Fizička i hemijska svojstva titanijuma
Fizička svojstva titanijuma
1. Gustina: Gustina titanijuma je 4,506 do 4,516 g/kubni centimetar, što je lakše od aluminijuma, ali teže od gvožđa, bakra i nikla.
2.Boja i izgled: Titan je srebrno-bijeli metal metalnog sjaja i izgledom sličan čeliku.
3. Tačka topljenja i tačka ključanja: Tačka topljenja titanijuma je oko 1668±4 stepena, a tačka ključanja je oko 3260±20 stepeni, što pokazuje da titan ima odličnu stabilnost na visokim temperaturama
4. Latentna toplota fuzije: Latentna toplota fuzije titanijuma je između 3,7 i 5.0 kcal/gram atoma, što znači da se određena količina toplote mora apsorbovati tokom procesa topljenja.
5. Latentna toplota isparavanja: Latentna toplota isparavanja titanijuma je između 102,5 i 112,5 kcal/gram atoma, što znači da je potrebna značajna količina energije da se tečni titanijum pretvori u gasovito stanje.
6. Kritična temperatura i kritični pritisak: Kritična temperatura titanijuma je 4350 stepeni, a kritični pritisak je 1130 atmosfera. Kritična temperatura znači da iznad ove temperature, bez obzira koliko je pritisak povećan, titanijum tečnost ne može postojati u tečnom stanju.
7. Superprovodljivost: Titanijum pokazuje supravodljivost na ekstremno niskim temperaturama, a njegova supravodljiva kritična temperatura je 0.38 do 0.4K, što omogućava da se titanijum koristi kao supravodljivi materijal u nekim specifičnim primenama.
8. Toplotna provodljivost i električna provodljivost: U poređenju sa drugim metalima, titanijum ima relativno lošu toplotnu provodljivost i električnu provodljivost. Njegova električna provodljivost je nešto niža od one od nehrđajućeg čelika, tako da se ne koristi često u električnoj provodljivosti.
9. Paramagnetizam i magnetna permeabilnost: Titanijum je paramagnetski materijal, a njegova magnetna permeabilnost je blizu 1,00004, što ukazuje da je njegov odgovor na spoljna magnetna polja relativno slab.
Titanijum ima plastičnost. Izduženje titanijuma visoke čistoće može doseći 50-60%, a skupljanje presjeka može doseći 70-80%. Međutim, njegova čvrstoća je niska i nije pogodan za upotrebu kao konstrukcijski materijal. Prisustvo nečistoća u titanijumu ima veliki uticaj na njegova mehanička svojstva. Konkretno, međuprostorne nečistoće (kiseonik, dušik, ugljik) mogu uvelike povećati čvrstoću titana i značajno smanjiti njegovu plastičnost. Dobra mehanička svojstva titanijuma kao strukturnog materijala postižu se striktnom kontrolom odgovarajućeg sadržaja nečistoća i dodavanjem elemenata od legure.
Hemijska svojstva titana
1. Aktivnost: Titan je relativno aktivan prelazni metal, ali je relativno stabilan na sobnoj temperaturi. Može reagirati s kisikom, dušikom, sumporom i drugim nemetalima na visokim temperaturama i formirati jedinjenja koja reagiraju.
2. Stanje oksidacije: Glavno oksidaciono stanje titanijuma je +4. Iako se također može pojaviti u nekim jedinjenjima, +3, +2 i drugim oksidacijskim stanjima, +4 oksidacijsko stanje titanijuma je najstabilnije.
3. Reakcija sa kiseonikom: Dazai može da reaguje sa kiseonikom na visokim temperaturama i formira titanijum oksid, koji je bijela čvrsta supstanca. Uobičajeni oblici rude su rutil i rutil.
4. Reakcija sa azotom: Titanijum može da reaguje sa azotom da formira titanijum nitrid, veoma tvrdu supstancu koja se obično koristi u premazima i alatima za rezanje.
5. Reakcija sa halogenima: Titanijum može da reaguje sa fluorom, hlorom, bromom i jodom da formira odgovarajuće halogenide. Ovi halogenidi igraju važnu ulogu u nekim industrijskim primjenama.
6. Reakcija sa kiselinom: Na površini titanijuma formira se stabilan oksidni zaštitni film, što ga čini visoko otpornim na koroziju. To čini da titanijum dobro funkcioniše u korozivnim okruženjima i stoga se široko koristi u hemijskoj opremi.
7. Reakcija sa alkalijama: Titanijum ima dobru otpornost na koroziju prema alkalijama. U nekim alkalnim uslovima, na površini titanijuma će se formirati oksidni film kako bi se metalna površina zaštitila od dalje erozije.
8. Formiranje legure: Titanijum može da formira legure sa mnogim elementima, uključujući gvožđe, aluminijum, vanadijum, bakar, itd. Ove legure obično imaju karakteristike visoke čvrstoće, otpornosti na koroziju i male težine. Zbog toga se naširoko koristi u vazduhoplovstvu i drugim industrijskim poljima.
Ukratko, svojstva titanijuma su izuzetno usko povezana sa temperaturom, njegovim oblikom i čistoćom. Gusti metalni titanijum je prilično stabilan u prirodi, ali titanijum u prahu može izazvati spontano sagorevanje u vazduhu. Prisustvo nečistoća u titanijumu značajno utiče na fizička, hemijska, mehanička svojstva i otpornost na koroziju titanijuma. Konkretno, neke međuprostorne nečistoće mogu iskriviti rešetku titanijuma i uticati na različita svojstva titanijuma. Titan ima vrlo malu hemijsku aktivnost na sobnoj temperaturi i može reagovati sa nekoliko supstanci kao što je fluorovodonična kiselina. Međutim, kada se temperatura poveća, aktivnost titanijuma se brzo povećava. Naročito pri visokim temperaturama, titanijum može burno da reaguje sa mnogim supstancama. Proces topljenja titanijuma se uglavnom odvija na visokim temperaturama iznad 800 stepeni, tako da se mora raditi u vakuumu ili pod zaštitom inertne atmosfere.
Titanijum igra važnu ulogu u mnogim industrijskim i tehnološkim oblastima zbog svojih odličnih hemijskih svojstava. Njegova otpornost na koroziju, stabilnost na visokim temperaturama i sposobnost formiranja legura s drugim elementima čine ga idealnim izborom za mnoge primjene.
