钛
titanium
元素符号Ti，银白色金属,在元素周期表中属ⅣB族，原子序数22，原子量47.90,α钛为密排六方晶体,常见化合价为+4、+3。1947年以后成为重要的结构材料。也有把它归入轻金属的。
1791年英国格雷戈尔（W.Gregor）在研究钛铁矿时，认为其中含有一种新的金属元素。1795年奥地利科学家克拉普罗特（M.H.Klaproth）在研究金红石时，发现了这一新元素，并以希腊神话人物Titans（提坦神）命名。1910年美国人亨特(M.A.Hunter)用金属钠还原四氯化钛制得较纯的金属钛。卢森堡科学家克劳尔 (W.J.Kroll)1932年用钙还原四氯化钛制得钛；1940年又在氩气保护下用镁还原四氯化钛制得钛，此方法是70年代工业生产方法的基础。
钛在自然界分布极广，地壳中钛含量为4400克／吨，居第九位,比常见金属铜、铅和锌的总量还多。已发现含钛1％以上的矿物有80多种,工业上使用的仅有两种：金红石(TiO2)和钛铁矿（FeTiO3）。金红石含TiO2品位高，但储量有限。钛铁矿储量丰富，将逐渐成为钛工业的主要原料，但含TiO2低，必须进行富集。钛铁矿分岩矿和砂矿两种。岩矿主要产于中国、 加拿大、 美国、苏联、挪威等国；砂矿主要产于澳大利亚、南非、印度、斯里兰卡和中国。中国四川攀枝花以西地区有丰富的钛矿资源，为岩矿；广东、广西、福建的海滨钛铁矿为砂矿。
性质和用途 钛的化学性质同硅和锆相似。钛在水溶液中低价态的某些性质同钒和铬相似，钛在高温下容易与氧、氮、氢、水汽、氨、CO、CO2等气体反应,所以是良好的吸气剂。吸收量小时，呈固溶体存在；吸收量大时,生成相应的化合物如TiH2、TiO等。钛的表面能生成致密的氧化膜，有保护作用。因此钛在海水、碱性溶液、硝酸、含水氯气中有很强的抗腐蚀能力；在浓度小于5％的稀盐酸和稀硫酸中，也有一定的抗腐蚀能力。
氢化钛很脆，易磨成粉末，常制成钛粉，作粉末冶金原料。钛在一定温度范围内吸氢,升高温度后放氢,因此70年代开始研究用作贮氢材料。
钛的物理性质与其中杂质种类和数量有密切关系。尤其是杂质氧、氮、碳会增加其硬度和脆性，杂质铁不仅增加硬度，而且降低耐蚀性。因此工业用钛对于杂质含量和硬度有严格的要求（见钛合金）。
钛的冶炼 制取金属钛的原料主要为金红石，其中含TiO2大于96％。缺少金红石矿的国家,例如苏联,则采用钛铁矿制成的“高钛渣”，其中含TiO290％左右。近年因天然金红石涨价和储量日减，各国都趋向于用钛铁矿制成富钛料，即高钛渣和人造金红石。
富集 方法有电炉法、锈蚀法、酸浸法等。
经过选矿,制得钛铁矿精矿,其中含TiO2大致为48～62％。①钛铁矿精矿与石油焦、纸浆混合后，在电炉中进行熔炼,可得到生铁和高钛渣,其中TiO2含量视用途不同加以控制。②也可将钛铁矿在回转窑内用炭还原，所得的还原料为细粒铁、低价氧化钛和金红石的混合物。经过稀NH4Cl或稀HCl溶液的锈蚀,铁进入溶液除去。成品为人造金红石。③如果所用原料中杂质CaO、MgO、Al2O3、SiO2等较高，宜采用酸浸法。酸浸可用盐酸或硫酸。根据不同的原料，有的矿在酸浸前还要加以预氧化和预还原处理。钛铁矿经酸浸后可制得人造金红石。
氯化 金红石或人造金红石,采用流态化氯化法,工艺简单，操作连续，产量高。也有掺用少量高钛渣（含TiO2≈92％）的流态化氯化法。纯用高钛渣进行流态化氯化的方法是中国创造的。制取金属钛的流程见图1。
金红石（或高钛渣）与适量的石油焦混合后，加入流态化炉，通入氯气在800～1000℃下进行氯化,其反应式为：
TiO2+(1+β)C+2Cl2─→TiCl4+2βCO+(1-β)CO2式中的β为排出炉气中CO/(CO+CO2)的比值。纯TiCl4为无色透明液体。但此过程所得粗TiCl4含有杂质,呈红棕色。其中的杂质如FeCl3、AlCl3、SiCl4等的沸点和TiCl4的沸点相差较大,用分馏法较易分离。但VOCl3的沸点127.4℃和TiCl4的沸点135.9℃相近,分离困难。常用分离方法有三种：①加铜或铝,使 VOCl3还原成高沸点的VOCl2加以分离；②加硫化氢,使钛成硫氯化物,还原钒而除去；③加矿物油所生成的炭将钒还原成低价化合物而易于分离。三种方法各有利弊，工业上都有采用。
海绵钛的制取 金属热还原精TiCl4，得到金属钛，呈海绵状，工业上叫作海绵钛。还原用的金属为镁或钠。
镁热还原过程为间歇作业，在惰性气体氩或氦的保护下进行，还原温度为800～900℃。在还原过程中间歇排出生成物MgCl2，反应式为：
TiCl4+2Mg─→2MgCl2+Ti
还原所得产物中夹有MgCl2和金属镁,可用真空蒸馏法除去并回收。也有用酸浸法除去的。真空蒸馏温度为 950～1000℃，要求最后真空度为10-5托左右。
钠热还原过程比镁热还原过程易于实现连续化，还原温度为800～900℃。其化学反应式为：
TiCl4+2Na─→TiCl2+2NaCl
TiCl2+2Na─→Ti+2NaCl
因此既可以一次还原，也可以分两段进行。后者在工业上叫作二段还原法。还原产物中杂有NaCl和少量钠，用0.5～1％HCl浸洗除去。
进入半工业阶段的制钛方法为TiCl4熔盐电解法,熔盐为KCl-LiCi、KCl-NaCl、KCl-NaCl-BaCl2等体系，所得金属钛纯度高，硬度低(HB80)，因此制成的钛合金加工性能好。
钛的提纯 纯度较高的金属钛，系用TiI4加热分解而得，实际上是海绵钛的进一步提纯(见化学迁移反应)。过程的化学反应如下：
海绵钛装在反应罐的周围,罐壁保持250℃，已经加在罐中的碘与钛反应生成TiI4气体，反应罐中悬挂钛丝，通电加热到1250～1300℃，此时TiI4气体在钛丝上热分解而沉积，产品为结晶棒状的纯钛。这种钛仅用在科学研究和一些特殊用途中。
钛白 在整个钛工业中，制取金属钛耗用的金红石和钛铁矿,仅占总量的10％左右，而制取钛白耗用的,则占90％。
TiO2是商品钛白的主要成分,为白色粉末,加热时略带微黄，有两种晶形（天然的还有一种板钛型）：一种是金红石型，属四方晶系；一种为锐钛型，也属四方晶型，但当加热到610℃开始转化为金红石型，到915℃可以完全转化，转化速度视杂质的种类和含量而异。TiO2折射率和稳定性高，遮盖性能和光泽好，是优质的白色颜料。钛白近年大量用于油漆、造纸、塑料、橡胶、化纤、搪瓷、电焊条等工业。钛白的工业生产方法有硫酸法和氯化-氧化法两种。
硫酸法 原料为钛铁矿或高钛渣。钛铁矿含TiO2约50％，钛渣含72～85％。因此用高钛渣可以减少酸耗和环境保护费用。硫酸法生产钛白的流程见图2。
将原料磨细至－200到－325目,以浓硫酸在约200℃下分解,加水得TiOSO4溶液。加铁屑使Fe3+还原成Fe2+,除去不溶残渣后，冷冻至-3到-5℃以分离FeSO4·7H2O,浓缩后加入晶种进行水解，得TiO2的水合物。经固液分离，加盐处理剂，煅烧、研磨和表面处理后得钛白粉。 硫酸法的主要缺点是废酸量大，处理困难，副产品FeSO4·7H2O用途不大。用高钛渣作原料,虽减少了FeSO4和废酸量，但环境保护费用仍大。
氯化-氧化法 以金红石为原料,通过氯化精制得到的精TiCl4,经氧化和后处理即可得优质钛白。其反应式如下：
TiCl4+O2—→TiO2+2Cl2
反应副产品氯气可送回氯化工段使用。上述反应所发生的热量不足以维持反应所需的温度(900～1200℃),必须外加热。氯化氧化法所得钛白质量好，成本较硫酸法略低。近来新建的钛白工厂大多采用氯化氧化法。
1979年工业国家钛白的年产量约为220万吨,70％左右用硫酸法生产，30％左右用氯化氧化法生产。美国的产量为67万吨,60％以上用氯化氧化法生产。
钛
声母:t
字头:钛,（,鈦,）
四笔号码:3774
注音:tài
摘要:tai
笔画:09画
部首画:05
部首:钅部
释义:金属元素，符号Ti，银灰色，延展性强，熔点较高，耐腐蚀，质硬而轻。主要用以制造飞机、耐腐蚀化工设备及各种机械零件。
部首查询:05钅部
钛titanium
一种化学元素 。化学符号Ti ， 原子序数22 ，原子量47.88 ，属周期系ⅣB族 。1791年英国人 W.格雷哥尔在分析门纳矿（现在称钛铁矿）时发现钛的氧化物。1795年德意志人M.H.克拉普罗特同时研究了匈牙利产的金红石矿和门纳矿，认为这两种矿物中都含有一种新元素的氧化物，并以希腊神话中的大地之子Titans命名新元素为titanium 。1910年美国人M.A.亨特用金属钠还原四氯化钛，制得金属钛。钛在地壳中的含量为0.6％ ，占第九位 ，远比许多常见的金属（如锌、铜、锡、铅、汞、银、金）要多，但由于提炼纯钛比较困难，用途不广，长期被认为是一种稀有元素，实际上这是一种误解 。最主要的钛矿物是钛铁矿（ FeTiO3 ） 、金红石（TiO2），其次是钙钛矿（CaTiO3）、榍石（CaTiSiO5）。
Image:Titanium.jpg
钛
钛是银灰色金属，熔点1660℃，沸点3287℃，密度4.5克／厘米3（20℃）。杂质的存在会改变钛的熔点 ，通常 ，碳、氧、氮等杂质会使它的熔点升高，铁、锰、铬、铜等杂质使熔点降低。纯的金属钛质软，有延展性，纯度越高塑性越大，机械加工性能越好。不纯的金属钛在常温下硬而脆 。钛有顺磁性，导电性和导热性较差。钛是不活泼金属，常温下，它在空气中相当稳定 。在250℃左右 ，钛的表面失去金属光泽，形成金黄色至蓝色的氧化物薄层，温度再升高，氧化物层逐渐加厚，1200℃时，钛迅速被氧化 。在800℃以上，钛与氮、氢、水蒸气、二氧化碳发生反应。钛与大多数金属形成合金，可以增加金属钛的强度。由于钛的表面有一层致密的保护层，金属钛在常温下不受稀盐酸、稀硫酸、稀碱溶液和潮湿的氯气侵蚀，硝酸和王水能使钛钝化，也不起反应。只有氢氟酸及热的浓盐酸、浓硫酸 、浓磷酸才能与钛作用 。钛对海水的抗腐 蚀 能力特 别强 。钛的氧化态为 ＋2 、 ＋3、＋4，以＋4价化合物最稳定。
为二氧化钛。②氯化法。将钛矿石在碳存在下通入氯气，可得四氯化钛。用金属镁还原四氯化钛，可制得海绵状的金属钛。高纯的钛则要用碘化物热分解法制取。金属钛的优点是：耐腐蚀；钛比钢铁轻，密度只有铜的一半；强度高，比铝合金高2～3倍。因此，钛及其合金是制造飞机、船舶、汽车和火车车厢的理想材料，尤其适合做海轮的船壳和海水淡化装置，也用作火箭、导弹 、超音速飞机的结构材料。钛酸钡（BaTiO3）是一种铁电体和压电体，用作交换声能和电能的换能器。
钛是一种化学元素，它的化学符号是Ti，它的原子序数是22，是一种银色的过渡金属。
钛在1791年，由英国科学家威燹姆·格里戈尔发现。钛很像铁，但比铁还坚硬的多，而重量只有铁的一半。强酸、强碱乃至王水都不能腐蚀它。
钛的缺点是总跟其他元素混合，所以人们总把它当成稀有元素。
用途
钛与氮、碳的合金是氮化钛、碳化钛。耐热本领比纯钛高一倍，用来制切削刀具。金黄色的氮化钛是一种装饰品。纯钛是制造飞机、坦克、军舰、潜艇、导弹、宇宙飞船不可缺少的金属
参见
- 元素周期表
- 同位素列表
- 过渡金属
补充
从发现钛元素到制得纯品，历时一百多年。而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是本世纪40年代以后的事情了。
地理表面十公里厚的地层中，含钛达千分之六，比铜多6l倍。随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛，世界上储量超过一千万吨的钛矿并不希罕。
海滩上有成亿吨的砂石，钛和锆这两种比砂石重的矿物，就混杂在砂石中，经过海水千百万年昼夜不停地淘洗，把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起，在漫长的海岸边，形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子，通常有几厘米到几十厘米厚。
钛没有磁性，用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。
1947年，人们才开始在工厂里冶炼钛。当年，产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年，年产量达到了 20万吨。钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍。现在，在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。据统计， 目前世界上每年用于宇宙航行的钛，已达一千吨以上极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。
钛的耐热性很好，熔点高达1725℃。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也不能腐蚀它。钛不怕海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。
现在，人们开始用钛来制造潜艇一——钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。
钛耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件就要统统换掉。现在，用钛来制造这些部件，虽然成本比不锈钢部件贵一些，但是它可以连续不断地使用五年，计算起来反而合算得多。
钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强，可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此，不论在冶炼或者铸造的时候，人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候，空气与水当然是严格禁止接近的，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用，因为钛会从氧化铝里夺取氧。现在，人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用，来提炼钛。
人们利用钛在高温下化合能力极强的特点，在炼钢的时候，氮很容易溶解在钢水里， 当钢锭冷却的时候，钢锭中就形成气泡，影响钢的质量。所以炼钢工人往钢水里加进金属钛，使它与氮化合，变成炉渣一—氮化钛，浮在钢水表面，这样钢锭就比较纯净了。
当超音速飞机飞行时，它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼，一到二三 也会吃不消，必须有一种又轻、又韧、又耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验，在这种低温下，钛仍旧有很好的韧性而不发脆。
利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。比方，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。
钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
二氧化钛是世界上最白的东西， l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。
四氯化钛是种有趣的液体，它有股刺鼻的气味，在湿空气中便会大冒白烟——它水解了，变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上，人们便利用四氯化钛的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。特别是在海洋上，水气多，一放四氯化钛，浓烟就象一道白色的长城，挡住了敌人的视线。在农业上，人们利用四氟化钛来防霜。
钛酸钡晶体有这样的特性：当它受压力而改变形状的时候，会产生电流，一通电又会改变形状。于是，人们把钛酸钡放在超声波中，它受压便产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪器中，都要用到钛酸钡。除此之外，钛酸钡还有许多用途。例如：铁路工人把它放在铁轨下面，来测量火车通过时候的压力；医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器，是锐利的水下眼睛，它不只能够看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。
冶炼钛时，要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛，再放到密封的不锈钢罐中，充以氩气，使它们与金属镁反应，就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的，还必须把它们在电炉中熔化成液体，才能铸成钛锭。但制造这种电炉又谈何容易！除了电炉的空气必须抽干净外，更伤脑筋的是，简直找不到盛装液态钛的坩埚，因为一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就会被液态钛夺走。后来，人们终于发明了一种“水冷铜坩埚”的电炉。这种电炉只有中央一部分区域很热，其余部分都是冷的，钛在电炉中熔化后，流到用水冷却的铜坩埚壁上，马上凝成钛锭。用这种方法已经能够生产几吨重的钛块，但它的成本就可想而知了。
元素名称：钛
元素原子量：47.87
元素类型：金属
核内质子数：22
核外电子数：22
核电核数：22
质子质量：3.6806E-26
质子相对质量：22.154
所属周期：4
所属族数：IVB
摩尔质量：48
氢化物：TiH4
氧化物：TiO
最高价氧化物化学式：TiO2
密度：4.54
熔点：1660.0
沸点：3287.0
外围电子排布：3d2 4s2
核外电子排布：2,8,10,2
颜色和状态：银灰色金属
原子半径：2
常见化合价：+2,+3,+4
发现人：格列高尔 发现年代：1791年
发现过程：
1791年，英国的格列高尔，在研究黑色磁性砂时，发现其中有新元素，即钛。
元素描述：
具有金属光泽，有延展性。密度4.5克/厘米3。熔点1660±10℃。沸点3287℃。化合价+2、+3和+4。电离能为6.82电子伏特。钛的主要特点是密度小，机械强度大，容易加工。钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯，塑性越大。有良好的抗腐蚀性能，不受大气和海水的影响。在常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀；只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。
元素来源：
钛属于稀有金属，在地壳中的丰度占第七位，有0.42%。用于冶炼钛的矿物主要有钛铁矿（FeTiO3）、金红石（TiO2）和钙钛矿等。矿石经处理得到易挥发的四氯化钛，再用镁还原而制得纯钛。
元素用途：
钛和钛的合金大量用于航空工业，有"空间金属"之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。海绵钛是通过克罗尔加工法用氧化钛矿砂冶炼加工成的。英国五金主要经营等外海绵钛，用作合金钢和铝业加工中的添加剂。由于全球飞机制造和炼钢工业的巨大的需求，海绵钛2005年的价格比以往翻了两倍多
元素辅助资料：
钛的主要矿石是金红石TiO2和钛铁矿FeTiO3，它的发现也正是从这两种矿石的分析而来。早在1791年英国英格兰西南端康沃尔（Cornwall）郡门拉陈（Menacan）教区的牧师格累高尔，也是一位科学家，分析出产在他教区内的一种黑色矿砂，也就是今天成为钛铁矿的矿石时发现了一种新的金属物质并命名为menacenite。三年后，1795年，克拉普罗特分析了匈牙利布伊尼克（Boinik）地区出产的金红石，认识到它是一种新金属的氧化物，具有抵抗酸、碱溶液的特性，借用希腊神话中大地的第一代儿子们泰坦神族Titans，命名这个金属为titanium，元素符号定为Ti。两年后，克拉普罗特证实格累高尔发现的menacenite就是钛。
钛对于酸、碱具有较强的耐腐蚀性，已成为化工生产中重要的材料。
钛一般被认为是稀有金属，其实它在地壳中的含量相当大，比一般的常用的金属锌、铜、锡等都大，甚至比氯、磷都大。