Titanas

Titanas ir jo neorganiniai junginiai
Chloridų cheminės savybės
  • Kai kurių dūminių užtaisų veikimas pagrįstas TiCl4 hidrolize drėgname ore: TiCl4 + 2H2O  TiO2 + 4HCl Ti+4 + 2H2O  TiO2 + 4H+
  • Kai kuriais atvejais TiCl4 oksiduojasi: TiCl4 + O2  TiO2 + 2 Cl2
  • Gali būti redukuojamas magniu: 2 Mg + TiCl4  2 MgCl2 + Ti Ti+4 + 4 e- -> Ti0 Mg0 – 2 e- -> Mg2+
  • Titano tetrachloridui reaguojant su kalio druska susidaro kompleksinis junginys: TiCl4 + 2KCl  K2[TiCl6]
  • Ore TiCl3 yra oksiduojamas deguonimi: TiCl3 + O2 + 2H2O 4TiOCl2 + 4HCl Ti+3 – 1 e- -> Ti+2 O20 + 4 e- -> 2O-2
Chloridų fizikinės savybės
  • TiCl4 yra bespalvis skystis (lydosi -24 °C, verda 136 °C te
    e
    emperatūroje). Oksidacijos būsenoje +4 visi valentiniai Ti elektronai dalyvauja ryšių sudaryme. Šio oksidacijos laipsnio titanas turi daug panašumų į 4A grupės elementus (pvz., CCl4, SiCl4 ir TiCl4 molekulės yra tetraedro formos).
  • TiCl3 violetinės spalvos skystis. Verda 960 °C, lydosi 425 °C.
Titano oksidai
  • Gryną TiO2 gamina, leisdami TiCl4 ir O2 dujų mišinį per įkaitintą iki 700 °C SiO2 vamzdį: TiCl4(d) + O2(d) → TiO2(k) + 2Cl2(d)
Oksidų fizikinės savybės
  • TiO2 ryškiai balta, neskaidri, inertiška ir netoksiška medžiaga. Turi didelį lūžio rodiklį  (n = 2.7). Lydymosi temperatūra – 1843 °C. Nedegus.
  • TiO (Titano(II) oksidas) auksinės geltonos spalvos. Lydymosi temperatūra – 1750 °C
  • Ti2O3 (Titano(III) oksidas) violetinės spalvos
Oksidų cheminės savybės
  • Šildant oksidą su anglimi gaunamas halogenidas:
b
b>TiO2 + 2C + 2Cl2  TiCl4 + 2 CO
  • Titano dioksidui reaguojant su vandenilio fluoridu susidaro kompleksinis junginys: TiO2 + 6HF  H2[TiF6] + 2H2O
  • Reaguoja su kalio šarmu: TiO2 + 4KOH  K4TiO4 + 2H2O
  • Reaguoja su kalcio karbonatu: TiO2 + CaCO3  CaTiO3 + CO2
  • Mažesnio oksidacijos laipsnio junginys yra stiprus reduktorius, pvz, redukuojant praskiesta si
    i
    ieros rūgštį: 2TiO + 3H2SO4  Ti2(SO4)3 + H2 + 2H2O Ti+2 – 1 e- -> Ti+3 2H+ + 2*1 e- -> H20
  • Titano panaudojimas
    • Titanas naudojamas lėktuvų konstravime, iš titano gaminami kaulus pakeičiantys implantai, įvairiausia chemijos pramonės įmonių įranga, skirta naudoti agresyvioje aplinkoje (vamzdžiai, reaktoriai, siurbliai ir kt.).
    • Titanas taip pat plačiai naudojamas juodoje ir spalvotoje metalurgijoje, o titano oksidas naudojamas gaminant aukštos kokybės baltus pigmentus, keramiką ir gumą.
    • Žmogaus kaulai titaną priima geriau nei kitus metalus ar lydinius, gerai prie jo priauga. Todėl iš titano gaminami (ar juo dengiami) į kaulą tvirtinami dantų implantų varžtai. Tokie sraigtai gerai laikosi kaule net iki 30 metų.
    Biologinė reikšmė
    • Normaliomis sąlygomis žmogaus organuose yra 1 mg titano šimtui gramų žmogaus audinių pelenų. Toks didelis ir gana pastovus elemento kiekis žmogaus organizme rodo, kad titanas yra gyvybiškai svarbus. Deja, eksperimentiškai nenustatyta kokiuose metaboliniuose procesuose ji
      i
      is dalyvauja. Yra žinoma, kad titano sieros rūgšties druskų įvedimas į kraujo donorų maisto racioną pagreitina baltymų regeneraciją ir padidina eritrocitų skaičių. Taip pat eksperimentiškai nustatyta, kad ilgalaikis titano dioksido įvedimas į gyvūnų maistą yra visiškai nekenksmingas.
    Literatūros sąrašas
    • V. Janickis; E. Rinkevičienė; J. Šukytė; A. Žarnauskas, Bendrosios ir neorganinės chemijos pagrindai. Kaunas, 2003. 249p.
    • Titanas [Interaktyvus], [Žiūrėta 2014-12-02] Prieiga per internetą: http://lt.wikipedia.org/wiki/Titanas
    • Titano dioksidas [Interaktyvus], [Žiūrėta 2014-12-02] Prieiga per internetą: http://lt.wikipedia.org/wiki/Titano_dioksidas
    • Titanas [Interaktyvus], [Žiūrėta 2014-12-03] Prieiga per internetą: https://mokslai.lt/referatai/referatas/15295.html
    • Titano mineralai [Interaktyvus], [Žiūrėta 2014-12-03] Prieiga per internetą: http://en.wikipedia.org/wiki/Category:Titanium_minerals
    Paplitimas
    • Devintasis pagal paplitimą cheminis elementas Žemėje.
    • Titanas sudaro 0,
      ,
      ,6% Žemės plutos masės.
    • Molyje yra apie 0,8% titano (IV) oksido, dirvoje iki 0,5% .
    Pagrindiniai mineralai
    Titano gavimo būdai
    • Rūdos, iš kurių gaunamas titanas, pirmiausia koncentruojamos kompleksiniais metodais. Išskirtas TiO2 paverčiamas Titano(IV) chloridu:
    • TiO2 + 2C + 2Cl2  TiCl4 + 2CO
    • TiCl4 redukuojamas magniu, aliuminiu arba el. srove:
    • TiCl4 + 2 Mg  Ti + 2MgCl2 (Kroll’o metodas)
    • Ti+4 + 4 e- -> Ti0 Mg0 – 2 e- -> Mg2+
    • Aliumotermiškai redukuojant titano(IV) oksidą:
    • 3TiO2 + 4Al  3Ti + 2Al2O3 Ti+2 + 2 e- -> Ti0 Al0 – 3e- -> Al+3
    Titano fizikinės savybės
    • Lengvas, tvirtas, blizgantis.
    • Baltai, sidabriškai metalinės spalvos.
    • Kambario temperatūroje nekoroduoja, nes paviršių dengia oksido plėvelė.
    • Grynas Titanas yra gana kalus (ypač aplinkoje be deguonies).
    • Titanas yra toks pat tvirtas kaip plienas, bet 45 % lengvesnis.
    • Sunkialydis (lydymosi temperatūra 1667 oC)
    Titano cheminės savybės
    • Didėjant temperatūrai, šio metalo cheminis aktyvumas didėja ir įkaitintas iki raudonumo jis dega oro atmosferoje Absorbuojant dujas pirmiausia susidaro kietieji tirpalai, o poto metališkieji junginiai.
    • Ti + O2  Ti-O  Ti6O  Ti3O  TiO  Ti2O3  TiO2
    • kietasis tirpalas metališkasis ryšys pereinamasis ryšys kovalentinis ryšys
    • Reaguoja su karštomis koncentruotomis rūgštimis:
    • 3Ti +4HNO3 +H2O  3H2TiO3 + 4NO
    • 2 Ti + 6 HCl + 3 H2O  2 TiCl3(H2O)3 + 3 H2 Ti + 4H2SO4  Ti(SO4)2 + 2SO2 + 4H2O
    • Lydomas reaguoja su šarmais:
    • Ti + 4NaOH  Na4TiO4 + 2H2
    Titano cheminės savybės
    • Reaguodamas su azotu sudaro nitridą TiN
    • 150-400 oC temperatūroje reaguoja su halogenidais (TiX4)
    • su anglimi – karbidus TiC
    • su siliciu – silicidus TiSi2
    • su boru – boridus TiB, TiB2
    Titano neorganiniai junginiai
    Titano chloridai
    • Titano tetrachloridas (TiCl4) dažniausiai gaminamas gamtinį rutilą (TiO2) veikiant anglimi ir chloru: TiO2 + 2C + 2Cl2  TiCl4 + 2CO
    • Titano(III) chloridas gaunamas redukuojant TiCl4 vandeniliu:
    • 2 TiCl4 + H2  2 HCl + 2 TiCl3 Ti+4 + 1e- -> Ti+3 H20 – 2e- -> 2H+