Строение и свойства атомов химических элементов. Титан - Курсовая работа

Московский Авиационный Институт Тема: Строение и свойства атомов химических элементов.Титан (Titanium),Ti, - химический элемент IV группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Грегор нашел в песке из местечка Менакан (Англия, Корнуолл) новую "землю", названную им менакановой. Клаирот открыл в минерале рутиле неизвестную еще землю, металл которой он назвал Титан [в греч. мифологии титаны - дети Урана (Неба) и Геи (Земли)].Титан относится к числу наиболее распространенных в природе элементов, его содержание в земной коре составляет 0,6% (весовых).Сырьем для получения титана являются титаномагнетитовые руды, из которых выделяют ильменитовый концентрат, содержащий 40.45 % ТІО2, - 30 % FEO,20 % Fe2О3 и 5.7 % пустой породы. Ильменитовый концентрат плавят в смеси с древесным углем, антрацитом, где оксиды железа и титана восстанавливаются. Образующееся железо науглероживается, и получается чугун, а низшие оксиды титана переходят в шлак. В печь подают брикеты титанового шлака, а через фурмы внутрь печи - хлор. Титан из четыреххлористого титана восстанавливают в реакторах при температуре 950.1000°С.Титан существует в двух состояниях: аморфный - темносерый порошок, плотность 3,392-3,395г/см3, и кристаллический, плотность 4,5 г/см3. Титан активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким. Технический металл поддается горячей обработке давлением. На воздухе при обыкновенной температуре титан не изменяется, при накаливании образует смесь ОКИСИТІ2O3и нитрида TIN.Номер элемента обозначает заряд ярда, следовательно у титана заряд ядра - 22, масса ядра - 47,87. Титан находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе. Побочная подгруппа указывает на то, что титан относится к d-элементам. Титан имеет два валентных электрона на s-орбитали внешнего слоя и два валентных электрона на d-орбитали предвнешнего слоя. Распределение валентных электронов по энергетическим уровням: В возбужденном состоянии один электрон с 4s-орбитали перескакивает на 3d, образуя ковалентность равную четырем: С галогенами и водородом Ti (IV) образует соединения ВИДАТІХ4, имеющие sp3>q4 вид гибридизации.При сплавлении двуокиси титана с едкими или углекислыми щелочами образуются титанаты, которые легко гидролизуются с образованием на холоду ортотитановой кислоты (или гидрата) Ti (OH) 4, легко растворимой в кислотах. При стоянии она переходит в мстатитановую кислоту (форма), имеющую микрокристаллическую структуру и растворимую лишь в горячей концентрированной серной и фтористоводородной кислотах. Основные свойства двуокиси титана выражены сильнее кислотных, но соли, в которых титан является катионом, также в значительной мере гидролизуются с образованием двухвалентного радикала титанила TIO2 . Гидроскида Ti (IV) - Ti (OH) Чили H4TIO4 - ортотитановой кислоты по видимому вообще не существует, а осадок, выпадающий при добавлении оснований к растворам СОЛЕЙТІ (IV), представляет собой гидратированную ФОРМУТІО2. Это вещество растворяется в концентрированных щелочах, и из таких растворов можно выделить гидратированные титанаты общей формулы: M2TIO3•NH2ОИМ2Ti2O5•NH2O.Титан в двух - и трехвалентном состоянии отличается высокой восстановительной способностью. В последние годы ведутся работы по изысканию способов получения и стабилизации соединений титана (II) и титана (III). Гидроксид титана, иногда условно называемый "титановой кислотой", который образуется при гидролизе тетрахлорида титана в водном растворе аммиака, представляет собой комплексные частицы состава [Ti (H2O) 5 (OH)] 3 . Гидроксид титана (III) Ti (OH) 3 - серо-фиолетовый осадок, не растворимый в воде, обладает только основными свойствами, т.е. не растворяется в щелочах, взаимодействует с кислотами, образуя соответствующие соли: 2Ti (OH) 3 H2SO4 = Ti2 (SO4) 3 6H2O. Гидроксид титана (II) Ti (OH) 2 образуется в виде черного осадка при обработке галогенидов титана (II) щелочами.Но главное свойство титана, способствующее все большему его применению в современной технике, - высокая жаростойкость как самого титана, так и его сплавов с алюминием и другими металлами. Многие области техники уже не могут обходиться без титана. Достаточно указать, что использование деталей из титана и его сплавав в двигателях внутреннего сгорания позволяет снизить массу этих двигателей примерно на 30%. Широкие возможности применения титана в технике вызвали бурное развитие его производства. Рациональное использование и переработка отходов титана позволяют значительно увеличить количество изделий без увеличения мощности заводов, производящих титан.

Содержание

1. Титан. Общая характеристика. История открытия

2.Нахождение в природе

3. Получение

4. Физические и химические свойства

5. Электронное строение атома

6. Свойства соединений титана

6.1 Характер гидроксидов

7. Применение элемента и его соединений

Литература

1. Титан. Общая характеристика. История открытия