金属中的新秀-钛.doc
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1、金属中的新秀钛金属铁、镁、铝、铅、锌、铜等广泛应用,为人们熟悉。然而近年来,随着科学技术的飞速发展,上述金属已不能满足现代科学技术的需要。钛却闪烁着时代的光辉,成为金属中的新秀。钛及钛的化合物、合金究竟有哪些特性和用途呢?是人们应该了解的问题。一、钛的发现早在1791年,英国门那新(Meneccin)山谷中静静地躺着一种黑色的矿砂,无人问津。牧师格利高尔(w.Gregor)是位矿物学的爱好者,当他在自己的教区内游览时,发现并带回了这种黑色的东西,经过分析,他宣称找到了一种未知的新金属。为了纪念黑色矿砂的发现地,格利高尔把这种金属称为Menaccin,把矿砂称为门那新矿(Menaccite),也
2、就是现在所说的钛铁矿(FeTiO3)1795年,德国科学家克拉普罗兹(铀的发现者)从匈牙利带回的矿物中成功地分离出一种新元素的氧化物,并很快确定他和格利高尔发现的是同一种元素。这种矿物就是钛的氧化物金红石(TiO2)。克拉普罗兹把此元素命名为titanium(钛)取自神话中的“泰坦”(Titans),意指大地之神的儿子。二、钛的存在钛在地壳中的丰度为0.63% ,居元素分布序列中的第十位,仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢,比常见的锌、铅、镍、铜的总和还要多16倍,但大部分处于分散状态。主要的矿物有金红石(TiO2)和钛铁矿(FeTiO3)组成复杂的钒钛铁矿。我国钛蕴藏量居全球之首,仅四
3、川攀枝花地区的矾钛铁矿,储量约15亿吨,占全国已探明储量的97% 。三、钛的冶炼钛在1791年被发现,而第一次制得纯净的钛却是在1910年,中间经历了一百余年。原因在于:钛在高温下性质十分活泼,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛,再由二氧化钛制取金属钛。浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿),发生下面的化学反应:FeTiO3+3H2SO4 = Ti(SO4)2+FeSO4+3H2OFeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 = FeSO4+H2OFe2O3+3H2SO4 = Fe2(SO4)3
4、+3H2O为了除去杂质Fe2(SO4)3,加入铁屑,Fe3+ 还原为Fe2+,然后将溶液冷却至273K以下,使得FeSO47H2O(绿矾)作为副产品结晶析出。Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀,反应是:Ti(SO4)2+H2O = TiOSO4+H2SO4TiOSO4+2H2O = H2TiO3+H2SO4锻烧偏钛酸即制得二氧化钛:H2TiO3 = TiO2+H2O工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2(或天然的金红石)和炭粉混合加热至10001100K,进行氯化处理,并使生成的TiCl4,蒸气冷凝。TiO22C2Cl2TiCl42CO-在1070K 用熔融
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