Titan

1) Charakteristika skupiny:
Titan (Ti) patří do IV.B skupiny ve 4 periodě. Společně s Titanem se nachází v IV.B skupině také Zirkonium (Zr) a Hafnium (Hf). Protonové číslo Titanu je 22. Titan, Zirkonium i Hafnium jsou v přírodě zastoupeny velkým množstvím izotopů (atomy téhož prvku, které se liší pouze svou hmotou, ale mající stejné chemické vlastnosti). Izotopy Zirkonia a Hafnia jsou v přírodě zastoupeny v menším množstvím. Tyto izotopy jsou radioaktivní a také jsou typické tím, že mají dlouhou dobu rozkladu. Všechny tři kovy mají stříbrolesklou barvu.

2)Výskyt Titanu: a)Volný: Titan je hojně zastoupen v zemské kůře a to 0,63%. Jedině v zemské kůře se vyskytuje jako samostatný prvek .
b)Vázaný: Titan se vyskytuje v mnoha horninách v podobě křemičitanů a oxidů, a proto ho řadíme do B skupiny. Materiály z Titanu jsou celkem stálé vůči atmosférickým vlivům, díky tomu Titan často nacházíme v pobřežních usazeninách, které se výnosně zužitkovávají. Nejdůležitější nerosty, které obsahují Titan jsou: 1) Ilmenit (TiFeO3): černý pískovitý materiál těžící se v Kanadě, USA, Austrálii, Skandinávii, Malajsii.
2) Rutil(TiO2):Černohnědý až červený nerost, který se nalézá a zpracovává především v Austrálii.

3)Výroba Titanu: Běžné hutní metody, které se využívají k výrobě jiných kovů, jsou v případě titanu neúčinné. Příčina spočívá ve značné ochotě titanu reagovat za zvýšené teploty s kyslíkem, vodíkem, uhlíkema dusíkem. Titan se nejčastěji vyrábí touto tzn.: Krollovou metodou. Tato metoda je založena na principu zahřátí imelitu nebo rutilu s uhlíkem v proudu chloru:
2TiFeO3 + 7Cl2 + 6C (900°C) 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO
Vzniklý chlorid titaničitý se odděluje frakční destilací od chloridu železitého a ostatních nečistot. Dále se redukuje roztaveným hořčíkem v uzavřené peci v inertní argonové atmosféře.

TiCl4 + 2Mg (1100°C) 2MgCl2 + Ti
Titan vzniklý touto reakcí je tuhá a pórovitá látka, která se po odstranění chloridu hořečnatého a nezreagovaného hořčíku dále čistí.

4)Vlastnosti prvku: a)fyzikální:

Barva stříbrolesklá
Doprovodné nerosty Imelit (TiFeO3) a rutil(TiO2)
Název Titan
Značka Ti
Teplota tání 1 667°C
teplota varu 3 285°C
Hustota (g . cm-3) 4,50

b)Chemické: Jestli-že zahříváme titan( či jiný prvek z IV.B supiny) přímo reaguje s většinou nekovů, a to zvláště s kyslíkem a vodíkem, s kterými reaguje vratně. Titan se slučuje i s dusíkem, ve kterém hoří…….proto se musí dbát velké opatrnosti při obrábění, aby neodpadali jemné hoblinky( jemné práškové kovy jsou samozápalné). Relativní atomová hmotnost titanu je 47,867, Paulingova elektronegativita je 1,54.Titan je velmi tvrdý a lehký kov ocelového vzhledu, který je dobře odolný vůči korozi. Podobně jako u většiny d-prvků, závisí jeho reaktivita na úpravě povrchu. Dokonale vyleštěn odolává za laboratorní teploty i kyselinám.Při normální teplotě (20°C) je skupenství pevné. Oxidační číslo titan používá ve sloučeninách III a IV.

5) Použití prvku: Slitiny Titanu s malým obsahem Al a Sn mají nejvyšší hodnotu poměru pevnosti ku hmotnosti ze všech technicky významných kovů. Díky této vlastnosti, kterou titan má se od roku 1950 používá k výrobě plynových turbínových motorů. Titan je nejvíce využíván v leteckém průmyslu, v kterém se využívá k výrobě motorů a jako konstrukční materiál.Dále je velmi často využíván v chemickém průmyslu i jako odolný materiál k výrobě různých námořních zařízeních.

6)Použití sloučenin:

TiO2 neboli pigmenit a zároveň oxid titaničitý se nejčastěji používá jako bílý pigmenit. Při pokojové teplotě (20°C) existuje ve třech formách: rutil, anatas a brookitu. Nejběžnejší z těchto tří je rutil a to jak v přírodě tak i jako produkt
Průmyslové výroby. Zbylé dvě modifikace po zahřátí přejdou na modifikaci rutilu.

ELEMENTÁRNÍ BUŇKA RUTILU:

TiF4 , TiCl4 , TiBr4 a TiI4: Jsou sloučeniny titanu s halovými prvky. První upoutávka v těchto sloučeninách je jejich zabarvení (viz tabulka):

Značka Název Barva Teplota tání(°C) Teplota varu(°C)
TiF4 Fluorid titaničitý Bílý 284 -
TiCl4 Chlorid titaničitý Bezbarvý -24 136,6
TiBr4 Bromid titaničitý Oranžový 38 233,5
TiI4 Jodid titaničitý Tmavě hnědý 155 377

TiCl4 - chlorid titaničitý
meziprodukt při výrobě elementárního titanu

Rutil (TiO2): Používá se pro šperkařské účely ( pro tyto účely se vyrábí také uměle, jinak ho můžeme najít v některých vyvřelinách).
Imelit (TiFeO3):Používá se k výrobě Titanu.

TITAN BYL OBJEVEN ROKU 1791 WILLIAMEM GREGOREM A POPRVÉ POJMENOVÁN MARTINEM H. KLAPROTHEM (1743-1817) ROKU 1795.