钛
物理性质
性状:银灰色金属。α型钛为六方晶系、β型钛为立方晶系。
密度(g/mL,20℃):4.54
熔点(oC):1725
沸点(oC,常压):3287
自燃点或引燃温度(oC):460
爆炸下限(%,V/V):40(mg/m3)
溶解性:不溶于水,溶于氢氟酸、硝酸、浓硫酸。
作用与用途
在冷水中不起作用。有优异的耐腐蚀性,不受大气和海水的侵蚀。与各种浓度的硝酸、稀硫酸和各种稀碱的作用非常缓慢,但溶于盐酸、浓硫酸、王水、磷酸、氢氟酸以及中等浓度的碱溶液中。应避免与氧、卤素、铝、强氧化剂、强酸,二氧化碳接触。
溶于稀酸,不溶于冷水和热水。耐海水腐蚀性很强。
接触四氯化钛烟雾时,要戴工业过滤防毒面具。要保护眼睛和皮肤。如不慎溅到皮肤上,先用棉纱擦掉,再用水充分洗净。生产设备要密闭,车间通风良好。
溶于浓盐酸、硫酸及王水,微溶于稀盐酸及碱。耐海水腐蚀性很强。
性质与稳定性
钛合金强度高,大量用于制造军用超音速飞机的结构材料、喷气发动机的压缩部件、飞机机架的构件、机壳、隔火墙、铆钉;空运装备的结构部件;军事设施和军用舰艇的装甲板以及螺旋桨的叶片等。在民用工业中,钛及其合金可用于制造各种泵、阀门、过滤、蒸发设备的金属丝网和各种机器零件。粉末状钛可在电子管制造工艺中用作除氧剂。主要用于制造航天飞机、火箭导弹、潜艇、化工设备、医疗器械、人工关节等,还用于制取钛白粉。
合成方法
1.工业上制造钛的原料主要是金红石矿或高钛渣(含TiO2 92%以上)。在生产过程中把精制四氯化钛在稀有气体气流中用镁或钠还原,可制得海绵钛。
镁还原蒸馏法将高钛渣与石油焦按100∶(30~33)配比进行配料,经破碎至160目以下,送入沸腾床氯化炉,氯气由炉底通入,均匀进入炉体反应段,与高钛渣和石油焦的混合物料进行反应,反应温度为850 ℃左右。生成的四氯化钛气体由炉顶排出,进入两个串联的隔板除尘器,使四氯化钛气体中混杂的三氯化铁、二氯化铁、二氯化锰、三氯化铝等高沸点物沉积在隔板除尘器底部。气体再进入两组串联的冷凝器,将四氯化钛气体冷却到136 ℃以下,得到粗四氯化钛溶液。通过浮阀塔蒸馏将其中的四氯化硅等低沸点物蒸馏除去。然后在铜屑塔釜中加热到140 ℃,气化的四氯化钛通入铜屑塔中,所含杂质三氯氧钒被铜还原为钒的低价氯化物。从塔顶排的精制四氯化钛气体,在稀有气体流中于900 ℃左右与镁进行还原反应,制得海绵钛。
2.金属镁还原四氯化钛。按摩尔比将四氯化钛在惰性气体中用金属镁还原,反应温度控制在900℃左右,可制得海绵状钛。副产品氯化镁可通过在133×10-2~133×10-4Pa真空、加热1000℃的条件下从钛中分离出来。
3.四氯化钛与金属钠反应而制得钛。随后用稀盐酸抽提以除去副产物氯化钠。
贮存方法
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不超过30℃,相对湿度不超过80%。保持容器密封,严禁与空气接触。应与氧化剂、酸类、卤素等分开存放,切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
毒理学数据
1、致癌性:大鼠肌内TDLo:1145mg/kg/77W-I; 大鼠肌内TD:360mg/kg/69W-I
2、生殖毒性:大鼠经口TDLo:158mg/kg.
生产过程中所用四氯化钛能使人患有慢性支气管炎、慢性肥厚性鼻炎、咽炎。植物神经系统机能紊乱,腱反射增强、眼睑和手震颤、多汗。接触10%四氯化钛溶液的人出现热灼伤较难愈合。
生态学数据
通常对水无危害。
计算化学数据
1、 疏水参数计算参考值(XlogP):
2、 氢键供体数量:0
3、 氢键受体数量:0
4、 可旋转化学键数量:0
5、 互变异构体数量:
6、 拓扑分子极性表面积(TPSA):0
7、 重原子数量:1
8、 表面电荷:0
9、 复杂度:0
10、 同位素原子数量:0
11、 确定原子立构中心数量:0
12、 不确定原子立构中心数量:0
13、 确定化学键立构中心数量:0
14、 不确定化学键立构中心数量:0
15、 共价键单元数量:1
分子结构数据
1、 摩尔折射率:55.08
2、 摩尔体积(m3/mol):156.9
3、 等张比容(90.2K):406.4
4、 表面张力(dyne/cm):44.9
5、 极化率(10