Тема 23. Титан

С таким необычайно важным случаем мы встречаемся в сис-теме титан—кислород. На ней стоит остановиться несколько подробнее в связи с вопросом о причине растворимости кислорода в титане, что имеет принципиально важное значение для всей проблемы получения металлов. Причина заключается в том, что при проникновении кислорода в титан междуатомные расстояния в металле не изменяются. Таким образом, между-атомная связь не нарушается и остается такой же, как и в отсутствие кислорода. [c.341]

Но атомы металлов третьего переходного ряда, от Ьи до Н , не настолько больше атомов соответствующих металлов второго переходного ряда, как можно было бы ожидать. Причина этого заключается в том, что после Ьа вклиниваются металлы первого внутреннего переходного ряда-лантаноиды. Переход от Ьа к Ьи сопровождается постепенным уменьшением размера атомов по причине возрастания ядерного заряда-этот эффект носит название лантаноидного сжатия. Поэтому атом гафния оказывается не столь большим, как следовало бы ожидать, если бы он располагался в периодической таблице непосредственно за Ьа. Заряд ядра у 2г на 18 единиц больше, чем у Т1, а у НГ он на 32 единицы больше, чем у 2г. Вследствие указанного обстоятельства металлы второго и третьего переходных рядов имеют не только одинаковые валентные электронные конфигурации в одинаковых группах, но также почти одинаковые размеры атомов. Поэтому металлы второго и третьего переходных рядов обладают большим сходством свойств между собой, чем с металлами первого переходного ряда. Титан напоминает 2г и НГ в меньшей мере, чем Zr и НГ напоминают друг друга. Ванадий отличается от МЬ и Та, но сами названия тантал и ниобий указывают, как трудно отделить их один от другого. Тантал и ниобий были открыты в 1801 и 1802 гг., но почти полвека многие химики считали, что имеют дело с одним и тем же элементом. Трудность выделения тантала послужила поводом назвать его именем мифического древнегреческого героя Тантала, обреченного на вечный бесцельный труд. В свою очередь ниобий получил свое название по имени Ниобы, дочери Тантала. [c.438]

При воздействии на нержавеющие стали температур в опасном интервале от 450 до 800°С они становятся склонными к межкристаллитной коррозии (МКК). Одним из наиболее эффективных и широко применяемых методов защиты от МКК является легирование стали сильными карбидообразующими элементами, такими, как титан и ниобий. Эти элементы связывают углерод в прочные карбиды, тем самым предотвращая образование карбидов хрома и обеспечивая достаточную концентрацию хрома в твердом растворе. Содержание титана принимают равным Т1 = 5 (С—0,02) /о, ниобия ЫЬ=10 (С—0,02)%, где 0,02%—максимальное содержание углерода, при котором сохраняется стойкость стали против МКК. Однако верхний предел содержания титана в аустенитных сталях не должен превышать 0,8% во избежание образования феррита. Преимуществом ниобия перед титаном является более высокая устойчивость его карбидов к растворению при повышении температуры закалки и к выгоранию при сварке, однако ниобий придает сталям склонность к горячим трещинам при сварке. [c.44]

С тем же успехом на кремниевых, германиевых и других подложках можно наращивать как оксидные простые слои, так и многозонные слои или более сложные структуры, состоящие из атомов кремния, германия, а также других элементов, например, таких, как титан или никель. [c.215]

В 22 было указано, что купферон осаждает в кислом растворе железо, титан, цирконий и др. Осадки обычно прокаливают и взвешивают в виде окислов. Вместо этого осадок можно отфильтровать, промыть и обработать избытком рабочего титрованного раствора ванадиевокислого аммония. Купферон, связанный ранее с тем или другим катионом, при нагревании окисляется пятивалентным ванадием. Реакция протекает по уравнению [c.393]

Химические свойства. Титан, цирконий и гафний представляют очень большой интерес в связи С тем, что их восстановительная активность весьма сильно зависит от температуры. При обычных температурах титан, цирконий и гафний имеют чрезвычайно низкую восстановительную активность и обладают высокой коррозионной устойчивостью в большинстве агрессивных сред. С повышением температуры восстановительная активность металлов растет и у титана при температуре его плавления является одной из самых высоких среди металлов. [c.79]

Нахождение в природе. Титан является очень распространенным элементом. Обыкновенная пахотная земля содержит около 0,5% титана. Тем не менее, недавно титан очень часто называли редким металлом. [c.293]

Плотность металла тем меньше, чем меньше его атомный вес и чем больше радиус атома (почему ). Она у металлов изменяется в очень широких пределах — от 0,5 у лития до 22 у осмия. Металлы с плотностью ниже 5 называются легкими металлами. Из конструкционных металлов к легким относятся магний, алюминий и титан они используются, главным образом, в строительстве транспорта, титан — в самолетах, летающих со сверхзвуковыми скоростями. Трение о воздух при таких скоростях вызывает сильное разогревание обшивки самолета, а прочность металлов при нагреве сильно снижается, прежде чем станет равной нулю, когда металл расплавится. [c.123]

Между титаном и цирконием имеется несомненное сходство, но есть и различие. Между цирконием и гафнием наблюдается исключительное химическое родство, объясняемое не только подобием строения электронных оболочек, но и тем, что их атомные и ионные радиусы почти одинаковы (следствие лантаноидного сжатия ). Атом же титана значительно меньше, поэтому валентные электроны у циркония и гафния расположены на больших расстояниях от ядра, более эффективно экранированы от него внутренними электронными оболочками и, следовательно, менее прочно связаны с ядром. Потенциалы иониза- [c.208]

Химическая активность компактных Ti, Zr, Hf зависит от чистоты металла и температуры. При обычной температуре они исключительно инертны по отношению к атмосферным газам их поверхность неограниченное время остается блестящей. Высокая стойкость к окислению обусловлена рядом факторов высокими температурами плавления самих металлов и их двуокисей, обладающих малой летучестью, образованием окисных или окисно-нитридных пленок, защищающих поверхность металла. Взаимодействие компактных металлов с кислородом начинается при 200—250°, однако скорость окисления ничтожна, более того, со временем она уменьшается, так как образующаяся тонкая и плотная окисная пленка, обладающая высокой адгезией к металлам, защищает их от дальнейшего окисления. Защитные свойства пленки сохраняются до 500—600°. При более высокой температуре скорость окисления увеличивается из-за того, что окисная пленка теряет защитные свойства. С ростом ее толщины уменьшается адгезия к металлу, в ней развиваются трещины, она частично осыпается. Тем не менее титан в интервале 600—1200° более стоек к окислению, чем нержавею-ш,ая сталь. [c.212]

Растворы сульфатов титана в воде обладают рядом свойств, которые отличают их от истинных и коллоидных растворов. Все они дают эффект Тиндаля. В большинстве случаев при их упаривании образуется стеклообразная масса, а не кристаллический осадок. В то же время титан проходит через перегородку, проницаемую только для ионов. Противоречивые свойства растворов сульфатов титана объясняются тем, что титан в них находится как в ионном, так и в коллоидном состояниях, находящихся в равновесии между собой. В концентрированных сильнокислых растворах преобладает ионное состояние, характеризуемое многообразием ионных форм, а в разбавленных и слабокислых растворах — коллоидное состояние. Сложность и метастабильность ионных равновесий в растворах сульфата титана обусловлена одновременным протеканием гидролиза, диссоциации, комплексообразования и гидролитической полимеризации. Все это затрудняет их изучение и является причиной противоречивости данных различных авторов. [c.224]

Строение и свойства гидроокисей циркония и гафния, явления наблюдаемые при их образовании, а также поведение обоих элементов в растворах можно объяснить с тех же позиций, как и для титана. Характер явлений один и тот же особенности и отличия определяются тем, что цирконий и гафний имеют более выраженные металлические свойства и большую склонность к комплексообразованию по сравнению с титаном. [c.282]

Например, основной метод разделения и очистки элементарных газов (азота и кислорода) состоит в дробной перегонке предварительно сжиженного воздуха и последующего избирательного поглощения примесных газов на специальных поглотителях. В последнее время в целях глубокой очистки газов щироко применяются процессы, основанные на диффузии (струйное фракционирование, диффузия через полупроницаемые мембраны, препаративная газовая хроматография, метод молекулярных сит). Однако до сих пор высшая степень очистки простых газов все же не превышает 99,99 %и лишь в отдельных наиболее благоприятных случаях приближается к пяти девяткам (99,999 %). Общей помехой для получения чистых газов является адсорбция влаги и посторонних газов на стенках емкостей, применяемых в ходе их очистки. Удалить посторонние прилипчивые газы со стенок стеклянной или металлической аппаратуры можно лишь путем длительного отжига в вакууме. Вместе с тем следует учесть также возможность поглощения самих эталонируемых газов конструкционными материалами (азота — титаном, танталом, цирконием и их сплавами водорода — платиной, осмием, иридием кислорода — медью, серебром и другими металлами). Кроме того, многие металлы и сплавы оказываются частично проницаемыми для отдельных газов (в первую очередь это относится к легким газам — водороду и гелию), что приводит к нх просачиванию в сосуды с эталонными газами извне. Таким образом, проблема эталонирования даже простых газов оказывается далеко не легким делом. [c.52]

Исследования показали, что при одном и том же количестве внедренных ионов палладия коррозионная стойкость титана заметно меняется в зависимости от характера распределения палладия в титане. Так, потенциал коррозии за первый час испытаний тем положительнее, чем больше палладия находится в непосредственной близости от поверхности. Результаты подтверждают, что потенциал коррозии определяется содержа- [c.78]

Настоятельная необходимость в создании вакуумных плавильных агрегатов, свободных от недостатков, свойственных вакуумным индукционным печам, возникла в связи с тем, что с 40-х годов в промышленное производство все шире вовлекаются высокореакционные и тугоплавкие металлы титан, цирконий, ниобий и молибден, а также тантал, вольфрам, уран, бериллий и ряд других. Отличительной особенностью этих металлов является то, что они начинают интенсивно окисляться при нагреве на воздухе уже при температуре 400—600° С, и поэтому плавку их необходимо вести в вакууме или в среде инертных газов. [c.180]

Титан — неблагородный металл, термодинамически неустойчив, даже в нейтральных водных растворах. Стандартный потенциал перехода его в состияние ионов очень высок—1,21 В, а в состоянии ионов Т1 + еще выше—1,63 В. Между тем титан не подвергается коррозии ни в нейтральных, ни во многих кислых растворах. Это происходит благодаря сильной склонности титана к пассивации. На воздухе и в растворах окислителей на нем, образуются защитные пленки окислов Т Ог и др., а в солянокислых растворах — пленки гидридов титана. На воздухе пассивирующая пленка на титане достигает толщины 50—60 А. [c.77]

В промышленном производстве используются, как правило, более простые и эффективные катализаторы на основе тетраиоди-да или смешанных иодидхлоридов титана и триизобутилалюминия. При использовании в качестве растворителя ароматических углеводородов эти системы обеспечивают высокую скорость полимеризации и почти количественный выход полибутадиена. Практическое использование таких катализаторов облегчается тем, что зависимость скорости процесса от мольного отношения алюминий титан имеет плато в области отношений 4—6 [38]. Молекулярная масса образующегося полимера определяется температурой процесса, [c.181]

Титан имеет нормальные электродные потенциалы—1,63 в (Т1 = + 2е) и 1,21 в (Т1 = Т13+ Зе). В соответствии с электроотрицательностью его потенциала титан должен вытеснять водород из воды, но он, однако, не растворяется ие только в воде, но н в некоторых кислотах. Это объясняется тем, что титан в этих с , сдах пассивируется с образованием на его поверхности зящитпо пленки. Известно, наиример, что ири наличии доступа кислорода электродный потенциал титана сильно облагоражн-гиются, достигая значений порядка +0,40 в. Существует предположение, что в этнх условиях иа его поверхности образуется устойчивая окисная иленка ТЮз- [c.281]

Факторы, влияющие на точечную коррозию. Природа металла. Отдельные металлы и сплавы в разной степени проявляют склонность к точечной коррозии. Более других подвержены точечной коррозии пассивные металлы и сплавы. В растворах хлоридов наибольшую стойкость обнаруживают тантал, титан, хром, цирконий и их сплавы весьма склонны к питтингообра--зованпю в этой среде высоколегированные хромистые и хромоникелевые сплавы. Склонность к точечной коррозии ие всегда одинакова, она зависит от химического состава стали. Чем выше в стали содержание хрома, никеля и молибдена и чем меньше углерода, тем больше ее сопротивляемость точечной коррозии. Коррозионностойкие стали тем меньше подвержены пит-тингу, чем однороднее их структура, в которой должны отсутствовать включения карбидов и других вторичных фаз, а также неметаллические фракции, в частности окислы и сульфиды, уменьшающие стабильность пассивного состояния и облегчающие разрушение пассивирующей пленки ионами хлора. Некоторые виды термообработки, приводящие к улучшению однородности стали, благоприятно сказываются на ее сопротивляемости точечной коррозии. [c.443]

Дрейли и Разер 2, 8] объясняют наблюдаемые факты тем, что выделяющийся на поверхности раздела металл—оксид газообразный водород разрушает защитную оксидную пленку. Если алюминий контактирует с более электроотрицательным металлом либо легирован никелем или железом, то можно предполагать, что ионы Н+ разряжаются на катодных участках, а не на алюминии, и оксидная пленка остается неповрежденной. Однако полезное действие катодных участков можно также объяснить [91 анодной пассивацией или катодной защитой алюминия. Это влияние сходно с действием легирующих добавок платины и палладия (или контакта с ними) на нержавеющую сталь аналогичным образом эти металлы пассивируют также титан в кислотах (см. разд. 5.4). [c.344]

Получение р-титановой кислоты. Раствор сульфата ти-танила (10—12 капель) смешайте с раствором NaOH (4— 6 капель). Раствор с осадком кипятите 4—5 мин, а затем отставьте на 20—30 мин. После этого к осадку добавьте раствор серной кислоты. Осадок не растворяется. Объясняется это тем, что осадок ортотитановой кислоты Ti(OH).i (а-форма) при кипячении теряет воду, переходя в метаформу, или гидроксид титанила TiO(OH)2 (метаформа — р-титановая кислота). [c.229]

Велика роль азота в металлургических процессах. Обычно его присутствие ухудшает свойства металлов, поэтому стремятся предотвратить взаимодействие металла с азотом или удалить из металла содержаи ийся в нем азот. В частности, при юлучении высококачественных сталей азот удаляют добавкой титана (в виде сплава с железом-ферротнтана). Титан образует очень прочный нитрид, который переходит в шлак. Вместе с тем проводят азотирование поверхности стали, образовавшиеся нитриды железа значительно увеличивают твердость поверхностного слоя изделий. [c.411]

Устойчивость титана на воздухе по отношению к воде объясняется тем, что металл покрыт прочной защитной пленкой TiOj. При температуре 100° С титан медленно взаимодействует с водой с выделением водорода [c.236]

Схема электрохимической обработки металла представлена на рис. XVI.7. Обрабатываемое изделие служит анодом и растворяется цри прохождении тока. К отрицательному полюсу источника тока подключается катод (инструмент), обычно изготавливаемый из стали. На катоде выделяется водород. Между электродами сохраняется небольшой зазор, по мере растворения анода передвигают катод, чтобы сохранить малое расстояние между анодом и катодом. В зазор между электродами подается под давлением раствор электролита, в данной установке через полость в центре катода. Раствор электролита выносит из межэлектродного пространства продукты анодного растворения и газообразные продукты катодной реакции. Последние затем удаляются в атмосферу, а продукты растворения тем или иным способом выводятся из раствора электролита. В качестве растворов электролитов для обработки сталей и многих цветных металлов (никель, медь, кобальт, титан) и их сплавов применяется раствор Na l для обработки алюминия, цинка, олова и [c.422]

П1. Твердые растворы вычитания образуются только на основе химических соединений при недостатке одного из компонентов в соответствующей подрешетке. Типичный пример твердого раствора вычитания представляет собой фаза Т 0, состав которо д характеризуется формулой Т1о,75 1,о О1,оч-о,58- Реально эта фаза существует как в виде твердого раствора вычитания по титан Т1о,75 1,о О (вакантна часть мест в подрешетке титана), так и в виле твердого раствора вычитания по кислороду Т101,о о,5з (все места в подрешетке титана заняты, а часть кислородных вакантна). Следует отличать фазы с избытком одного из компонентов против стехиометрии, который внедрен в междоузлия (твердые растворы внедрения), от фаз с недостатком другого компонента в узлах кристаллической решетки. Хотя при этом валовый состав может оставаться одним и тем же (например, запись АВ1Л2 формально эквивалентна записи 1,00 = 0,895). однако для АВ1Л2 будет раствор внедрения по [c.352]

Способность прочно связывать газы позволяет использовать Т1 и 2г как геттеры в технике высокого вакуума. Из титана и циркония делают детали вакуумных приборов, работающих при высокой температуре и вместе с тем поглощающих газы во время откачки и при эксплуатации прибора. Для этих целей особенно пригодны пластичные, очень чистые титан и цирконий, получаемые тетраиодидным методом (99,95% и 99,99% 2г). Примесь кислорода или азота в количестве 0,1 о резко понижает пластичность этих металлов, делая их непри-годны. н1 для прокатки. [c.332]

На рис. 74 можно видеть, что кривыеД0° для многих хлоридов пересекаются друг с другом, следовательно, взаимная их устойчивость меняется с изменением температуры. Это необходимо учитывать при анализе хлорирования многокомпонентного сырья, когда хлориды одних металлов могут быть хлорирующими агентами по отношению к другим металлам или окислам. На том же рисунке видно, что при данной температуре металл способен вытесняться из хлорида другими металлами (восстанавливаться) тем легче, чем выше егоДО°, и, наоборот чем ниже лежит кривая AG° образования хлорида, тем сильнее восстановительные свойства данного металла. Металлические титан, цирконий и гафний получают восстановлением их тетрахлоридов магнием или натрием. Кривые Д0°, Mg и Na l лежат значительно ниже кривых указанных тетрахлоридов, поэтому реакции восстановления протекают практически нацело. Выше 2000° в качестве восстановителя может быть использован водород, так как в этой области кривая для реакции (40) лежит ниже кривых для тетрахлоридов [c.259]

Схема с образованием перхлората титанила оказывается несколько более предпочтительной, так как устойчивость хлоридных комплексов титанила невелика, а концентрация перхлората в растворе Ьказывается на несколько порядков больше концентрации хлорида. Это, однако, не может явиться решающим доводом, так как все участники данной реакции в растворе диссоциированы почти нацело. Приведенные соображения показывают, почему во многих случаях термохимики предпочитают оперировать с уравнениями типа (1У.66), а не (1У.73). Расчет энтальпии образования растворов по уравнениям типа (1У.6б) не требует сведений о химизме процесса растворения и вместе с тем полученные на основании таких уравнений результаты представляют значительный интерес и существенно обогащают термохимию. Это не означает, конечно, что состав соединений, образующихся в растворе, не представляет интереса для термохимии. Эти вопросы вызывают большой интерес, однако возможности расчета в основном определяются не калориметрическими данным а надежностью констант равновесия, без которых вообще невозможна однозначная интерпретация многих термохимических данных, например расчет энтальпий реакций ступенчатого комплексообразования в растворе. Особое значение в термохимии растворов имеет вопрос о стандартных энтальпиях образования отдельных ионов (см. гл. X). [c.86]

Свойства титана, циркония и гафиия. Титан, шрконий и гафний — сеоебристо-белые тугоплавкие металлы. Они образуют по две аллотропических модификации а-форма устойчива при комнатной температуре, а р-(зЬоржа —при высоких температурах. Плотность, теМ пературы плавления и кипения, а также электрическая проводимость возрастают от титана к гафнию, причем последняя для гафния в 3 раза выше, чем для титана. [c.460]

Раэводороживание стали при осаждении кадмий-титанового покрытия японские исследователи объясняют тем, что в процессе электроосаждения на восстановление одного атома титана требуется восемь атомов водорода. Кроме того, высокое сродство водорода к титану ускоряет акцию молизации водорода. [c.105]

Пластическая деформация ускоряет протекание процессов, вызывающих появление межкристаллитной коррозии, и вместе с тем уменьшает скорость распространения межкристаллитной коррозии в глубь стали. Поэтому в силь-нодеформированном состоянии стали типа 18-8, пестабилизированпые титаном, могут применяться наряду со сталями, стабилизированными титаном, без опасности разрушения от межкристаллитной коррозии [200]. [c.73]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология