TÍNH CHẤT HÓA HỌC, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA TITAN (Ti)

1. Lịch sử về nguyên tố Ti

-  Titan được phát hiện ra ở Anh bởi William Gregor vào năm 1791. Ông nhận thấy sự hiện diện của nguyên tố mới trong khoáng vật ilmenit (FeTiO₃), và đặt tên nó là menachit. Cùng khoảng thời gian đó, Franz Joseph Muller cũng tạo ra một chất tương tự, nhưng không thể xác định nó. Nguyên tố được phát hiện lại một cách độc lập nhiều năm sau bởi nhà hóa học người Đức Martin Heinrich Klaproth trong quặng rutil. Klaproth xác nhận nó là nguyên tố mới vào năm 1795 và đặt tên cho nó là Titan.

2. Tính chất vật lí

-  Titan là một kim loại có màu trắng, nhẹ, cứng, bề mặt bóng láng, chống ăn mòn tốt. Ở trạng thái tinh khiết, titan có thể được kéo sợi dễ dàng (nhất là trong môi trường không có ôxy), dễ gia công. Nó cũng thuận từ (ít hấp dẫn bởi nam châm) và ít dẫn điện và dẫn nhiệt.Có khối lượng riêng là 4,51 g/cm³, có nhiệt độ nóng chảy là 1668⁰C và sôi ở 3260⁰C.

 3. Tính chất hóa học

-  Bền trong không khí (không bị mờ đục) ở điều kiện thường, bị phủ màng oxit – nitrua khi đun nóng.

-  Khi nung nóng, titan là kim loại hoạt động có tính khử mạnh (E⁰_Ti²⁺_/Ti = -1,63V).

a. Tác dụng với phi kim

- Ở nhiệt độ cao, titan phản ứng được với nhiều kim loại (như nitơ, cacbon, silic, halogen,...)

     Thí dụ: Ti + O₂ → TiO₂

                 Ti + P(đỏ) → TiP

b. Tác dụng với axit

- Titan không bị tan trong axít sulfuric loãng và dung dịch axít clohyđric.

2Ti + 6H₂SO₄ (đặc, nóng) →Ti₂(SO₄)₃ + 3SO₂  + 6H₂O.

Ti  + 4HNO₃ (đặc, nóng) → TiO(OH)₂ + 4NO₂  + H₂O.

Ti + 18HF (đặc) + 4HNO₃ (đặc, nóng) → 3H₂[TiF₆] + 4NO  + 8H₂O.

c. Tác dụng với nước

Ti + 2H₂O (hơi) → TiO₂ + 2H₂ .

d. Tác dụng với dung dịch kiềm (đặc và đun sôi)

Ti  + 2NaOH (đặc) + H₂O → Na₂TiO₃ + 2H₂

4. Trạng thái tự nhiên

-  Titan kim loại không tìm thấy ở dạng tự do nhưng nó là nguyên tố phổ biến thứ 9 trên vỏ Trái Đất (chiếm 0,63% khối lượng), nó xuất hiện trong hầu hết đá lửa và đá trầm tích. Nó cũng được phân bố rộng khắp và hiện diện chủ yếu trong khoáng vật anatas, brookit, ilmenit, perovskit, rutil, titanit.

5. Điều chế

-  Titan điôxit được sản xuất thương mại bằng nghiền quặng và trộn với kali cacbonat và dung dịch axít flohyđric. Kết quả thu được kali florotitanat (K₂TiF₆). Nó được tách ra với nước nóng và thủy phân với amôniắc.

6. Ứng dụng

-  Khoảng 95% lượng titan được dùng ở dạng titan điôxít (TiO₂), một thuốc nhuộm trắng trong sơn, giấy, kem đánh răng và nhựa. Sơn được làm từ titan điôxít phản chiếu tốt bức xạ hồng ngoại.

-  Vì có khả năng kéo dãn tốt (kể cả khi nhiệt độ cao), nhẹ, chống ăn mòn tốt, và khả năng chịu đựng nhiệt độ rất cao, hợp kim titan được dùng chủ yếu trong hàng không, xe bọc thép, tàu hải quân, tàu vũ trụ và tên lửa,áo chống đạn.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng