Titan (prvek)

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

{|border="1" cellpadding="2" cellspacing="1" width="330" align="right" style="margin:0 0 .5em 1em; border-collapse:collapse;" | colspan="2" align="center" bgcolor="fefe00"| <font size=+1>'''Titan'''</font> |- | colspan="2" align="center" | [[Soubor:Ti-TableImage.png|290px|Titan]] |- |[[Atomové číslo]]||22 |- |[[Atomová hmotnost]]||47,867(1) amu |- |[[Elektronová konfigurace]]||[Ar] 3d² 4s² |- |[[Skupenství]]||Pevné |- |[[Teplota tání]]||1668 °C, 1941 K |- |[[Teplota varu]]||3287 °C, 3560 K |- |[[Elektronegativita]] (Pauling)||1,54 |- |[[Hustota]]|| 4,506 g/cm³ |- |[[Mohsova stupnice tvrdosti|Tvrdost]]|| 6,0 |- |[[Registrační číslo CAS]]||7440-32-6 |} '''Titan''', chemická značka '''Ti''', ''(lat. Titanium)'' je šedý až stříbřitě bílý, lehký [[kov]], poměrně hojně zastoupený v zemské kůře. Je poměrně tvrdý a mimořádně odolný proti korozi. Jeho výrazně většímu technologickému uplatnění brání doposud vysoká cena výroby čistého kovu. Hlavní uplatnění nalézá jako složka různých slitin a protikorozních ochranných vrstev, ve formě chemických sloučenin slouží často jako složka barevných pigmentů. == Objev prvku == Titan byl objeven roku 1791 anglickým chemikem Williamem Gregorem v minerálu ''[[ilmenit]]u'' a poprvé pojmenován Martinem H. Klaprothem roku 1795. Izolován byl až v roce [[1910]] M. A. Hunterem zahříváním [[chlorid titaničitý|chloridu titaničitého]] TiCl₄ s kovovým [[sodík]]em v [[ocel]]ové tlakové bombě. == Základní fyzikálně-chemické vlastnosti == [[File:Titan-crystal bar.jpg|right|300px|thumb|Krystaly kovového titanu]] Titan je šedý až stříbřitě bílý, lehký a tvrdý kov. Je dobrým vodičem tepla i elektřiny. Vyznačuje se mimořádnou chemickou stálostí - je zcela netečný k působení vody a atmosférických plynů a odolává působení většiny běžných minerálních [[kyselina|kyselin]] i roztoků alkalických [[hydroxid]]ů. Zvolna se rozpouští v horké [[HCl]], naopak [[kyselina dusičná]] jeho povrch [[pasivace|pasivuje]]. Pro jeho rozpouštění je nejúčinnější [[kyselina fluorovodíková]] HF nebo její směsi s jinými minerálními kyselinami. Za zvýšených teplot však titan přímo reaguje s většinou [[nekov]]ů, například s [[vodík]]em, [[kyslík]]em, [[dusík]]em, [[uhlík]]em, [[Bor (prvek)|borem]], [[křemík]]em, [[síra|sírou]] a [[halogen]]y. Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství Ti^III a Ti^IV. Sloučeniny čtyřmocného titanu jsou neomezeně stálé, sloučeniny Ti^III jsou silnými [[Redukce (chemie)|redukčními]] činidly a působením vzdušného O₂ rychle přecházejí na Ti^IV. == Výskyt a výroba == Titan je sedmým nejrozšířenějším kovem v zemské kůře, jeho obsah se odhaduje na 5,7 – 6,3 g/kg. V mořské vodě je díky své chemické stálosti přítomen pouze v koncentraci 0,001 mg/l. Ve vesmíru připadá na jeden atom titanu 1 milion atomů vodíku. V malém množství je titan obsažen ve většině minerálů a mezi jeho nejvýznamnější rudy patří ''[[ilmenit]]'' - (FeTiO₃ oxid železnato-titaničitý) a ''[[rutil]]'' (TiO₂ - oxid titaničitý). Významné zásoby těchto minerálů se nacházejí v [[Austrálie|Austrálii]], Severní Americe, Skandinávii a [[Malajsie|Malajsii]]. Významně je titan zastoupen i na [[Měsíc|Měsíčním]] povrchu – horniny, které získala mise [[Apollo 17]] obsahují přibližně 12 % TiO₂. Přes své vysoké zastoupení v zemské kůře byl čistý kovový titan po dlouhou dobu velmi vzácným a drahým materiálem. Důvodem je skutečnost, že běžné hutní metody, které se využívají k výrobě jiných kovů, jsou v případě titanu neúčinné díky ochotě titanu reagovat za zvýšené teploty s kyslíkem, vodíkem, uhlíkem a dusíkem. V současné době se při průmyslové výrobě titanu používá především tzv. ''Krollův proces''. Přitom se nejprve [[pyrolýza|pyrolýzou]] ''[[ilmenit]]u'' nebo ''[[rutil]]u'' s uhlíkem a [[Chlór|chlorem]] získává chlorid titaničitý TiCl₄. Po přečištění se jeho páry redukují [[hořčík]]em v inertní [[argon]]ové atmosféře při teplotě kolem 800 °C. : TiCl₄ + 2 Mg → Ti + 2 MgCl₂ Titan vzniklý touto reakcí je tuhá, pórovitá látka, která se po odstranění [[chlorid hořečnatý|chloridu hořečnatého]] a nezreagovaného hořčíku dále čistí. Pro zajímavost lze uvést, že v 50. a 60. letech [[20. století]] byla výroba kovového titanu soustředěna prakticky pouze do [[Sovětský svaz|Sovětského svazu]]. Zde byl postup jeho výroby přísně utajován a titan byl v probíhající [[Studená válka|Studené válce]] považován za jednu ze základních strategických surovin. Teprve později byl výrobní postup špionážně odhalen a předán do západní Evropy a USA. == Použití == [[Soubor:Ti covered watches.jpg|right|thumb|Náramkové hodinky pokryté čistým titanem]] Praktické využití elementárního titanu vyplývá především z jeho mimořádné chemické odolnosti a malé hustoty. Je přitom třeba vzít v úvahu, že výroba titanu je v současné době relativně značně finančně náročná a provozní nasazení titanových komponentů je účelné pouze v případech, kdy není možno použít levnější alternativu na bázi slitin [[hliník]]u a [[hořčík]]u – [[dural]]ů. Již od počátku průmyslové výroby kovového titanu spočívalo těžiště jeho využití v kosmických technologiích a speciálních aplikacích leteckého průmyslu. Titan a jeho slitiny jsou proto základním materiálem při výrobě skeletů nebo povrchových ochranných štítů kosmických objektů ([[družice]], [[vesmírné sondy]] a [[vesmírné stanice]]). V leteckém průmyslu nacházejí využití při výrobě zvláště namáhaných součástí letadel, tedy především při konstrukci vojenských stíhacích letounů a dnes i při konstrukci komerčních dopravních letadel. Díky své vysoké chemické netečnosti se titan v okolním prostředí nevyskytuje v takové formě, která by mohla být metabolizována živými organizmy. Není proto známo žádné zapojení titanu do [[enzym]]atických reakcí nebo jejich jiné biologické uplatnění. Naopak vysoká odolnost titanu je využívána při výrobě některých chirurgických nástrojů a v současné době jsou modní piercingové ozdoby pokryté titanem pro jejich zdravotní nezávadnost a současně žádaný vzhled. Titan, ve formě čistého titanu nebo [[titanová slitina|titanové slitiny]] (Ti-6Al-4V) se používá jako [[implantát]] za [[kostní tkáň|kostní tkáně]] v [[ortopedie|ortopedii]], [[neurochirurgie|neurochirurgii]], [[stomatologie|stomatologii]], nebo v čelistní a obličejové [[chirurgie|chirurgii]]. V současnosti je titan preferován zejména pro fyzikálně-chemické vlastnosti, mechanickou pevnost a dobrou [[korozivzdornost]].<ref> Březovská I.: Bakalářská práce. VŠCHT, Praha 2007 </ref> V [[chemický průmysl|chemickém průmyslu]] je titan stále populárnějším materiálem pro výrobu nebo pouhou vystýlku chemických [[reaktor]]ů, které pracují v extrémních podmínkách a vyžadují vysokou odolnost proti [[koroze|korozi]]. Titan je stále častěji používán v zařízeních, která dlouhodobě pracují ve styku s mořskou vodou. Mohou to být součásti lodí nebo [[ponorka|ponorek]] (lodní šrouby), ale i komponenty průmyslových celků, sloužících k odsolování ([[desalinace|desalinaci]]) [[mořská voda|mořské vody]]. V běžném každodenním životě se s titanem můžeme setkat například jako s materiálem pro výrobu luxusních [[Hodinky|náramkových hodinek]] nebo částí [[šperk]]ů. Titan se používá těž na výrobu [[golfová hůl|golfových holí]]. == Sloučeniny == [[File:Oxid titaničitý.JPG|thumb|left|Oxid titaničitý]] [[File:Titanium nitride coating.jpg|thumb|right|Vrták pokrytý nitridem titanu (nitridovaný)]] Ve sloučeninách se titan vyskytuje v mocenství Ti^III a Ti^IV, z nichž pouze sloučeniny čtyřmocného titanu jsou neomezeně stálé. * Prakticky nejvýznamnější sloučeninou titanu je ''[[oxid titaničitý]] TiO<SUB>2</SUB>''. Je to velmi stabilní sloučenina, která se v krystalickém stavu vyskytuje ve 3 krystalických modifikacích, kterým odpovídají 3 různé minerály – ''[[rutil]]'', ''[[anatas]]'' a ''[[brookit]].'' Pro praktické použití je však nejvíce vhodná amorfní prášková forma, nazývaná ''[[běloba titanová|titanová běloba]]''. Tento bílý [[pigment]] je mimořádně stálý, zdravotně zcela nezávadný s vysokou krycí schopností a patří proto mezi nejkvalitnější dostupné bílé pigmenty. Praktické použití nachází jak při výrobě barev, tak ve sklářském a keramickém průmyslu, používá se i při výrobě vysoce kvalitního papíru, jako plnivo při výrobě plastických hmot a někteří výrobci jej přidávají i do zubních past. Díky tomu, že prochází trávícím traktem nepozměněn, je používán i v potravinářském průmyslu k bělení mléka. Odhaduje se, že oxid titaničitý tvoří více než 90 % celosvětové spotřeby produktů z titanu. * [[Chlorid titaničitý]] TiCl₄ je bezbarvá kapalina o bodu varu 137 °C. Je základním meziproduktem při přípravě čistého titanu [[Krollův proces|Krollovým procesem]]. Při kontaktu s atmosférickou vlhkostí dochází k jeho postupné [[hydrolýza|hydrolýze]] podle rovnice: : TiCl₄ + 2 H₂O → TiO₂ + 4 HCl : Vznikající TiO₂ vytváří intenzivní bílý dým, který není prakticky toxický. Uvedený jev nachází využití v [[pyrotechnika|pyrotechnice]] při výrobě zadýmovacích granátů, při vytváření umělé mlhy (například při natáčení filmů) nebo při leteckých show. : TiCl₄ také slouží jako katalyzátor (Ziegler-Natta. NP v roce 1963) při polymeracích nenasycených uhlovodíků. * Chlorid titanitý TiCl₃ se používá v titanometrii. Má redukční účinky. Lze taktéž použít jako Ziegler-Nattův katalyzátor. * Nitrid titanu TiN₂ patří k jedněm z nejtvrdších známých látek a převyšuje svou [[mohsova stupnice tvrdosti|tvrdostí]] i [[korund]], 9. prvek z 10-stupňové ''Mohsovy stupnice tvrdosti''. Jeho aplikací jsou brusné materiály, ale i povrchová úprava titanových nástrojů – [[nitridování]], kdy je na povrchu nástroje určeného pro extrémní fyzické namáhání vytvořena tenká ochranná vrstva TiN. * Superpružné Ti-Cu slitiny. Drát z této slitiny lze ohnout do pravého úhlu, přičemž nedochází k deformaci (= vrátí se do původního stavu). * [[Slitiny s tvarovou pamětí]] Ni - Ti. Drát z této slitiny si "pamatuje" předchozí stav před deformací. Po dodání energie (ohřevu) se vrací do původního tvaru. == Literatura == * Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973 * Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974 == Reference == <references/> == Externí odkazy == * Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [http://home.tiscali.cz/~cz382002/slouc/index.html] * Chemický vzdělávací portál [http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=tabulka_seznam] * WebElements (anglicky) [http://www.webelements.com/] * Periodická tabulka prvků [http://www.tabulka.cz/] {{commonscat|Titanium}}{{Tabulka prvků}}{{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Chemické prvky]] [[Kategorie:Kovy]]

Návrat na stránku „Titan (prvek)“.