Pwopriyete fizik ak chimik nan Titàn

Titàn se yon metal tranzisyon ajan-blan ak yon dansite sèlman 4.54g / cm³, ki se apeprè 40% pi lejè pase fè, men li gen fòs konparab ak sa yo ki an asye. Pwopriyete limyè ak segondè-fòs sa a fè Titàn lajman itilize nan tout mache nan lavi. Se konsa, ki pwopriyete fizik ak chimik Titàn?

1. Estrikti atomik nan Titàn
Premyèman, kite a pran yon gade nan estrikti nan atomik nan Titàn. Titàn sitiye nan Gwoup IVB nan tablo peryodik la, ak yon nimewo atomik 22. Nwayo a konsiste de 22 pwoton ak 20-32 netwon, epi estrikti elektwon ekstranikleyè a ranje kòm 1S22S22P63S23D24S2. Reyon nwayo a se 5x10-13 cm. Estrikti atomik inik sa yo bay Titàn pwopriyete inik fizik ak chimik.

2. Pwopriyete fizik Titàn
Dansite Titàn se 4.506-4.516 g/cm3 (20 degre), pwen an k ap fonn se 1668±4 degre, chalè a inaktif nan k ap fonn se 3.7-5. 0 kcal/g atòm, pwen bouyi a se 3260±20 degre, chalè inaktif nan vaporizasyon se 102.5-112.5 kcal/g atòm, tanperati kritik la se 4350 degre. , ak presyon kritik la se 1130 atmosfè. Kondiktif tèmik ak konduktiviti elektrik nan Titàn yo pòv, menm jan ak oswa yon ti kras pi ba pase asye pur. Titàn gen superconductivité, ak superconducting kritik tanperati a nan pi Titàn se 0.38-0.4K. Nan 25 degre, kapasite chalè Titàn se 0.126 cal/g atòm·degre, enthalpy tèmik la se 1149 cal/g atòm, ak entropi a se 7.33 cal/g atòm·degre. Titàn metalik se yon sibstans paramayetik ak yon pèmeyabilite mayetik 1.00004.
Titàn gen plastisit. Elongasyon nan pite segondè Titàn ka rive nan 50-60%, ak kontraksyon an kwa-seksyonèl ka rive nan 70-80%, men fòs li yo ba epi li pa apwopriye pou materyèl estriktirèl. Prezans nan enpurte nan Titàn gen yon gwo enfliyans sou pwopriyete mekanik li yo, espesyalman enpurte entèrstisyèl (oksijèn, nitwojèn, kabòn) ka ogmante anpil fòs nan Titàn ak siyifikativman diminye plastisit li yo. Bon pwopriyete mekanik Titàn kòm yon materyèl estriktirèl yo reyalize pa estrikteman kontwole kontni enpurte ki apwopriye a epi ajoute eleman alyaj.

3. Pwopriyete chimik Titàn
Titàn ka reyaji ak anpil eleman ak konpoze nan tanperati ki pi wo. Divès eleman yo ka divize an kat kategori selon reyaksyon diferan yo ak Titàn:
Kategori 1: Alojèn ak eleman gwoup oksijèn fòme konpoze kovalan ak iyonik ak Titàn;
Kategori 2: Eleman tranzisyon, idwojèn, beryllium, gwoup bor, gwoup kabòn ak eleman gwoup nitwojèn fòme konpoze entèmetal ak solisyon solid limite ak Titàn;
Kategori 3: Zirkonyòm, hafnium, gwoup vanadyòm, gwoup chromium, eleman scandium fòme solisyon solid san limit ak Titàn;
Kategori 4: Gaz inaktif, metal alkali, metal latè alkalin, eleman latè ra (eksepte scandium), aktinyòm, thoryòm, elatriye pa reyaji ak Titàn oswa fondamantalman pa reyaji.

4. Reyaksyon ak konpoze:
HF ak fliyò
Gaz fliyò idwojèn reyaji ak Titàn pou fòme TiF4 lè chofe, ak fòmil reyaksyon an se (1); likid fliyò idwojèn ki pa akeuz ka fòme yon fim tetrafluorid Titàn dans sou sifas Titàn, sa ki ka anpeche HF antre nan enteryè Titàn. Asid fliyorik se pi fò flux pou Titàn. Menm asid fluoridrik ak yon konsantrasyon 1% ka reyaji vyolans ak Titàn; fliyò anidrid ak solisyon akeuz yo pa reyaji ak Titàn nan tanperati ki ba, epi sèlman fliyò fonn reyaji siyifikativman ak Titàn nan tanperati ki wo.
Ti＋4HF＝TiF4＋2H2＋135.0 kcal (1) 2Ti＋6HF＝2TiF4＋3H2

HCl ak klori
Hydrogen chloride gas can corrode metal titanium. Dry hydrogen chloride reacts with titanium at >300 degre pou fòme TiCl4, gade fòmil (3); asid idroklorik ak yon konsantrasyon nan<5% does not react with titanium at room temperature, and 20% hydrochloric acid reacts with titanium at room temperature to form purple TiCl3, see formula (4); when the temperature rises, even dilute hydrochloric acid can corrode titanium. Various anhydrous chlorides, such as magnesium, manganese, iron, nickel, copper, zinc, mercury, tin, calcium, sodium, barium and NH4 ions and their aqueous solutions, do not react with titanium. Titanium has good stability in these chlorides.
Ti＋4HCl＝TiCl4＋2H2＋94.75kcal (3)2Ti＋6HCl＝TiCl3＋3H2 (4)

Asid silfirik ak sulfid idwojèn
Apre Titàn reyaji ak asid silfirik dilye<5%, a protective oxide film is formed on the titanium surface, which can protect titanium from further corrosion by dilute acid. However, sulfuric acid >5% gen yon reyaksyon enpòtan ak Titàn. Nan tanperati chanm, apeprè 40% asid silfirik gen pousantaj korozyon pi rapid sou Titàn. Lè konsantrasyon an pi gran pase 40% ak rive nan 60%, pousantaj korozyon an ralanti epi li rive nan pi rapid nan 80%. Chofe asid dilye oswa 50% asid silfirik konsantre ka reyaji ak Titàn pou fòme silfat Titàn, gade fòmil (5), (6). Chofe asid silfirik konsantre ka redwi pa Titàn pou fòme SO2, gade fòmil (7). Nan tanperati chanm, Titàn reyaji ak ilfid idwojèn pou fòme yon fim pwoteksyon sou sifas li, sa ki ka anpeche plis reyaksyon ant sulfid idwojèn ak Titàn. Sepandan, nan tanperati ki wo, sulfid idwojèn reyaji ak Titàn pou presipite idwojèn, jan yo montre nan fòmil (8). Titàn an poud kòmanse reyaji ak ilfid idwojèn nan 600 degre pou fòme sulfid Titàn. Nan 900 degre, pwodwi reyaksyon an se sitou TiS, ak nan 1200 degre, li se Ti2S3.
Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2 (5) 2Ti＋3H2SO4＝Ti2(SO4)3＋H2 (6)
2Ti＋6H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3SO2＋6H2O＋202 kcal (7)Ti＋H2S＝TiS＋H2＋70 kcal (8)

Asid nitrique ak Aqua regia
Titàn dans ak lis gen bon estabilite nan asid nitrique, paske asid nitrique ka byen vit fòme yon fim oksid fò sou sifas Titàn, men sifas ki graj, espesyalman eponj Titàn oswa Titàn poud, ka reyaji ak ba ak cho dilye asid nitrique, gade fòmil. (9), (10), ak konsantre asid nitrique pi wo a 70 degre ka reyaji tou ak Titàn, gade fòmil (11); nan tanperati chanm, Titàn pa reyaji ak aqua regia. Nan tanperati ki wo, Titàn ka reyaji ak aqua regia pou fòme TiCl2.
3Ti＋4HNO3＋4H2O＝3H4TiO4＋4NO (9)3Ti＋4HNO3＋H2O＝3H2TiO3＋4NO (10)
Ti＋8HNO3＝Ti(NO3)4＋4NO2＋4H2O (11)

An rezime, pwopriyete yo nan Titàn yo pre relasyon ak tanperati, fòm ki egziste deja li yo ak pite. Titàn metal dans se byen ki estab nan lanati, men Titàn an poud ka lakòz konbisyon espontane nan lè a. Prezans enpurte nan Titàn siyifikativman afekte rezistans fizik, chimik, mekanik ak korozyon nan Titàn. An patikilye, kèk enpurte entèrstisyèl ka defòme lasi Titàn ak afekte divès kalite pwopriyete Titàn. Nan tanperati chanm, aktivite chimik Titàn piti anpil epi li ka reyaji ak kèk sibstans tankou asid fluoridrik, men aktivite Titàn ogmante rapidman lè tanperati a ogmante, espesyalman nan tanperati ki wo, Titàn ka reyaji vyolans ak anpil sibstans. Pwosesis SMELTING nan Titàn jeneralman te pote soti nan yon tanperati ki wo ki gen plis pase 800 degre, kidonk li dwe opere nan yon vakyòm oswa anba pwoteksyon nan yon atmosfè inaktif.