化學(xué)性質(zhì)

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(fā)生反應(yīng)或基本上不發(fā)生反應(yīng)。與化合物HF和氟化物氟化氫氣體在加熱時(shí)與鈦發(fā)生反應(yīng)生成TiF4，反應(yīng)式為⑴；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(nèi)部。氫氟酸是鈦的最強(qiáng)溶劑。即使是濃度為1%的氫氟酸，也能與鈦發(fā)生激烈反應(yīng)，見式⑵；無(wú)水的氟化物及其水溶液在低溫下不與鈦發(fā)生反應(yīng)，僅在高溫下熔融的氟化物與鈦發(fā)生顯著反應(yīng)。 Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡⑴2Ti+6HF=2TiF3+3H2 ⑵ 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(shí)與鈦反應(yīng)生成TiCl4，見 式⑶；濃度<5%的鹽酸在室溫下不與鈦反應(yīng)，20%的鹽酸在常溫下與鈦發(fā)生瓜在生成紫色的TiCl3，見式⑷；當(dāng)溫度長(zhǎng)高時(shí)，即使稀鹽酸也會(huì)腐蝕鈦。各種無(wú)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(fā)生反應(yīng)，鈦在這些氯化物中具有很好的穩(wěn)定性。 Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡⑶2Ti+6HCl=TiCl3+3H2⑷ 硫酸和硫化氫鈦與5%的硫酸有明顯的反應(yīng)，在常溫下，約40%的硫酸對(duì)鈦的腐蝕速度最快，當(dāng)濃度大于40%，達(dá)到60%時(shí)腐蝕速度反而變慢，80%又達(dá)到最快。加熱的稀酸或50%的濃硫酸可與鈦反應(yīng)生成硫酸鈦，見式⑸、⑹，加熱的濃硫酸可被鈦還原，生成SO2，見式⑺。常溫下鈦與硫化氫反應(yīng)，在其表面生成一層保護(hù)膜，可阻止硫化氫與鈦的進(jìn)一步反應(yīng)。但在高溫下，硫化氫與鈦反應(yīng)析出氫，見式⑻，粉末鈦在600℃開始與硫化氫反應(yīng)生成鈦的硫化物，在900℃時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物主要為TiS，1200℃時(shí)為Ti2S3。 Ti+H2SO4=TiSO4+H2⑸ 2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2⑹ 2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡⑺Ti+H2S=TiS+H2+70千卡⑻硝酸和王水 致密的表面光滑的鈦對(duì)硝酸具有很好的穩(wěn)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(fā)生反應(yīng)，見式⑼、⑽，高于70℃的濃硝酸也可與鈦發(fā)生反應(yīng)，見式⑾；常溫下，鈦不與王水反應(yīng)。溫度高時(shí)，鈦可與王水反應(yīng)生成TiCl2。 3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO ⑼3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO ⑽ Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O ⑾ 綜上所述，鈦的性質(zhì)與溫度及其存在形態(tài)、純度有著極其密切的關(guān)系。致密的金屬鈦在自然界中是相當(dāng)穩(wěn)定的，但是，粉末鈦在空氣中可引起自燃。鈦中雜質(zhì)的存在，顯著的影響鈦的物理、化學(xué)性能、機(jī)械性能和耐腐蝕性能。特別是一些間隙雜質(zhì)，它們可以使鈦晶格發(fā)生畸變，而影響鈦的的各種性能。常溫下鈦的化學(xué)活性很小，能與氫氟酸等少數(shù)幾種物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，但溫度增加時(shí)鈦的活性迅速增加，特別是在高溫下鈦可與許多物質(zhì)發(fā)生劇烈反應(yīng)。鈦的冶煉過(guò)程一般都在800℃以上的高溫下進(jìn)行，因此必須在真空中或在惰性氣氛保護(hù)下操作。金屬鈦的物理性質(zhì)金屬鈦（Ti），灰色金屬。原子序數(shù)為22，相對(duì)原子質(zhì)量47.87。核外電子在亞層中的排布情況為1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d2 4S2。金屬活動(dòng)性在鎂、鋁之間，常溫下并不穩(wěn)定，因此在自然界中只以化合態(tài)存在，常見的鈦的化合物有鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石（TiO2）等。鈦在地殼中含量較高，排行第九，達(dá)5600ppm，換算成百分比為0.56%。純鈦密度為4.54×103kg/m3，摩爾體積為10.54cm3/mol，硬度較差，莫氏硬度只有4左右，因此延展性好。鈦的熱穩(wěn)定性很好，熔點(diǎn)為1660±10℃，沸點(diǎn)為3287℃。金屬鈦的化學(xué)性質(zhì) 金屬鈦在高溫環(huán)境中的還原能力極強(qiáng)，能與氧、碳、氮以及其他許多元素化合，還能從部分金屬氧化物（比如氧化鋁）中奪取氧。常溫下鈦與氧氣化合生成一層極薄致密的氧化膜，這層氧化膜常溫下不與絕大多數(shù)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿反應(yīng)，包括酸中之王――王水。它只與氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸反應(yīng)，因此鈦體現(xiàn)了抗腐蝕性。