Титанијум је открио у Корнволу, у Великој Британији, Вилијам Грегор 1791. године, а Мартин Хајнрих Клапрот га је назвао по Титанима грчке митологије. Елемент се јавља у низу минералних наслага, углавном рутила и илменита, који су широко распрострањени у Земљиној кори и литосфери; налази се у скоро свим живим бићима, као иу воденим тијелима, стенама и земљишту. Метал се екстрахује из својих главних минералних руда Кролл и Хунтер процесима. Најчешће једињење, титанијум диоксид, је популаран фотокатализатор и користи се у производњи белих пигмената. Остала једињења укључују титанијум тетрахлорид (ТиЦл4), компоненту димних завеса и катализатора; и титан трихлорид (ТиЦл3), који се користи као катализатор у производњи полипропилена.
Титанијум се може легирати гвожђем, алуминијумом, ванадијем и молибденом, између осталих елемената, како би се произвеле јаке, лагане легуре за ваздухопловство (млазни мотори, ракете и свемирске летелице), војне, индустријске процесе (хемикалије и петрохемије, постројења за десалинизацију, целулозу, и папир)аутомобилска индустрија, пољопривреда (пољопривреда), медицинске протезе, ортопедски имплантати, зубни и ендодонтски инструменти и турпије, зубни имплантати, спортска опрема, накит, мобилни телефони и друге апликације.
Две најкорисније особине метала су отпорност на корозију и однос чврстоће и густине, највећи од свих металних елемената. У свом нелегираном стању, титанијум је јак као неки челици, али мање густ. Постоје два алотропна облика и пет природних изотопа овог елемента, 46Ти до 50Ти, при чему је 48Ти најзаступљенији (73,8 процената).
Физичка својства
Као метал, титанијум је познат по свом високом односу снаге и тежине. То је јак метал мале густине који је прилично дуктилан (нарочито у окружењу без кисеоника), сјајан и метално-беле боје. Релативно висока тачка топљења (1,668 степени или 3,034 степена Ф) чини га корисним као ватростални метал. Парамагнетна је и има прилично ниску електричну и топлотну проводљивост у поређењу са другим металима. Титанијум је суперпроводљив када се охлади испод критичне температуре од 0,49 К.
Комерцијално чисти (99,2 процента чистоће) типови титанијума имају граничну затезну чврстоћу од око 434 МПа (63,000 пси), што је једнако као код уобичајених легура челика ниског квалитета, али су мање густе. Титанијум је 60 процената гушћи од алуминијума, али више него двоструко јачи од најчешће коришћене 6061- легуре алуминијума Т6. Одређене легуре титанијума (нпр. Бета Ц) постижу затезну чврстоћу од преко 1400 МПа (200,000 пси). Међутим, титан губи снагу када се загреје изнад 430 степени (806 степени Ф).
Титанијум није тако тврд као неки типови топлотно обрађеног челика; немагнетна је и лош проводник топлоте и струје. Машинска обрада захтева мере предострожности јер материјал може да се жучи осим ако се не користе оштри алати и одговарајуће методе хлађења. Као и челичне конструкције, оне направљене од титанијума имају границу замора која гарантује дуговечност у неким применама.
Метал је диморфни алотроп хексагоналног облика који се мења у тело центриран кубични (решеткасти) облик на 882 степена (1.620 степени Ф). Специфична топлота форме драматично се повећава како се загрева до ове прелазне температуре, али затим опада и остаје прилично константна за форму без обзира на температуру.
Хемијска својства
Попут алуминијума и магнезијума, површина метала титанијума и његових легура оксидирају одмах након излагања ваздуху да би се формирао танак непорозни пасивациони слој који штити главни метал од даље оксидације или корозије. Када се први пут формира, овај заштитни слој је дебео само 1-2 нм, али наставља да расте полако, достижући дебљину од 25 нм за четири године. Овај слој даје титанијуму одличну отпорност на корозију, скоро еквивалентну платини.
Титанијум је способан да издржи нападе разблажене сумпорне и хлороводоничне киселине, раствора хлорида и већине органских киселина. Међутим, концентроване киселине кородирају титанијум. Као што указује његов негативни редокс потенцијал, титанијум је термодинамички веома реактиван метал који гори у нормалној атмосфери на нижим температурама од тачке топљења. Топљење је могуће само у инертној атмосфери или у вакууму. На 550 степени (1022 степена Ф), комбинује се са хлором. Такође реагује са другим халогенима и апсорбује водоник.
Титанијум лако реагује са кисеоником на 1.200 степени (2.190 степени Ф) у ваздуху и на 610 степени (1.130 степени Ф) у чистом кисеонику, формирајући титанијум диоксид. Титан је један од ретких елемената који сагоревају у чистом гасу азота, реагујући на 800 степени (1.470 степени Ф) да би формирали титанијум нитрид, који изазива кртост. Због своје високе реактивности са кисеоником, азотом и многим другим гасовима, титанијум који се испарава из филамената је основа за пумпе за сублимацију титанијума, у којима титанијум служи као чистач ових гасова тако што се хемијски везује за њих. Такве пумпе јефтино производе изузетно ниске притиске у системима са ултра високим вакуумом.
Појава
Титанијум је девети елемент по заступљености у Земљиној кори (0,63 процента по маси) и седми по заступљености метал. Присутан је у облику оксида у већини магматских стена, у седиментима који потичу из њих, у живим бићима и природним воденим тијелима. Од 801 врста магматских стена које је анализирао Геолошки завод Сједињених Држава, 784 је садржало титанијум. Његов удео у земљишту је отприлике 0,5 до 1,5 процената.
Уобичајени минерали који садрже титан су анатаз, брукит, илменит, перовскит, рутил и титанит (сфен). Акаогиит је изузетно редак минерал који се састоји од титанијум диоксида. Од ових минерала, само рутил и илменит имају економски значај, али чак и њих је тешко наћи у високим концентрацијама. Отприлике 6.0 и 0.7 милиона тона тих минерала је ископано 2011. године, респективно. Значајна лежишта илменита са титанијумом постоје у западној Аустралији, Канади, Кини, Индији, Мозамбику, Новом Зеланду, Норвешкој, Сијера Леонеу, Јужној Африци и Украјини. Око 210,000 тона сунђера од титанијума произведено је 2020. године, углавном у Кини (110,000 т), Јапану (50,000 т), Русији (33,{{ 15}} т) и Казахстан (15,000 т). Процењује се да ће укупне резерве анатаза, илменита и рутила премашити 2 милијарде тона.
Концентрација титанијума је око 4 пикомолара у океану. На 100 степени, процењује се да је концентрација титанијума у води мања од 10−7 М при пХ 7. Идентитет врста титанијума у воденом раствору остаје непознат због његове ниске растворљивости и недостатка осетљивих спектроскопских метода, иако је само 4 плус оксидационо стање је стабилно на ваздуху. Не постоје докази о биолошкој улози, иако је познато да ретки организми акумулирају високе концентрације титанијума.
Титанијум се налази у метеоритима, а откривен је на Сунцу и у звездама типа М (најхладнији тип) са температуром површине од 3.200 степени (5.790 степени Ф). Стене враћене са Месеца током мисије Аполо 17 се састоје од 12,1 одсто ТиО2. Природни титанијум (чист металик) је веома реткост.
Ако желите да сазнате више вести о титанијуму,кликните овде.
Контактирајте нас: zhangjixia@bjygti.com
