Элементы IV группы, побочной подгруппы периодической системы Менделеева

Содержание

Слайд 2

Побочную подгруппу IV группы периодической системы Д.И. Менделеева образуют четыре элемента – титан, цирконий, гафний, резерфордий.

Побочную подгруппу IV группы периодической системы Д.И. Менделеева образуют четыре элемента – титан,

цирконий, гафний, резерфордий.
Слайд 3

Строение атома Титан (Ti) - элемент побочной подгруппы четвёртой группы, четвёртого

Строение атома

Титан (Ti) - элемент побочной подгруппы четвёртой группы, четвёртого периода

периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с порядковым номером 22.
Как и у многих других d-элементов, в атоме титана Тi подвижными являются не только электроны наружного энергетического уровня, но и два электрона d-подуровня. Поэтому титан в соединениях проявляет степени окисления + 2 и +4 (реже +3).Титан обладает переменной валентностью и обычно встречается в 2-х, 3-х и 4-х валентном состояниях.
Слайд 4

Нахождение в природе Титан находится на 10-м месте по распространённости в

Нахождение в природе

Титан находится на 10-м месте по распространённости в природе.
Содержание

в земной коре 0,57 % по массе, в морской воде 0,001 мг/л.
В ультраосновных породах 300 г/т, в основных — 9 кг/т, в кислых 2,3 кг/т, в глинах и сланцах 4,5 кг/т.
В земной коре титан почти всегда четырёхвалентен и присутствует только в кислородных соединениях.
В свободном виде не встречается.
Слайд 5

Нахождение в природе Важнейшими минералами, содержащими титан, являются: титаномагнетиты FeTiO3 *nFe3O4,

Нахождение в природе

Важнейшими минералами, содержащими титан, являются: титаномагнетиты FeTiO3 *nFe3O4, ильменит

FeTiO3, рутил TiO2. Титановые руды распространены относительно широко, но содержание в них титана небольшое.
Слайд 6

Физические свойства Титан серебристо - белый металл. Сравнительно легкий, немного тяжелее

Физические свойства

Титан серебристо - белый металл. Сравнительно легкий, немного тяжелее алюминия,

но примерно в три раза прочнее его. Тугоплавкий (1665°С). В обычных условиях отличается высокой прочностью и вязкостью. Поддается различным видам обработки.
Слайд 7

Химические свойства Благодаря образованию на поверхности металла плотной защитной оксидной пленки

Химические свойства

Благодаря образованию на поверхности металла плотной защитной оксидной пленки он

обладает исключительно высокой стойкостью против коррозии превышающей стойкость нержавеющей стали, но при измельчении в порошок, а также в тонкой стружке или проволоке титан пирофорен. При обычных условиях на титан не действуют ни кислород воздуха, ни морская вода. При повышенной температуре его химическая активность повышается. Так, например, титан реагирует с хлором: Ti + 2Cl2 = TiCl4
Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF-фтороводородной , H3PO4-орто-фосфорной и концентрированной H2SO4-серной кислоты).
Слайд 8

Химические свойства При нагревании на воздухе до 1200 °C Ti загорается

Химические свойства

При нагревании на воздухе до 1200 °C Ti загорается ярким

белым пламенем с образованием оксидных фаз переменного состава TiOx.
Из растворов солей титана осаждается гидроксид TiO(OH)2·xH2O, осторожным прокаливанием которого получают оксид TiO2.
Гидроксид TiO(OH)2·xH2O и диоксид TiO2 амфотерны.
Слайд 9

Получение Как правило, исходным материалом для производства титана и его соединений

Получение

Как правило, исходным материалом для производства титана и его соединений служит

диоксид титана со сравнительно небольшим количеством примесей. В частности, это может быть рутиловый концентрат, получаемый при обогащении титановых руд.
Слайд 10

Получение Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной

Получение

Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке.
Продукт сернокислотной обработки —

порошок диоксида титана TiO2.
Пирометаллургическим методом руду спекают с коксоми обрабатывают хлором, получая пары тетрахлорида титана TiCl4.
Слайд 11

Получение TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO Образующиеся

Получение

TiO2 + 2C + 2Cl2 = TiCl4 + 2CO
Образующиеся пары TiCl4

при 850 °C восстанавливают магнием:
TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti
Слайд 12

Получение Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают. Рафинируют титан йодидным способом

Получение

Полученную титановую «губку» переплавляют и очищают.
Рафинируют титан йодидным способом или электролизом,

выделяя Ti из TiCl4.
Для получения титановых слитков применяют дуговую, электроннолучевую или плазменную переработку.
Слайд 13

Применение Титан и его сплавы в связи с их легкостью, прочностью,

Применение

Титан и его сплавы в связи с их легкостью, прочностью, термической

и коррозионной стойкостью применяются для изготовления деталей самолетов, космических кораблей, ракет, подводных лодок, трубопроводов, котлов высокого давления, различных аппаратов для химической промышленности. Титан широко используется в виде листов для обшивки корпусов судов, обеспечивающих высокую прочность и стойкость в морской воде. 
Слайд 14

Применение Титан, как и тантал, не действует на живые ткани организма,

Применение

Титан, как и тантал, не действует на живые ткани организма, поэтому

он применяется в хирургии для скрепления костей при переломах.
Высокой кроющей способностью обладают титановые белила, основной составной частью которых является оксид титана (IV) ТiO 2.