Titan je u Cornwallu u Velikoj Britaniji otkrio William Gregor 1791. godine, a Martin Heinrich Klaproth ga je nazvao po Titanima iz grčke mitologije. Element se nalazi u nizu mineralnih naslaga, uglavnom rutila i ilmenita, koji su široko rasprostranjeni u Zemljinoj kori i litosferi; nalazi se u gotovo svim živim bićima, kao iu vodenim tijelima, stijenama i tlu. Metal se ekstrahira iz svojih glavnih mineralnih ruda Kroll i Hunter procesima. Najčešći spoj, titanov dioksid, popularan je fotokatalizator i koristi se u proizvodnji bijelih pigmenata. Ostali spojevi uključuju titanov tetraklorid (TiCl4), komponentu dimnih zavjesa i katalizatora; i titan triklorid (TiCl3), koji se koristi kao katalizator u proizvodnji polipropilena.
Titan se može legirati željezom, aluminijem, vanadijem i molibdenom, između ostalih elemenata, kako bi se proizvele jake, lagane legure za zrakoplovstvo (mlazni motori, projektili i svemirske letjelice), vojne, industrijske procese (kemikalije i petrokemikalije, postrojenja za desalinizaciju, celulozu, i papir)automobilska industrija, poljoprivreda (poljoprivreda), medicinske proteze, ortopedski implantati, zubni i endodontski instrumenti i turpije, zubni implantati, sportska oprema, nakit, mobilni telefoni i druge aplikacije.
Dva najkorisnija svojstva metala su otpornost na koroziju i omjer čvrstoće i gustoće, najveći od svih metalnih elemenata. U svom nelegiranom stanju, titan je jak kao neki čelici, ali manje gust. Postoje dva alotropna oblika i pet prirodnih izotopa ovog elementa, 46Ti do 50Ti, pri čemu je 48Ti najzastupljeniji (73,8 posto).
Fizička svojstva
Kao metal, titan je poznat po svom visokom omjeru čvrstoće i težine. To je jak metal male gustoće koji je prilično duktilan (posebno u okruženju bez kisika), sjajan i metalno-bijele boje. Relativno visoka točka taljenja (1668 stupnjeva ili 3,034 stupnja F) čini ga korisnim kao vatrostalni metal. Paramagnetičan je i ima prilično nisku električnu i toplinsku vodljivost u usporedbi s drugim metalima. Titan je supravodljiv kada se ohladi ispod svoje kritične temperature od 0,49 K.
Komercijalno čiste (99,2 posto čistoće) vrste titana imaju konačnu vlačnu čvrstoću od oko 434 MPa (63,000 psi), što je jednako uobičajenim legurama čelika niske kvalitete, ali su manje gustoće. Titan je 60 posto gušći od aluminija, ali više nego dvostruko jači od najčešće korištene 6061-T6 aluminijske legure. Određene legure titana (npr. Beta C) postižu vlačnu čvrstoću od preko 1400 MPa (200,000 psi). Međutim, titan gubi snagu kada se zagrije iznad 430 stupnjeva (806 stupnjeva F).
Titan nije tako tvrd kao neke vrste toplinski obrađenog čelika; nemagnetna je i loš je provodnik topline i struje. Obrada zahtijeva mjere opreza jer se materijal može zaguliti ako se ne koriste oštri alati i odgovarajuće metode hlađenja. Poput čeličnih konstrukcija, one izrađene od titana imaju granicu zamora koja jamči dugovječnost u nekim primjenama.
Metal je dimorfni alotrop heksagonalnog oblika koji se na 882 stupnja (1620 stupnjeva F) mijenja u kubični (rešetkasti) oblik s tijelom. Specifična toplina oblika dramatično raste kako se zagrijava do ove prijelazne temperature, ali zatim pada i ostaje prilično konstantna za oblik bez obzira na temperaturu.
Kemijska svojstva
Poput aluminija i magnezija, površina metala titana i njegovih legura oksidiraju se odmah nakon izlaganja zraku i tvore tanki neporozni pasivacijski sloj koji štiti glavni metal od daljnje oksidacije ili korozije. Kada se prvi put formira, ovaj zaštitni sloj je debeo samo 1-2 nm, ali nastavlja polako rasti, dostižući debljinu od 25 nm za četiri godine. Ovaj sloj daje titanu izvrsnu otpornost na koroziju, gotovo jednaku platini.
Titan je sposoban izdržati napade razrijeđene sumporne i klorovodične kiseline, otopina klorida i većine organskih kiselina. Međutim, titan je korodiran koncentriranim kiselinama. Kao što pokazuje njegov negativni redoks potencijal, titan je termodinamički vrlo reaktivan metal koji gori u normalnoj atmosferi na nižim temperaturama od točke taljenja. Taljenje je moguće samo u inertnoj atmosferi ili u vakuumu. Na 550 stupnjeva (1022 stupnja F), spaja se s klorom. Također reagira s drugim halogenima i apsorbira vodik.
Titan lako reagira s kisikom na 1.200 stupnjeva (2.190 stupnjeva F) u zraku i na 610 stupnjeva (1.130 stupnjeva F) u čistom kisiku, tvoreći titanijev dioksid. Titan je jedan od rijetkih elemenata koji izgaraju u čistom plinu dušika, reagirajući na 800 stupnjeva (1.470 stupnjeva F) kako bi nastali titanov nitrid, koji uzrokuje krhkost. Zbog svoje visoke reaktivnosti s kisikom, dušikom i mnogim drugim plinovima, titan koji se ispari iz filamenata je osnova za sublimacijske pumpe titana, u kojima titan služi kao čistač tih plinova kemijski se vežući na njih. Takve pumpe jeftino proizvode iznimno niske tlakove u sustavima s ultra visokim vakuumom.
Pojava
Titan je deveti najzastupljeniji element u Zemljinoj kori (0.63 posto po masi) i sedmi po zastupljenosti metal. Prisutan je u obliku oksida u većini magmatskih stijena, u sedimentima dobivenim od njih, u živim bićima i prirodnim vodenim tijelima. Od 801 vrste magmatskih stijena koje je analizirao Geološki zavod Sjedinjenih Američkih Država, 784 su sadržavale titan. Njegov udio u tlima je otprilike 0,5 do 1,5 posto.
Uobičajeni minerali koji sadrže titan su anataz, brookit, ilmenit, perovskit, rutil i titanit (sfen). Akaogiit je izuzetno rijedak mineral koji se sastoji od titanovog dioksida. Od tih minerala samo rutil i ilmenit imaju gospodarsku važnost, ali čak i njih je teško pronaći u visokim koncentracijama. Otprilike 6.0 i 0.7 milijuna tona tih minerala iskopano je 2011., respektivno. Značajna ležišta ilmenita koji sadrže titan postoje u zapadnoj Australiji, Kanadi, Kini, Indiji, Mozambiku, Novom Zelandu, Norveškoj, Sijera Leoneu, Južnoj Africi i Ukrajini. Oko 210,000 tona titan metalnih spužvi proizvedeno je 2020., uglavnom u Kini (110,000 t), Japanu (50,000 t), Rusiji (33,{{ 15}} t) i Kazahstan (15,000 t). Ukupne rezerve anataza, ilmenita i rutila procjenjuju se na više od 2 milijarde tona.
Koncentracija titana je oko 4 pikomolara u oceanu. Pri 100 stupnjeva, procjenjuje se da je koncentracija titana u vodi manja od 10−7 M pri pH 7. Identitet vrsta titana u vodenoj otopini ostaje nepoznat zbog njegove niske topljivosti i nedostatka osjetljivih spektroskopskih metoda, iako je samo 4 plus oksidacijsko stanje je stabilno na zraku. Ne postoje dokazi o biološkoj ulozi, iako je poznato da rijetki organizmi akumuliraju visoke koncentracije titana.
Titan se nalazi u meteoritima, a otkriven je na Suncu i u zvijezdama tipa M (najhladniji tip) s temperaturom površine od 3200 stupnjeva (5790 stupnjeva F). Stijene vraćene s Mjeseca tijekom misije Apollo 17 sastoje se od 12,1 posto TiO2. Prirodni titan (čisti metalik) vrlo je rijedak.
Ako želite saznati više vijesti o Titanu,kliknite ovdje.
Kontaktirajte nas: zhangjixia@bjygti.com
