Титан Ti (побічна підгрупа IV групи)

Титан Ti – елемент побічної підгрупи IV групи періодичної системи. Атомна вага 47,9, заряд ядра + 22. Електрони розподілені по чотирьох енергетичним рівням:

38. Зобразіть електронну конфігурацію зовнішнього і предвнешнего шарів і розподіл електронів по орбиталям.
Незавершеністю d-орбіталей предвнешнего шару пояснюється те, що в освіті валентних зв’язків беруть участь не тільки два електрони зовнішнього шару, а й два електрони предвнешнего шару. B зв’язку з цим титан може бути у з’єднаннях як двовалентних, так і (набагато частіше) чотирьохвалентним. З’єднання чотирьохвалентного титану більш стійкі.

Титан досить легкий метал з густиною 4,5. Він плавиться при температурі 1 670 °, а кипить при +3260 °. Титан пластичний, має гарну ковкість.
Чим вища температура, тим сильніше виявляються відновні властивості титану. На холоді він порівняно мало активний, але при нагріванні легко взаємодіє з галогенами, киснем, проявляючи при цьому ступінь окислення + 4. З реакцій зі складними речовинами слід зазначити взаємодію з перегрітим водяною парою:
Ti + 2H2O = TiO2 + 2H2 ↑
Цікаво, що титан набагато активніше реагує з газоподібними галогеноводородами, ніж з аналогічними кислотами. Наприклад, з хлористим воднем при нагріванні йде реакція:
Ti + 4НСl = TiCl4 + 2H2 ↑
в той час як соляна кислота діє на титан тільки в концентрованому вигляді.
Кисневі кислоти з сильними окисними властивостями в основному вступають з титаном в окислювально-відновні реакції:
Ti + HNO3 → H2TiO3 + NO
титанова кислота
Ti + H2SO4 → Ti (SO4), + SO2
сульфат титану

• Закінчите складання рівнянь окисно-відновних реакцій самостійно.
Однак на гладкій поверхні виробів з титану або його сплавів такі кислоти можуть утворювати оксидну плівку, що захищає метал від подальшого окислення. Вищий окисел титану ТiO2 носить в основному кислотний характер. Йому відповідає титанова кислота Н2TiO3, солі якої носять назву титанату, наприклад титанат заліза FeTiO3, титанат кальцію CaTiO3. При сплаві ТiO2, з деякими основними оксидами, наприклад з СаО, утворюються відповідні титанати:
СаО + ТiO2 = CaTiO3

У природі титан досить поширений. Він зустрів чає в вигляді мінералу рутилу, в основі якого двоокис титану ТiO2, а також у вигляді титанатів кальцію і заліза. Мінерали, що містять титан, часто супроводжують залізних руд і рідко зустрічаються у вигляді великих самостійних родовищ. Отримують титан з природних сполук, переводячи їх у хлорид TiCl4, а потім відновлюючи з хлориду розплавленим магнієм:
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2 Це вельми дорогий спосіб.
Титан застосовують в основному в якості добавок до сплавів, зокрема до сталі, що надає їй ковкість, жароміцність, стійкість до корозії.

■ 39. Детально опишіть хімічні властивості титану. Чим титан відрізняється від цинку і в чому вони подібні?
40. Що таке титанати і як можна їх отримати?
41. Яким способом можна отримати титан з природних з’єднань?
42. Де застосовується титан? (Див. Відповідь)

Посилання на основну публікацію