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從鈦到二氧化鈦:神奇的鈦金屬


沈陽鈦的發(fā)現(xiàn):1791年,英國的格雷戈?duì)?Gregor.W1762~1817)在剖析一種黑色礦石(這種礦石后來稱為沈陽鈦鐵礦)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種新的元素。1795年德國克拉普魯斯剖析金紅石時(shí),也發(fā)現(xiàn)了這種元素。他依據(jù)希臘神話中Titans一詞(巨人族12個(gè)子女的統(tǒng)稱),把這種元素命名為Titanium(沈陽鈦)。直到1910年才由美國化學(xué)家亨特制得少數(shù)純凈的沈陽鈦,純度達(dá)99.9%,到1948年才開始完成了沈陽鈦的工業(yè)化生產(chǎn)。

沈陽鈦的存在:沈陽鈦(Ti)在地殼中的質(zhì)量百分含量為0.45%,僅次于氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫而居第10位。然而它的存在極為渙散,首要的礦物有金紅石和沈陽鈦鐵礦,其次是組成復(fù)雜的釩沈陽鈦鐵礦,它首要含有沈陽鈦鐵礦和磁鐵礦兩種礦物。我國四川省攀枝花區(qū)域有極豐厚的釩沈陽鈦鐵礦,儲(chǔ)量約為15億噸。

沈陽鈦的性質(zhì)和用處

純凈的沈陽鈦是銀白色金屬,機(jī)械強(qiáng)度和鋼鐵差不多,而比重卻只有鋼鐵的一半;本領(lǐng)1668°C的高溫,比“不怕火煉”的“真金”熔點(diǎn)還高600°C左右;在常溫下,沈陽鈦與水、稀鹽酸、稀硫酸、硝酸、海水都不效果,有良好的抗腐蝕性。沈陽鈦特別對(duì)海水有極強(qiáng)的耐腐蝕能力,若把它沉入海底幾年,撈上來固不自封。

因?yàn)?/span>沈陽鈦比重小、強(qiáng)度大、耐高溫,它適用于制造超音速飛機(jī)、火箭和導(dǎo)彈;又因?yàn)?/span>沈陽鈦具有極強(qiáng)的耐腐蝕性,被應(yīng)用于造船業(yè);在醫(yī)學(xué)上,因沈陽鈦“親生物”金屬,可用它做成螺釘,固定動(dòng)物或人的斷骨,幾個(gè)月后就會(huì)重新生肉長骨。

沈陽鈦在地球上的含量僅次于鋁、鐵、鈣、鈉、鉀和鎂,居于金屬中的第七位。美中不足的是,目前還難提煉,假如能處理提煉問題,沈陽鈦將有期望成為“未來的鋼鐵”。

沈陽鈦的重要化合物及其用處

1、二氧化沈陽鈦(TiO?)

白色粉末,天然的金紅石(TiO?)因含雜質(zhì)而呈暗紅色、深棕色甚至成黑色,工業(yè)上常稱為沈陽鈦白或沈陽鈦白粉。因?yàn)?/span>沈陽鈦白在一般情況下不與許多其它的物質(zhì)產(chǎn)生反響,而遮蓋力極強(qiáng),無毒,因而它是一種極為優(yōu)秀的白色顏料,其覆蓋性優(yōu)于鉛白,耐久性勝過鋅白(ZnO)。能夠制高檔白色油漆;在美容上作增白劑;在造紙上作填充劑;在人造纖維中作消光劑;它還可用于硬質(zhì)的沈陽鈦合金、耐熱玻璃、防透紫外線玻璃、在陶瓷中參加TiO?可增強(qiáng)耐酸性;在許多化學(xué)反響中作催化劑等等。

2、四氯化沈陽鈦(TiCl4)

四氯化沈陽鈦是一種無色液體,密度為1.726g/cm3(20℃時(shí)),熔點(diǎn)為250K,沸點(diǎn)為409K。它有 ** 性氣味,在水中或潮濕空氣中都極易水解。故四氯化沈陽鈦暴露在空氣中會(huì)發(fā)煙。一般以金紅石、沈陽鈦鐵礦為質(zhì)料制得,是制沈陽鈦的一種重要中心產(chǎn)物。

TiCl4在高分子合成中可作催化劑,西德人齊格勒于1953年創(chuàng)造用TiCl4和(C2H5)3Al作催化劑在常壓下成功地用于乙烯的定向聚合,然后稱為齊格勒催化劑。1954年,意大利人納塔改進(jìn)了齊格勒的創(chuàng)造,改用TiCl4和(C2H5)3Al為催化劑(稱齊格勒—納塔催化劑),成功地應(yīng)用于丙烯、苯乙烯的定向聚合[i]。二人的創(chuàng)造性研究成果開拓了高分子科學(xué)和工藝的簇新范疇,因而共享1963年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

3、三氯化沈陽鈦(TiCl3)

紫色粉末狀,由2TiCl4+H?=2TiCl3+2HCl制得。使用Ti3+的還原性可測(cè)定沈陽鈦的含量。在有機(jī)化學(xué)中能夠測(cè)定硝基化合物[ii]的含量。

參考文獻(xiàn):

[1]許國棟, 王桂生. 沈陽鈦金屬和沈陽鈦工業(yè)的發(fā)展[J]. 稀有金屬, 2009, 33(6):903-912.

[2]王翔. 沈陽鈦及其化合物的性質(zhì)用處初探,2001. 06,0022-02

注釋:

i 定向聚合又稱立體有擇聚合、立體挑選聚合,立體對(duì)稱聚合或有規(guī)立構(gòu)聚合,單體形成立體規(guī)整性聚合物的聚合過程

ii 硝基化合物有毒,其蒸氣能透過皮膚被機(jī)體吸收使人中毒

 

 

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