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+3H2O
　　 FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
　　 FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
　　 Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+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FeSO4·7H2O（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+H2SO4
　　 TiOSO4+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1000～1100K，进行氯化处理，并使生成的TiCl4，蒸气冷凝。
　　
　　 TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO-
　　
　　在1070K 用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛：
　　
　　 TiCl4＋2Mg＝2MgC12＋Ti
　　
　　这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材。
　　
　　四、钛及钛合金的特性、用途
　　纯钛是银白色的金属，它具有许多优良性能。钛的密度为4.54g／cm3，比钢轻43% ，比久负盛名的轻金属镁稍重一些。机械强度却与钢相差不多，比铝大两倍，比镁大五倍。钛耐高温，熔点1942K，比黄金高近1000K ，比钢高近
　　
　　 500K。
　　
　　钛属于化学性质比较活泼的金属。加热时能与O2、N2、H2、S和卤素等非金属作用。但在常温下，钛表面易生成一层极薄的致密的氧化物保护膜，可以抵抗强酸甚至王水的作用，表现

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