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    鈦的化學性質
    作者:chinatun…    文章來源:凡宇資訊    更新時間:2009-6-22 14:09:06

    鈦的化學性質


    鈦的化學性質

     

    鈦在較高的溫度下,可與許多元素和化合物發生反應。各種元素,按其與鈦發生不同反應可分為四類:

     

      第一類:鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物;

      第二類:過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體;

      第三類:鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體;

      第四類:惰性氣體、堿金屬、堿土金屬、稀土元素(除鈧外),錒、釷等不與鈦發生反應或基本上不發生反應。

     

    與化合物的反應:

    HF和氟化物

      氟化氫氣體在加熱時與鈦發生反應生成TiF4 反應式為(1);不含水的氟化氫液體可在鈦表面上生成一層致密的四氟化鈦膜,可防止HF浸入鈦的內部。氫氟酸是鈦的最強熔劑。即使是濃度為1%的氫氟酸,也能與鈦發生激烈反應,見式(2);無水的氟化物及其水溶液在低溫下不與鈦發生反應,僅在高溫下熔融的氟化物與鈦發生顯著反應。

    Ti4HFTiF42H2135.0千卡 1

    2Ti6HF2TiF43H2 2

     

    HCl和氯化物

    氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦,干燥的氯化氫在>300℃時與鈦反應生成TiCl4,見 (3);濃度<5%的鹽酸 在室溫下不與鈦反應,20%的鹽酸在常溫下與鈦發生瓜在生成紫色的TiCl3,見式(4);當溫度長高時,即使稀鹽酸也會腐蝕鈦。各種無水的氯化物,如鎂、錳、鐵、鎳、銅、鋅、汞、錫、鈣、鈉、鋇和NH4離子及其水溶液,都不與鈦發生反應,鈦在這些氯化物中具有很好的穩定性。

    Ti4HClTiCl42H294.75千卡  (3)

    2Ti6HClTiCl33H2  (4)

     

    硫酸和硫化氫

      鈦與<5%的稀硫酸反應后在鈦表面上生成保護性氧化膜,可保護鈦不被稀酸 繼續腐蝕。但>5%的硫酸與鈦有明顯的反應,在常溫下,約40%的硫酸對鈦的腐蝕速度最快,當濃度大于40%,達到60%時腐蝕速度反而變慢,80%又達到最快。加熱的稀酸或50%的濃硫酸可與鈦反應生成硫酸鈦,見式(5,6),加熱的濃硫酸可被鈦還原,生成SO2,見式(7)。常溫下鈦與硫化氫反應,在其表面生成一層保護膜,可阻止硫化氫與鈦的進一步反應。但在高溫下,硫化氫與鈦反應析出氫,見式(8),粉末鈦在600℃開始與硫化氫反應生成鈦的硫化物,在900℃時反應產物主要為TiS1200℃時為Ti2S3

    TiH2SO4TiSO4H2  (5)

    2Ti3H2SO4Ti2(SO4)3H2  (6)

    2Ti6H2SO4Ti2(SO4)33SO26H2O202千卡  (7)

    TiH2STiSH270千卡  (8)

     

          硝酸和王水

    致密的表面光滑的鈦對硝酸具有很好的穩定性,這是由于硝酸能快速在鈦表面生成一層牢固的氧化膜,但是表面粗糙,特別是海綿鈦或粉末鈦,可與次、熱稀硝酸發生反應,見式(9)、(10),高于70℃的濃硝酸也可與鈦發生反應,見式(11);常溫下,鈦不與王水反應。溫度高時,鈦可與王水反應生成TiCl2

    3Ti4HNO34H2O3H4TiO44NO  (9)

    3Ti4HNO3H2O3H2TiO34NO   (10)

    Ti8HNO3Ti(NO3)44NO24H2O   (11)

     

       綜上所述,鈦的性質與溫度及其存在形態、純度有著極其密切的關系。致密的金屬鈦在自然界中是相當穩定的,但是,粉末鈦在空氣中可引起自燃。鈦中雜質的存在,顯著的影響鈦的物理、化學性能、機械性能和耐腐蝕性能。特別是一些間隙雜質,它們可以使鈦晶格發生畸變,而影響鈦的的各種性能。常溫下鈦的化學活性很小,能與氫氟酸等少數幾種物質發生反應,但溫度增加時鈦的活性迅速增加,特別是在高溫下鈦可與許多物質發生劇烈反應。鈦的冶煉過程一般都在800℃以上的高溫下進行,因此必須在真空中或在惰性氣氛保護下操作。

     


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