիչներ են։ Հայտնի են տիտանի կարբիտը՝ TiC (հալվում 3140 °C), սիլիցիդները՝ Ti5Si3, TiSi, և բորիդները՝ TiB, Ti2B5։ Գործնական նշանակություն ունեն նաև ֆտորտիտանատները՝ Na2TiF6, K2TiF6։ տիտանը միահալվում է բոլոր (բացառությամբ ալկալիական և հողալկալիական) մետաղների հետ։

\mathsf{TiO_2 + K_2CO_3 \rightarrow K_2TiO_3 + CO_2}
Կիրառություն[խմբագրել]
Տիտանե ժամացույցներ
Մաքուր տիտանե գլան

Տիտանի օքսիդն օգտագործվում է բարձրորակ սպիտակ ներկ պատրաստելու համար, նաև որպես գունանյութ և լցանյութ՝ ռետինի, պլաստմասսաների, թղթի, արհեստական մանրաթելերի, կաշվի և մետաղաձուլական արդյունաբերության մեջ:

Տիտանն օգտագործվում է ինքնաթիռաշինության, հրթիռաշինության և նավաշինության մեջ: Տեխնիկական տիտանն օգտագործում են քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ սարքեր պատրաստելու, պողպատը լեգիրելու, գեղարվեստական իրեր և հուշարձաններ տիտանապատելու, իսկ մաքուր տիտանը՝ վիրաբուժական գործիքներ պատրաստելու համար և էլեկտրատեխնիկայում: Տիտանը համեմատաբար քիչ թունավոր տարր է: Տիտանի օքսիդը օգտագործվում է բարձրորակ սպիտակ ներկ պատրաստելու համար, նաև որպես գունանյութ և լցանյութ ռետինի, պլաստմասսաների, թղթի, արհեստ, մանրաթելերի, կաշվի և մետալուրգիական արդյունաբերության մեջ:

Համաձուլվածքներ[խմբագրել]

Տիտանի համաձուլվածքները բնութագրվում են բարձր ամրությամբ -250 °C-ից մինչև 300-600 °C ջերմաստիճանային տիրույթում, կոռոզիակայունությամբ, ոչ մեծ խտությամբ։ Այդ հատկությունների շնորհիվ տիտանի համաձուլվածքները լայնորեն կիրառվում են ավիա- և հրթիռաշինության, էներգամեքենաշինության, նավաշինության, քիմիական արդյունաբերության մեջ և այլուր։ Տիտանը և նրա համաձուլվածքները կարելի է ենթարկել կռման, ծավալային և թերթային դրոշմման, գլոցման, մամլման, քարշման։

Սպառող շուկաներ վերլուծություն[խմբագրել]

2005 թվականին Titanium Corporation ընկերությունը հրապարակեց աշխարհում տիտանի գները.

  • 60 % - ներկ,
  • 20 % - պլաստմասա,
  • 13 % - թուղթ,
  • 7 % - մեքենաշինություն:

Գներ[խմբագրել]

Կախված է մաքրությունից, մեկ կիլոգրամի համար 15-25 $:

Սև տիտանի մաքրությունը հիմնականում որոշվում է իր կարծրությամբ: Առավել տարածված են TG100 և TG110 ապրանքանիշները:

Ռուսաստանում տիտանի գները 2012 թվականին կազմել են 1200-1500 ռուբլի/կգ:

Տես նաև[խմբագրել]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. Редкол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4. — С. 590-592. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5—85270—039—8
  3. Месторождение титана.
  4. Месторождение титана.
  5. Титан — статья из Физической энциклопедии

Գրականություն[խմբագրել]

  • Հայկական Հանրագիտարան
  • Barksdale, Jelks (1968). "Titanium". In Clifford A. Hampel (editor). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. pp. 732–738. LCCN 68029938.
  • Emsley, John (2001). "Titanium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. ISBN 0-19-850340-7.
  • Flower, Harvey M. (2000). "Materials Science: A moving oxygen story". Nature 407 (6802): 305–306. doi:10.1038/35030266. PMID 11014169.

Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]


Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից։ CC-BY-SA-icon-80x15.png