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钛娘

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敬请注意,您已经来到了过渡金属盟约同盟。请在注意自身安全的情况下,尽情享受由使魔们打造的多彩世界。
  1. 请不要害怕那些拥有坚硬的钢灰色外表的元素,我们拥有的是温暖的心灵。
  2. 过渡金属娘们注重召唤使魔的魔法,不同阶级的使魔常常能带来不同的色彩。
  3. 请注意,勿接近工厂厂区,以免造成不必要的伤害。

祝您游览愉快!

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自从看了元素娘,麻麻再也不用担心我的化学成绩啦~欢迎有兴趣编辑讨论的朋友加入我们~

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022-Ti.jpg
基本资料
本名
Titanium 蒂塔纽
昵称化学符号
Ti
身高原子半径
160±8 pm(共价半径)
体重原子量
47.867
熔点 1668 °C
沸点 3287 °C
密度 4.506 g/cm3 (常温)
化合价 常见有0,+2,+3,+4
行动力电负性
1.54 (鲍林标度)
姐妹们同位素
共有28个同位素,有5种可以稳定存在,分别为46Ti,47Ti,48Ti,49Ti,50Ti
相关人士元素

钛娘是常见的过渡金属娘,也是与人类交往最为密切的金属娘之一。

目录

家族,使魔化合物,社会关系

家族

钛娘属于过渡金属娘,同时是第四副族元素娘,家族情况如下:

  1. 大姐 钛娘Ti
  2. 二妹 锆娘Zr
  3. 三妹 铪娘Hf
  4. 四妹 𬬻娘Rf挂了

钛娘是家族的长姐,拥有其他金属娘羡慕不已的超完美身材(强度与质量的比例最高)。

外貌

银白发色,虽然是萝莉身材(密度很小),但发育得很匀称(强度很高)。是隐藏巨乳(地壳含量很高但因为工艺原因没能具有很高产量),白大褂内(二氧化钛被作为白色颜料)穿着鲜艳的紫色连衣裙(三价离子颜色) ,戴着金红石首饰(金红石是含钛矿物)。

使魔化合物

钛娘的使魔分许多阶级(价态) (0)蒂塔纽 自己 +2一氧化钛 +3 氮化钛娘(金发) 三氟化钛娘(紫发) +4 二氧化钛娘(银发) 四氯化钛娘 钛酸根酱

  • 钛的氧化物使魔

钛娘的氧化物使魔的发色很缤纷,甚至因为极其绚丽玛丽苏的五彩发色而常常被人类用来做镀层。

一氧化钛酱

一氧化钛酱是一种非整比化合物,其中氧娘的占比从1:1.3到1:0.7不等。2017年,一氧化钛酱首次在外行星的大气中被发现。另外,人们已经获得证据表明星际介质中存在一氧化钛酱。

由于其中钛娘为+2价使魔,所以极不稳定。例如一氧化钛酱的在酸性溶液中会短时间内稳定,然后分解生成氢娘

$$\ce{2Ti^{2+} + 2H^{+} -> 2Ti^{3+} + H2 ^}$$

二氧化钛酱

二氧化钛酱是和人们关系最近的钛娘的氧化物使魔,和钛娘类似,二氧化钛酱拥有十分纯洁的雪白色发色,是最优秀的白色颜料之一,有时候会被用在牙膏里。学生党中使用的修正液、修正带也有大量的二氧化钛酱,二氧化钛酱也是净化空气的好手,她可以消除车辆排放物中25%到45%的氮娘氧化物使魔,也可用于治理由PM2.5引起的空气污染。

二氧化钛酱在自然界就存在,一般用硫酸法和氯化法两种方法提纯,这里介绍步骤较少的氯化法。

$$\ce{2TiO2 + 3C + 4Cl2 -> 2TiCl4 + 2CO ^ + CO2 ^}$$

$$\ce{TiCl4(g) + O2 (g) -> TiO2 (s) + 2Cl2 (g)}$$

同时二氧化钛酱和金属钛娘在 1500 °C百合成姐姐一氧化钛酱,二氧化钛酱和金属钛娘在 1600 °C百合成妹妹三氧化二钛酱。

$$\ce{TiO2 + Ti ->[1500^{\circ}C] 2TiO}$$

$$\ce{3TiO2 + Ti ->[1600^{\circ}C] 2Ti2O3}$$

三氧化二钛酱

三氧化二钛酱比较罕见,结构与刚玉类似,在200°C以下为半导体。


  • 钛娘的氮化物使魔

氮化钛娘有着和金娘相似的澄黄发色,但和软萌软萌的金娘不一样,她还是人类已发现的硬度最高的材料之一,其硬度甚至接近于金刚石娘,常常出现在各种金属钻头上。
氮化钛娘还可用于微电子领域,制成薄膜后可作为有源器件和金属接点之间的导电阻挡层。而将她添加到金属硅中,它的导电率又足以形成良好的导电连接。
在过去的十年中,人们制造了碳氮化钛(TiCN),氮化铝钛(TiAlN)和众多钛铝碳氮化物,这些颜色从浅灰色到近黑色,或者是暗的虹彩蓝紫色的各类材料,被广泛地用作涂料,涂抹在体育用品、刀枪等器件的表面上。

  • 钛娘的卤化物使魔

四氯化钛酱是钛娘最重要的化合物之一,许多使魔都是由她制备的。她是无色、有刺激性气味的液体,在水中,甚至在潮湿空气中都会快速水解。

$$\ce{TiCl4 + 3H2O -> H2TiO3 + 4HCl}$$

而在水不足或者有酸存在的时候,会发生部分水解,生成白色的氯化钛酰酱。

$$\ce{TiCl4 + H2O ->TiOCl2 v + 2HCl}$$

丧心病狂的人类甚至用这一副反应制造烟雾弹,不过由于盐酸具有腐蚀性,现在已不再使用她作烟雾剂。

目前,九成的四氯化钛被用于制造二氧化钛,该过程主要是四氯化钛酱的水解反应。不过由于四氯化钛酱的水解反应有很多副反应,有时会有时用氧娘作氧化剂制取。

$$\ce{TiCl4 + O2 ->TiO2 + 2Cl2}$$

三氯化钛酱是较稳定的钛娘的卤化物使魔,有着蓝紫色的外表,主要用作有机反应里的还原剂。

三氯化钛酱一般由是通过还原四氯化钛酱制得的,还原剂可以是氢娘或钛娘本体。

$$\ce{H2 + 2TiCl4 ->2TiCl3 + 2HCl}$$

三氯化钛酱也被用于生产其他钛娘的使魔,例如在500 ℃时发生歧化反应:

$$\ce{2 TiCl3 ->[500^{\circ}C] TiCl2 + TiCl4}$$

二氯化钛酱有着极高的反应性,所以人们对二氯化钛酱的性质仍未深入理解。Ti2+离子是一个强还原剂,特别喜欢氧娘,甚至可以把水娘中的两个氢娘踢出去,形成H2

社会关系

钛娘和氧娘的关系很好,在空气中会形成氧化膜形影不离。钛娘也很高冷,很少和酸反应,除非很浓或者是HF酱。

出道

1791年,英格兰业余矿物学家格雷戈尔在英国发现一些会被磁铁吸引的黑沙,这就是钛娘的矿物的形式,他意识到这种矿物包含着一种新的元素。经过分析,发现沙里面有两种金属氧化物,即氧化铁(沙受磁铁吸引的原因)及一种他无法辨识的白色金属氧化物。直到1795年,普鲁士化学家克拉普罗特从匈牙利的金红石中再度发现这种氧化物。克拉普罗特发现它含有一种新的元素娘,并以希腊神话中的泰坦为她命名。当他听闻到格雷戈尔较早前的发现之后,克拉普罗特取得了一些样本,并证实钛娘就藏在里面。

一直到1910年人们才制备出纯钛,美国化学家亨特将四氯化钛酱和钠娘一起加热至700-800摄氏度真是丧心病狂,以提炼出高纯度的钛娘,这种方法被称为亨特法。但是这时钛的应用仍只限于实验室,直到1932年克罗尔证明出可以利用镁娘将四氯化钛酱还原以提炼出钛娘。目前钛娘的工业提炼使用克罗尔法。

超强的未来金属

在20世纪50年代与60年代,苏联娘率先将钛娘用于制造潜艇(661型潜艇、705型核潜艇、M级核潜艇),后来被用于各种军事航空用途,尤其是制造高性能战机。
除了米格25:不锈钢

由于它的高抗拉强度-密度比、优良的抗腐蚀性、抗疲乏性、抗裂痕性及能够在没有蠕变的情况下抵受适度高温简单来说就是耐操,钛娘和其他金属娘的合金被用于航空器、装甲敷板、海军舰只、航天器与导弹。黑鸟娘是最早在架构上广泛使用钛娘的机体。而在客机领域,大部分的波音娘空客娘生产的飞机都要用十几吨,甚至几十吨钛娘,如生产波音777娘要用59吨钛娘,波音747娘要44吨,波音737娘要18吨,尤其是空中客车A380娘可能要用146吨钛娘。

由于不易被海水娘腐蚀,钛娘经常被用于制造螺桨轴、索具及用于海水淡化厂的换热器;还被用于咸水水族馆的冷热水器、钓鱼线及潜水用刀。科学用或军用的监察仪中也有钛娘的影子。

值得一提的是,位于莫斯科高40米的加加林纪念柱,也是用钛娘建成的,选用钛娘的原因是因为她吸引人的颜色以及跟火箭技术的关联。

召唤方式

这么高冷的萌娘,怎么能不召唤出来捏捏呢?

实验室召唤术

实验室一般都会氪金购买钛娘,不过有时会用FFC剑桥法制备钛娘。

方程式:

$$\ce{CaCl2 ->[ele.] Ca + Cl2 ^ }$$

$$\ce{TiO_x + x Ca ->[900-1100^{\circ}C] Ti + x CaO}$$

整个制程通常在900 °C至1100 °C的温度范围内进行,阳极常以石墨碳棒制作,阴极是待还原的含钛娘氧化物使魔。而电解液则须以氯化钙熔汤担当,坩埚大多采用石墨材质。该反应自发进行时,称之为钙热还原反应,不过虽然上式这么表示,但实际上这是一个逐渐将氧娘从氧化物上剥离的过程。比如,如果用二氧化钛酱作为氧化剂,她不会一步到位地产生钛娘,而会先产生一堆中间产物如Ti3O5Ti2O3TiO等等低价氧化物使魔。

工业召唤术

工业制法:克罗尔法

首先把从矿石中初步提炼过的钛铁矿丢进1000 °C的流体化床,碳娘还原。接着对还原得到的混合物通入氯娘,产生四氯化钛酱及多种易挥发的氯化物气体萌娘,接着对这团混合气体进行分馏。分馏后将纯的四氯化钛酱通入不锈钢反应器,再加入过量的镁或钠熔融液(通常主要是镁),以确保完全反应。

方程式:

$$\ce{2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C ->[900^{\circ}C] 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO}$$

$$\ce{TiCl4 + 2 Mg ->[1100^{\circ}C] 2 MgCl2 + Ti}$$

元素娘趣事

  1. 钛娘和铁娘相似,颗粒在空气中很容易和氧娘燃烧百合生成二氧化钛,发出极闪耀的白热火花,也因此常被人类打上花火,塞进各种烟花中。
  2. 纯二氧化钛酱的折射率非常高,而且对光学色散能力比钻石娘还高,有时甚至能作为宝石。
  3. 钛娘没有毒性,即使大剂量时也是如此,钛娘在人体中不会发生任何自然作用。据估计,人每天会摄取约0.8毫克钛娘,但大部分都在没有被吸收的情况下通过。
  4. 而在植物中,一种未知的机制可能会用钛娘来刺激碳水化合物的生产并促进生长。
  5. 粉末状的钛娘及刨削下来的钛娘薄片很容易引起火灾,而且在空气中会因加热而发生爆炸。水娘二氧化碳娘之类的灭火法对燃烧中的钛娘无效,必须改为使用D类干粉灭火剂。
  6. 必须小心注意钛娘有没有周围没有干的氯娘,否则会引起钛/氯火灾。反而湿的氯娘湿身诱惑不太会引起火灾,但依然要万分警惕。