4 Физические и свойства

Титан существует в двух состояниях: аморфный — темносерый порошок, плотность 3,392—3,395г/см³, и кристаллический, плотность 4,5 г/см³. Для кристаллического титана известны две модификации с точкой перехода при 885° (ниже 885° устойчивая гексагональная фор­ма, выше — кубическая); t°_плоколо 1680°;t°_кипвыше 3000°. Титан активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким. Технический металл поддаётся горячей обработ­ке давлением. Совершенно чистый металл может быть прокатан на холоду. На воздухе при обыкновенной температуре титан не изменяется, при накаливании образует смесь окисиTi₂O₃и нитридаTiN. В токе кислорода при красном калении окисляется до двуокисиTiO₂. При высоких температурах реаги­рует с углеродом, кремнием, фосфором, серой и др. Устойчив к морской воде, азотной кислоте, влажному хлору, органическим кислотам и сильным щелочам. Рас­творяется в серной, соляной и плавиковой кислотах, лучше всего — в смесиHFиHNO₃. Добавление к кислотам окислителя предохраняет металл от кор­розии при комнатной температуре. Галогениды четырёхвалентного титана, за исключениемTiCl₄— кристаллические тела, легкоплавкие и летучие в водном растворе гидрализованы, склонны к образованию комплексных соединений, из которых в технологии и аналитической практике имеет значение фтортитанат калияK₂TiF₆. Важное значение имеют карбидTiCи нитридTiN— металлоподобные вещества, отличающиеся большой твёрдостью (карбид титан тверже карборунда), туго­плавкостью (TiC,t°_пл= 3140°; TiN,t°_пл= 3200°) и хо­рошей электропроводностью.

5 Химический элемент №22 Титан

1) Электронная формула титана имеет вид: 1s²|2s²2p⁶|3s²3p⁶3d²|4s².

2) Порядковый номер титана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева – 22. Номер элемента обозначает заряд ярда, следовательно у титана заряд ядра - +22, масса ядра – 47,87. Титан находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе. Номер периода указывает на количество электронных слоев. Номер группы обозначает количество валентных электронов. Побочная подгруппа указывает на то, что титан относится к d-элементам.

3) Титан имеет два валентных электрона на s-орбитали внешнего слоя и два валентных электрона на d-орбитали предвнешнего слоя. Является d-элементом.

4) Квантовые числа для каждого валентного электрона:

Электроны			3d2				4s2
			1		2		1		2
Квантовые числа	n	3		3		4		4
	l	2		2		0		0
	ml	-2		-1		0		0
	ms	+1/2		+1/2		+1/2		-1/2

5) Степени окисления: 0 +2 +3 +4

6) Распределение валентных электронов по энергетическим уровням:

↑↓

4s

↑

↑

3d

6 Свойства соединений титана.

6.1 Оксиды титана

Ti(IV) –TiO₂ наиболее устойчив и имеет наибольшее практическое значение. Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как основные, так и кислотные свойства (хотя реагирует главным образом с концентрированными кислотами).

TiO₂ + 2H₂SO₄ → Ti(SO₄)₂ + 2H₂O

При сплавлении с оксидами, гидроксидами, карбонатами образуются титанаты — соли титановой кислоты:

2NaOH + TiO₂ → Na₂TiO₃ + H₂O

TiO₂ + 2BaO → Ba₂TiO₄

TIO₂ + K₂CO₃ → K₂TIO₃ + CO₂

Ti(III) –Ti₂O₃ устойчив в растворе и является сильным восстановителем. Имеет основной характер

3Ti₂O₃ + 2HNO₃ → 6TiO₂ + 2NO + H₂O

TI(II) –TiO наименее устойчив. Имеет основной характер:

2TiO + 3H₂SO₄ → Ti₂(SO₄)₃ + H₂↑ + 2H₂O