鈦

鈦是一種金屬元素，灰色，原子序數(shù)22，相對原子質(zhì)量47.87。能在氮?dú)庵腥紵?，熔點(diǎn)高。鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料，主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè)。

主要特性

鈦設(shè)備制造

十大性能

密度小，比強(qiáng)度高

耐腐蝕性能

耐熱性能好

耐低溫性能好

抗阻尼性能強(qiáng)

無磁性、無毒

抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近

換熱性能好

彈性模量低

吸氣性能

編輯本段簡介

鈦拼音：tài　元素符號：Ti

部首：钅，部外筆畫：4，總筆畫：9，繁體部首：金，部外筆畫：4：總筆畫：12

漢字源流：“鈦”是形聲字，“钅”是形旁，“太”是聲旁。本義指一種元素符號為Ti的金屬元素。

五筆86&98：QDYY　倉頡：XXCKI

筆順編號：311151344　四角號碼：84730　UniCode：CJK 統(tǒng)一漢字 U+949B

外層電子排布為3d24s2。

從發(fā)現(xiàn)鈦元素到制得純品，歷時一百多年。而鈦真正得到利用，認(rèn)識其本來的真面目，則是20世紀(jì)40年代以后的事情了。

地球表面十公里厚的地層中，含鈦達(dá)千分之六，比銅多61倍，在地殼中的含量排第十位（地殼中元素排行：氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫、鈦）。隨便從地下抓起一把泥土，其中都含有千分之幾的鈦，世界上儲量超過一千萬噸的鈦礦并不稀罕。

海灘上有成億噸的砂石，鈦和鋯這兩種比砂石重的礦物，就混雜在砂石中，經(jīng)過海水千百萬年晝夜不停地淘洗，把比較重的鈦鐵礦和鋯英砂礦沖在一起，在漫長的海岸邊，形成了一片一片的鈦礦層和鋯礦層。這種礦層是一種黑色的砂子，通常有幾厘米到幾十厘米厚。

鈦礦石

鈦沒有磁性，用鈦建造的核潛艇不必?fù)?dān)心磁性水雷的攻擊。

1947年，人們才開始在工廠里冶煉鈦。當(dāng)年，產(chǎn)量只有2噸。1955年產(chǎn)量激增到2萬噸。1972年，年產(chǎn)量達(dá)到了 20萬噸。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積的鋼鐵的一半，鈦雖然稍稍比鋁重一點(diǎn)，它的硬度卻比鋁大2倍。現(xiàn)在，在宇宙火箭和導(dǎo)彈中，就大量用鈦代替鋼鐵。據(jù)統(tǒng)計， 目前世界上每年用于宇宙航行的鈦，已達(dá)一千噸以上。極細(xì)的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽(yù)為宇宙金屬，空間金屬。

鈦的耐熱性很好，熔點(diǎn)高達(dá)1668℃。在常溫下，鈦可以安然無恙地躺在各種強(qiáng)酸強(qiáng)堿的溶液中。就連最兇猛的酸——王水，也不能腐蝕它。鈦不怕海水，有人曾把一塊鈦沉到海底，五年以后取上來一看，上面粘了許多小動物與海底植物，卻一點(diǎn)也沒有生銹，依舊亮閃閃的。

現(xiàn)在，人們開始用鈦來制造潛艇——鈦潛艇。由于鈦非常結(jié)實(shí)，能承受很高的壓力，這種潛艇可以在深達(dá)4500米的深海中航行。

鈦位于元素周期表中ⅣB族，原子序數(shù)為22，原子核由22個質(zhì)子和20-32個中子組成，核外電子結(jié)構(gòu)排列為1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3D2 4S2。原子核半徑5x10-13厘米。

鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米（20℃），高于鋁而低于鐵、銅、鎳。但比強(qiáng)度位于金屬之首。熔點(diǎn)1668±4℃，熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子，沸點(diǎn)3260±20℃，汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子，臨界溫度4350℃，臨界壓力1130大氣壓。鈦的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性能較差，近似或略低于不銹鋼，鈦具有超導(dǎo)性，純鈦的超導(dǎo)臨界溫度為 0.38-0.4K。在25℃時，鈦的熱容為0.126卡/克原子·度，熱焓1149卡/克原子，熵為7.33卡/克原子·度，金屬鈦是順磁性物質(zhì)，導(dǎo)磁率為1.00004。

鈦具有可塑性，高純鈦的延伸率可達(dá)50-60%，斷面收縮率可達(dá)70-80%，但強(qiáng)度低，不宜作結(jié)構(gòu)材料。鈦中雜質(zhì)的存在，對其機(jī)械性能影響極大，特別是間隙雜質(zhì)（氧、氮、碳）可大大提高鈦的強(qiáng)度，顯著降低其塑性。鈦?zhàn)鳛榻Y(jié)構(gòu)材料所具有的良好機(jī)械性能，就是通過嚴(yán)格控制其中適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)含量和添加合金元素而達(dá)到的。

鈦在較高的溫度下，可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。各種元素，按其與鈦發(fā)生不同反應(yīng)可分為四類：

第一類：鹵素和氧族元素與鈦生成共價鍵與離子鍵化合物；

第二類：過渡元素、氫、鈹、硼族、碳族和氮族元素與鈦生成金屬間化物和有限固溶體；

第三類：鋯、鉿、釩族、鉻族、鈧元素與鈦生成無限固溶體；

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與鈦發(fā)生反應(yīng)生成TiF4，反應(yīng)式為（1）；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（2）；無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)?！i+4HF=TiF4+2H2+135.0千卡（1）2Ti+6HF=2TiF3+3H2 （2） HCl和氯化物氯化氫氣體能腐蝕金屬鈦，干燥的氯化氫在>300℃時與鈦反應(yīng)生成TiCl4，見 式(3)；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(4)；當(dāng)溫度長高時，即使稀鹽酸也會腐蝕鈦。各種無水的氯化物，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?！i+4HCl=TiCl4+2H2+94.75千卡(3)2Ti+6HCl=TiCl3+3H2(4) 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%的硫酸對鈦的腐蝕速度最快，當(dāng)濃度大于40%，達(dá)到60%時腐蝕速度反而變慢，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（5）、（6），加熱的濃硫酸可被鈦還原，生成SO2，見式（7）。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（8），粉末鈦在600℃開始與硫化氫反應(yīng)生成鈦的硫化物，在900℃時反應(yīng)產(chǎn)物主要為TiS，1200℃時為Ti2S3?！i+H2SO4=TiSO4+H2(5) 2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2(6) 2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202千卡(7)Ti+H2S=TiS+H2+70千卡(8)硝酸和王水 致密的表面光滑的鈦對硝酸具有很好的穩(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（9）、（10），高于70℃的濃硝酸也可與鈦發(fā)生反應(yīng)，見式（11）；常溫下，鈦不與王水反應(yīng)。溫度高時，鈦可與王水反應(yīng)生成TiCl2。　3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO (9)3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO (10) Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O (11) 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。

發(fā)展歷程

鈦元素發(fā)現(xiàn)于1789年，1908年挪威和美國開始用硫酸法生產(chǎn)鈦白，1910年在試驗室中第一次用鈉法制得海綿鈦，1948年美國杜邦公司才用鎂法成噸生產(chǎn)海綿鈦---這標(biāo)志著海綿鈦即鈦工業(yè)化生產(chǎn)的開始。

中國鈦工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代。1954，北京有色金屬研究總院開始進(jìn)行海綿鈦制備工藝研究，1956年國家把鈦當(dāng)作戰(zhàn)略金屬列入了12年發(fā)展規(guī)劃，1958年在撫順鋁廠實(shí)現(xiàn)了海綿鈦工業(yè)試驗，成立了中國第一個海綿鈦生產(chǎn)車間，同時在沈陽有色金屬加工廠成立了中國第一個鈦加工材生產(chǎn)試驗車間。

20世紀(jì)60-70年代，在國家的統(tǒng)一規(guī)劃下，先后建設(shè)了以遵義鈦廠為代表的10余家海綿鈦生產(chǎn)單位，建設(shè)了以寶雞有色金屬加工廠為代表的數(shù)家鈦材加工單位，同時也形成了以北京有色金屬研究總院為代表的科研力量，成為繼美國、前蘇聯(lián)和日本之后的第四個具有完整鈦工業(yè)體系的國家。

1980年前后，我國海綿鈦產(chǎn)量達(dá)到2800噸，然而由于當(dāng)時大多數(shù)人對鈦金屬認(rèn)識不足，鈦材的高價格也限制了鈦的應(yīng)用，鈦加工材的產(chǎn)量僅200噸左右，我國鈦工業(yè)陷入困境。在這種情況下，由當(dāng)時國務(wù)院副總理方毅同志倡導(dǎo)，朱镕基和袁寶華同志支持，于1982年7月成立了跨部委的全國鈦應(yīng)用推廣領(lǐng)導(dǎo)小組，專門協(xié)調(diào)鈦工業(yè)的發(fā)展事宜，促成了20世紀(jì)80年代至90年代初期我國海綿鈦和鈦加工材產(chǎn)銷兩旺、鈦工業(yè)快速平穩(wěn)發(fā)展的良好局面。

綜上所述，我國鈦工業(yè)大致經(jīng)歷了三個發(fā)展期：即20世紀(jì)50年代的開創(chuàng)期，60-70年代的建設(shè)期和80-90年代的初步發(fā)展期。在新世紀(jì)，得益于國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速發(fā)展，我國鈦工業(yè)也進(jìn)入了一個快速成長期。

鈦耐腐蝕，所以在化學(xué)工業(yè)上常常要用到它。過去，化學(xué)反應(yīng)器中裝熱硝酸的部件都用不銹鋼。不銹鋼也怕那強(qiáng)烈的腐蝕劑——熱硝酸，每隔半年，這種部件就要統(tǒng)統(tǒng)換掉。現(xiàn)在，用鈦來制造這些部件，雖然成本比不銹鋼部件貴一些，但是它可以連續(xù)不斷地使用五年，計算起來反而合算得多。

在電化學(xué)中，鈦是單向閥型金屬，電位很負(fù)，通常無法用鈦?zhàn)鳛殛枠O進(jìn)行分解。

鈦的最大缺點(diǎn)是難于提煉。主要是因為鈦在高溫下化合能力極強(qiáng)，可以與氧、碳、氮以及其他許多元素化合。因此，不論在冶煉或者鑄造的時候，人們都小心地防止這些元素“侵襲”鈦。在冶煉鈦的時候，空氣與水當(dāng)然是嚴(yán)格禁止接近的，甚至連冶金上常用的氧化鋁坩堝也禁止使用，因為鈦會從氧化鋁里奪取氧?，F(xiàn)在，人們利用鎂與四氯化鈦在惰性氣體——氦氣或氬氣中相作用，來提煉鈦。

人們利用鈦在高溫下化合能力極強(qiáng)的特點(diǎn)，在煉鋼的時候，氮很容易溶解在鋼水里， 當(dāng)鋼錠冷卻的時候，鋼錠中就形成氣泡，影響鋼的質(zhì)量。所以煉鋼工人往鋼水里加進(jìn)金屬鈦，使它與氮化合，變成爐渣一—氮化鈦，浮在鋼水表面，這樣鋼錠就比較純凈了。

當(dāng)超音速飛機(jī)飛行時，它的機(jī)翼的溫度可以達(dá)到500℃。如用比較耐熱的鋁合金制造機(jī)翼，一到二三百度也會吃不消，必須有一種又輕、又韌、又耐高溫的材料來代替鋁合金而鈦恰好能夠滿足這些要求。鈦還能經(jīng)得住零下一百多度的考驗，在這種低溫下，鈦仍舊有很好的韌性而不發(fā)脆。

利用鈦和鋯對空氣的強(qiáng)大吸收力，可以除去空氣，造成真空。比方，利用鈦制成的真空泵，可以把空氣抽到只剩下十萬億分之一。

鈦的氧化物——二氧化鈦，是雪白的粉末，是最好的白色顏料，俗稱鈦白。以前，人們開采鈦礦，主要目的便是為了獲得二氧化鈦。鈦白的粘附力強(qiáng)，不易起化學(xué)變化，永遠(yuǎn)是雪白的。特別可貴的是鈦白無毒。它的熔點(diǎn)很高，被用來制造耐火玻璃，釉料，琺瑯、陶土、耐高溫的實(shí)驗器皿等。

二氧化鈦是世界上最白的東西， 1克二氧化鈦可以把 450多平方厘米的面積涂得雪白。它比常用的白顏料一—鋅鋇白還要白5倍，因此是調(diào)制白油漆的最好顏料。世界上用作顏料的二氧化鈦，一年多到幾十萬噸。二氧化鈦可以加在紙里，使紙變白并且不透明，效果比其他物質(zhì)大10倍，因此，鈔票紙和美術(shù)品用紙就要加二氧化鈦。此外，為了使塑料的顏色變淺，使人造絲光澤柔和，有時也要添加二氧化鈦。在橡膠工業(yè)上，二氧化鈦還被用作為白色橡膠的填料。

四氯化鈦是種有趣的液體，它有股刺鼻的氣味，在濕空氣中便會大冒白煙——它水解了，變成白色的二氧化鈦的水凝膠。在軍事上，人們便利用四氯化鈦的這股怪脾氣，作為人造煙霧劑。特別是在海洋上，水氣多，一放四氯化鈦，濃煙就象一道白色的長城，擋住了敵人的視線。在農(nóng)業(yè)上，人們利用四氟化鈦來防霜。

鈦酸鋇晶體有這樣的特性：當(dāng)它受壓力而改變形狀的時候，會產(chǎn)生電流，一通電又會改變形狀。于是，人們把鈦酸鋇放在超聲波中，它受壓便產(chǎn)生電流，由它所產(chǎn)生的電流的大小可以測知超聲波的強(qiáng)弱。相反，用高頻電流通過它，則可以產(chǎn)生超聲波。現(xiàn)在，幾乎所有的超聲波儀器中，都要用到鈦酸鋇。除此之外，鈦酸鋇還有許多用途。例如：鐵路工人把它放在鐵軌下面，來測量火車通過時候的壓力；醫(yī)生用它制成脈搏記錄器。用鈦酸鋇做的水底探測器，是銳利的水下眼睛，它不只能夠看到魚群，而且還可以看到水底下的暗礁、冰山和敵人的潛水艇等。

冶煉鈦時，要經(jīng)過復(fù)雜的步驟。把鈦鐵礦變成四氯化鈦，再放到密封的不銹鋼罐中，充以氬氣，使它們與金屬鎂反應(yīng)，就得到“海綿鈦”。這種多孔的“海綿鈦”是不能直接使用的，還必須把它們在電爐中熔化成液體，才能鑄成鈦錠。但制造這種電爐又談何容易！除了電爐的空氣必須抽干凈外，更傷腦筋的是，簡直找不到盛裝液態(tài)鈦的坩堝，因為一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就會被液態(tài)鈦奪走。后來，人們終于發(fā)明了一種“水冷銅坩堝”的電爐。這種電爐只有中央一部分區(qū)域很熱，其余部分都是冷的，鈦在電爐中熔化后，流到用水冷卻的銅坩堝壁上，馬上凝成鈦錠。用這種方法已經(jīng)能夠生產(chǎn)幾噸重的鈦塊，但它的成本就可想而知了。

基本信息

元素名稱：鈦
　　元素原子量：47.87
　　元素在海水中的含量：(ppm)
　　0.00048
　　元素在太陽中的含量：(ppm)
　　4
　　元素類型：金屬
　　核內(nèi)質(zhì)子數(shù)：22
　　核外電子數(shù)：22
　　核電荷數(shù)：22
　　外層電子排布為：3d24s2
　　電子層：KLMN
　　質(zhì)子質(zhì)量：3.6806E-26
　　質(zhì)子相對質(zhì)量：22.154
　　原子體積：(立方厘米/摩爾)
　　10．64
　　地殼中含量：（ppm）
　　5600
　　以下為增加內(nèi)容：
　　氧化態(tài)：
　　Main Ti+4
　　Other Ti-1,Ti0,Ti+2,Ti+3
　　所屬周期：4
　　所屬族數(shù)：IVB
　　摩爾質(zhì)量：48
　　氫化物：TiH4
　　氧化物：TiO
　　最高價氧化物化學(xué)式：TiO2
　　密度：4.54g/cm3
　　熔點(diǎn)：1660.℃ 
　　沸點(diǎn)：3287.0 ℃ 
　　電離能(kJ /mol)
　　M - M+ 658
　　M+ - M2+ 1310
　　M2+ - M3+ 2652
　　M3+ - M4+ 4175
　　M4+ - M5+ 9573
　　M5+ - M6+ 11516
　　M6+ - M7+ 13590
　　M7+ - M8+ 16260
　　M8+ - M9+ 18640
　　M9+ - M10+ 20830
　　外圍電子排布：2 8 8 4
　　核外電子排布：2,8,10,2
　　晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為六方晶胞。
　　晶胞參數(shù)：
　　a = 295.08 pm
　　b = 295.08 pm
　　c = 468.55 pm
　　α = 90°
　　β = 90°
　　γ = 120°
　　莫氏硬度：6
　　聲音在其中的傳播速率：（m/S）5090
　　顏色和狀態(tài)：銀灰色金屬
　　原子半徑：2
　　常見化合價：+2,+3,+4
　　發(fā)現(xiàn)人：格列高爾 發(fā)現(xiàn)年代：1791年 
　　已知的鈦的同位素有13種，包括鈦-41至鈦-53。其中鈦的穩(wěn)定同位素有鈦-46，鈦-47，鈦-48，鈦-49，鈦-50共五種，其余的同位素均有放射性。
　　發(fā)現(xiàn)過程：
　　鈦是英國化學(xué)家格雷戈爾(Gregor R W ，1762—1817。)在1791年研究鈦鐵礦和金紅石時發(fā)現(xiàn)的。四年后，1795年，德國化學(xué)家克拉普羅特(Klaproth M H ，1743—1817。)在分析匈牙利產(chǎn)的紅色金紅石時也發(fā)現(xiàn)了這種元素。他主張采取為鈾(1789年由克拉普羅特發(fā)現(xiàn)的)命名的方法，引用希臘神話中泰坦神族“Titanic”的名字給這種新元素起名叫“Titanium”。中文按其譯音定名為鈦。
　　格雷戈爾和克拉普羅特當(dāng)時所發(fā)現(xiàn)的鈦是粉末狀的二氧化鈦，而不是金屬鈦。因為鈦的氧化物極其穩(wěn)定，而且金屬鈦能與氧、氮、氫、碳等直接激烈地化合，所以單質(zhì)鈦很難制取。直到1910年才被美國化學(xué)家亨特(Hunter M A )第一次制得純度達(dá)99.9%的金屬鈦。
　　元素描述：
　　具有金屬光澤，有延展性。密度4.5克/厘米3。熔點(diǎn)1660±10℃。沸點(diǎn)3287℃?；蟽r+2、+3和+4。電離能為6.82電子伏特。鈦的主要特點(diǎn)是密度小，機(jī)械強(qiáng)度大，容易加工。鈦的塑性主要依賴于純度。鈦越純，塑性越大。有良好的抗腐蝕性能，不受大氣和海水的影響。在常溫下，不會被稀鹽酸、稀硫酸、硝酸或稀堿溶液所腐蝕；只有氫氟酸、熱的濃鹽酸、濃硫酸等才可對它作用。
編輯本段元素來源
　　鈦屬于稀有金屬，實(shí)際上鈦并不稀有，其在地殼中的豐度占第七位，占0.45%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于許多常見的金屬。但由于鈦的性質(zhì)活潑，對冶煉工藝要求高，使得人們長期無法制得大量的鈦，從而被歸類為“稀有”的金屬。用于冶煉鈦的礦物主要有鈦鐵礦（FeTiO3）、金紅石（TiO2）和鈣鈦礦等。礦石經(jīng)處理得到易揮發(fā)的四氯化鈦，再用鎂還原而制得純鈦。
編輯本段元素用途
　　鈦的強(qiáng)度大，純鈦抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)180kg/mm2。有些鋼的強(qiáng)度高于鈦合金，但鈦合金的比強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度和密度之比）卻超過優(yōu)質(zhì)鋼。鈦合金有好的耐熱強(qiáng)度、低溫韌性和斷裂韌性，故多用作飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件和火箭、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)件。鈦合金還可作燃料和氧化劑的儲箱以及高壓容器。現(xiàn)在已有用鈦合金制造自動步槍，迫擊炮座板及無后座力炮的發(fā)射管。在石油工業(yè)上主要作各種容器、反應(yīng)器、熱交換器、蒸餾塔、管道、泵和閥等。鈦可用作電極和發(fā)電站的冷凝器以及環(huán)境污染控制裝置。鈦鎳形狀記憶合金在儀器儀表上已廣泛應(yīng)用。在醫(yī)療中，鈦可作人造骨頭和各種器具。鈦還是煉鋼的脫氧劑和不銹鋼以及合金鋼的組元。鈦白粉是顏料和油漆的良好原料。碳化鈦，碳（氫）化鈦是新型硬質(zhì)合金材料。氮化鈦顏色近于黃金，在裝飾方面應(yīng)用廣泛。
　　鈦和鈦的合金大量用于航空工業(yè)，有"空間金屬"之稱；另外，在造船工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、制造機(jī)械部件、電訊器材、硬質(zhì)合金等方面有著日益廣泛的應(yīng)用。
　　此外，由于鈦合金還與人體有很好的相容性，所以鈦合金還可以作人造骨。
　　鈦的抗腐蝕性
 
硝酸鋯與氫氧化鈦
鋯是一種應(yīng)用于原子能工業(yè)和在高溫高壓下用作耐蝕化工材料，但在溶液中其活潑性僅次于鈉。
　　那么，在氫氧化鈦溶液里加入活波的硝酸鋯溶液，會發(fā)現(xiàn)鈦把硝酸鋯拒之門外（如圖）。
　　可以看到，圖中有明顯的分層，上面是硝酸鋯，下面是氫氧化鈦。
　　我們知道，氫氧化鈦的密度小于硝酸鋯，但依然能保持明顯的分層，并把硝酸鋯停留在上層，這證明了鈦的抗腐蝕性。
　　根據(jù)實(shí)驗，鈦放入海底20~50年均不會被腐蝕。
輔助資料
　　鈦的主要礦石是金紅石TiO2和鈦鐵礦FeTiO3，它的發(fā)現(xiàn)也正是從這兩種礦石的分析而來。早在1791年英國英格蘭西南端康沃爾（Cornwall）郡門拉陳（Menacan）教區(qū)的牧師格累高爾，也是一位科學(xué)家，分析出產(chǎn)在他教區(qū)內(nèi)的一種黑色礦砂，也就是今天成為鈦鐵礦的礦石時發(fā)現(xiàn)了一種新的金屬物質(zhì)并命名為menacenite。三年后，1795年，克拉普羅特分析了匈牙利布伊尼克（Boinik）地區(qū)出產(chǎn)的金紅石，認(rèn)識到它是一種新金屬的氧化物，具有抵抗酸、堿溶液的特性，借用希臘神話中大地的第一代兒子們泰坦神族Titans，命名這個金屬為titanium，元素符號定為Ti。兩年后，克拉普羅特證實(shí)格累高爾發(fā)現(xiàn)的menacenite就是鈦。
　　鈦對于酸、堿具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，已成為化工生產(chǎn)中重要的材料。
　　鈦一般被認(rèn)為是稀有金屬，其實(shí)它在地殼中的含量相當(dāng)大，比一般的常用的金屬鋅、銅、錫等都大，甚至比氯、磷都大。
中國鈦礦地理分布
　　我國鈦資源總量9.65億噸，居世界之首，占世界探明儲量的38.85%，主要集中在四川、云南、廣東、廣西及海南等地，其中攀西（攀枝花西昌）地區(qū)是中國最大的鈦資源基地，鈦資源量為8．7億噸。
　　中國探明的鈦資源分布在21個?。?a style="box-sizing: border-box; background-color: transparent; color: rgb(150, 150, 150); text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0px; padding: 0px; font-family: "Microsoft YaHei", Tahoma, Arial, sans-serif;">自治區(qū)、直轄市）共108個礦區(qū)（圖3.5.1及表3.5.4）。主要產(chǎn)區(qū)為四川，次有河北、海南、廣東、湖北、廣西、云南、陜西、山西等?。▍^(qū)）。
　　鈦磁鐵礦巖礦：主要礦床分布在四川省攀枝花的鹽邊紅格和米易白馬，西昌的太和；河北省承德的大廟、黑山，豐寧的招兵溝，崇禮的南天門；山西省左權(quán)的桐峪；陜西省洋縣的畢機(jī)溝；新疆的尾亞；河南省舞陽的趙案莊；廣東省興寧的霞嵐；黑龍江省的呼瑪；北京市昌平的上莊和懷柔的新地。其中四川省表內(nèi)儲量（TiO2 44256.32萬t）占全國同類儲量（TiO2 46522.83萬t）的95.1%，河北?。═iO2 1544.46萬t）占3.3%，陜西省占0.46%，山西省占0.35%。
　　金紅石巖礦 主要礦床分布在湖北省棗陽的大阜山；山西省代縣的碾子溝；河南省新縣的楊沖；山東省萊西縣的劉家莊。其中湖北省金紅石（TiO2）表內(nèi)儲量（534.43萬t）占全國同類儲量（750.86萬t）的71.2%，山西?。?54.79萬t）占20.6%，陜西?。?4.4萬t）占5.9%。
世界鈦礦資源總體狀況
　　截至1995年底，世界金紅石（包括銳鈦礦）儲量和儲量基礎(chǔ)分別為3330萬t和16440萬t，資源總量約2.3億t（TiO2含量，下同），主要集中在南非、印度、斯里蘭卡、澳大利亞。世界鈦鐵礦（TiO2）儲量和儲量基礎(chǔ)分別為2.743億t和4.353億t，資源總量約10億t；主要集中在南非、挪威、澳大利亞、加拿大和印度。
　　截至1996年底中國保有原生鈦（磁）鐵礦（折TiO2）儲量35704.09萬t（其中A+B+C級23191.50萬t）；鈦鐵礦（砂礦）礦物儲量3803.19萬t（其中A+B+C級2147.17萬t）；金紅石礦物儲量256.86萬t（其中A+B+C級73.73萬t)；金紅石TiO2儲量750.86萬t（其中A+B+C級242.43萬t）。
　　若將中國1996年保有鈦鐵礦砂礦的A+B+C級礦物儲量2147.17萬t按含TiO2 48%折算，則其TiO2儲量為1030.64萬t，僅占同年世界鈦鐵礦(TiO2)27000萬t的3.83%；若再將其與原生鈦磁鐵礦巖礦（TiO2）的A+B+C級儲量（23 191.50萬t）中目前可利用的約占50%以粒狀鈦鐵礦產(chǎn)出的（TiO2）儲量11595.75萬t相加，其TiO2總儲量為12626.4萬t，則占同年世界鈦鐵礦（TiO2）儲量27000萬t的47.76%，從這個意義上說，我國可稱為世界鈦鐵礦資源最豐富的國家。
　　若將中國1996年保有金紅石礦物的A+B+C級儲量73.73萬t按含TiO2 94%折算成TiO2儲量為69.31萬t，再加上同年金紅石（TiO2）的A+B+C級儲量242.43萬t，合計為311.74萬t，則占同年世界金紅石（TiO2）儲量3330萬t的9.36%，由此可見中國金紅石資源并不豐富。
冶煉
　　制取金屬鈦的原料主要為金紅石，其中含TiO2大于96%。缺少金紅石礦的國家，例如蘇聯(lián)，則采用鈦鐵礦制成的"高鈦渣"，其中含TiO290%左右。近年因天然金紅石漲價和儲量日減，各國都趨向于用鈦鐵礦制成富鈦料，即高鈦渣和人造金紅石。
 
制取鈦流程
鈦在1791年被發(fā)現(xiàn)，而第一次制得純凈的鈦卻是在1910年，中間經(jīng)歷了一百余年。原因在于：鈦在高溫下性質(zhì)十分活潑，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提煉出純鈦需要十分苛刻的條件。
　　工業(yè)上常用硫酸分解鈦鐵礦的方法制取二氧化鈦，再由二氧化鈦制取金屬鈦。濃硫酸處理磨碎的鈦鐵礦（精礦），發(fā)生下面的化學(xué)反應(yīng)：
　　FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O
　　FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2O
　　FeO+H2SO4 == FeSO4+H2O
　　Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O
　　為了除去雜質(zhì)Fe2(SO4)3，加入鐵屑，F(xiàn)e3+ 還原為Fe2+，然后將溶液冷卻至273K以下，使得FeSO4·7H2O（綠礬）作為副產(chǎn)品結(jié)晶析出。
　　Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏鈦酸沉淀，反應(yīng)是：
　　Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4
　　TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO4
　　鍛燒偏鈦酸即制得二氧化鈦：
　　H2TiO3 == TiO2+H2O
　　工業(yè)上制金屬鈦采用金屬熱還原法還原四氯化鈦。將TiO2（或天然的金紅石）和炭粉混合加熱至1000～1100K，進(jìn)行氯化處理，并使生成的TiCl4，蒸氣冷凝。
　　TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO-
　　在1070K 用熔融的鎂在氬氣中還原TiCl4可得多孔的海綿鈦：
　　TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti
　　這種海綿鈦經(jīng)過粉碎、放入真空電弧爐里熔煉，最后制成各種鈦材。
　　也可以通過反應(yīng)：Ti+2I2=TiI4
　　得到的TiI4經(jīng)過高溫（1250℃左右）情況下分解：
　　TiI4=Ti+2I2
　　由此得到純鈦棒。
　　鈦及鈦合金的特性、用途
　　純鈦是銀白色的金屬，它具有許多優(yōu)良性能。鈦的密度為4.54g/cm3，比鋼輕43% ，比久負(fù)盛名的輕金屬鎂稍重一些。機(jī)械強(qiáng)度卻與鋼相差不多，比鋁大兩倍，比鎂大五倍。鈦耐高溫，熔點(diǎn)1942K，比黃金高近1000K ，比鋼高近500K。
　　鈦屬于化學(xué)性質(zhì)比較活潑的金屬。加熱時能與O2、N2、H2、S和鹵素等非金屬作用。但在常溫下，鈦表面易生成一層極薄的致密的氧化物保護(hù)膜，可以抵抗強(qiáng)酸甚至王水的作用，表現(xiàn)出強(qiáng)的抗腐蝕性。因此，一般金屬在酸、堿、鹽的溶液中變得千瘡百孔而鈦卻安然無恙。
　　液態(tài)鈦幾乎能溶解所有的金屬，因此可以和多種金屬形成合金。鈦加入鋼中制得的鈦鋼堅韌而富有彈性。鈦與金屬Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金屬間化合物。
　　鈦合金制成飛機(jī)比其它金屬制成同樣重的飛機(jī)多載旅客100多人。制成的潛艇，既能抗海水腐蝕，又能抗深層壓力，其下潛深度比不銹鋼潛艇增加80%。同時，鈦無磁性，不會被水雷發(fā)現(xiàn)，具有很好的反監(jiān)護(hù)作用。
　　鈦具有“親生物“’性。在人體內(nèi)，能抵抗分泌物的腐蝕且無毒，對任何殺菌方法都適應(yīng)。因此被廣泛用于制醫(yī)療器械，制人造髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、脅關(guān)節(jié)、頭蓋骨，主動心瓣、骨骼固定夾。當(dāng)新的肌肉纖維環(huán)包在這些“鈦骨”上時，這些鈦骨就開始維系著人體的正常活動。
　　鈦在人體中分布廣泛，正常人體中的含量為每70kg體重不超過15mg，其作用尚不清楚。但鈦能刺激吞噬細(xì)胞，使免疫力增強(qiáng)這一作用已被證實(shí)。
　　鈦的化合物及用途
　　重要的鈦化合物有：二氧化鈦(TiO2)、四氯化鈦(TiCl4)、偏鈦酸鋇(BaTiO3)。
　　純凈的二氧化鈦是白色粉末，是優(yōu)良的白色顏料，商品名稱“鈦白”。它兼有鉛白(PbCO3)的遮蓋性能和鋅白（ZnO）的持久性能。因此，人們常把鈦白加在油漆中，制成高級白色油漆；在造紙工業(yè)中作為填充劑加在紙槳中；紡織工業(yè) 
　　中作為人造纖維的消光劑；在玻璃、陶瓷、搪瓷工業(yè)上作為添加劑，改善其性能；在許多化學(xué)反應(yīng)中用作催化劑。在化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展的今天，二氧化鈦及鈦系化合物作為精細(xì)化工產(chǎn)品，有著很高的附加價值，前景十分誘人。
　　四氯化鈦是一種無色液體；熔點(diǎn)250K、沸點(diǎn)409K，有制激性氣味。它在水中或潮濕的空氣中都極易水解，冒出大量的白煙。
　　TiCl4+3H2O == H2TiO3+4HCl
　　因此TiCl4在軍事上作為人造煙霧劑，猶其是用在海洋戰(zhàn)爭中。在農(nóng)業(yè)上，人們用TiCl4形成的濃霧地面，減少夜間地面熱量的散失，保護(hù)蔬菜和農(nóng)作物不受嚴(yán)寒、霜凍的危害。
　　將TiO2和BaCO3一起熔融制得偏鈦酸鋇：
　　TiO2+BaCO3 == BaTiO3十CO2-
　　人工制得的BaTiO3具有高的介電常數(shù)，由它制成的電容器有較大的容量，更重要的是BaTiO3具有顯著的“壓電性能”，其晶體受壓會產(chǎn)生電流，一通電，又會改變形狀。人們把它置于超聲波中，它受壓便產(chǎn)生電流，通過測量電流強(qiáng)弱可測出超聲波強(qiáng)弱。幾乎所有的超聲波儀器中都要用到它。隨著鈦酸鹽的開發(fā)利用，它愈來愈廣泛地用來制造非線性元件、介質(zhì)放大器、電子計算機(jī)記憶元件、微型電容器、電鍍材料、航空材料、強(qiáng)磁、半導(dǎo)體材料、光學(xué)儀器、試劑等。
　　鈦、鈦合金及鈦化合物的優(yōu)良性能促使人類迫切需要它們。然而，生產(chǎn)成本之高，使應(yīng)用受到限制。我們相信在不久的將來，隨著鈦的冶煉技術(shù)不斷改進(jìn)和提高，鈦、鈦合金及鈦的化合物的應(yīng)用將會得到更大的發(fā)展。
　　鈦產(chǎn)品：
　　鈦及鈦合金是極其重要的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、車輛工程、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景?！?br style="box-sizing: border-box;"/>　　類型：典化鈦，工業(yè)純鈦， α 型鈦， β 型鈦， α +β型鈦
主要特性
　　工業(yè)純鈦：工業(yè)純鈦的雜質(zhì)含量較化學(xué)純鈦要多，因此其強(qiáng)度、硬度也稍高，其力學(xué)性能及化學(xué)性能與不銹鋼相近，比起鈦合金純鈦強(qiáng)度較好，在抗氧化性方面優(yōu)于奧氏體不銹鋼，但耐熱性較差，TA1、TA2、TA3依次雜質(zhì)含量增高，機(jī)械強(qiáng)度、硬度依次增強(qiáng)，但塑性韌性依次下降。
　　β 型鈦：β型鈦合金屬可熱處理強(qiáng)化，合金強(qiáng)度高、焊接性、壓力加工性良好，但性能不穩(wěn)定，且熔煉工藝復(fù)雜。
 
　　A、β鈦板：0.5-4.0mm
　　B、眼鏡板（純鈦）：0.8-8.0mm
　　C、標(biāo)板（純鈦）：1 x 2m 厚度：0.5-20mm
　　D、電鍍及其它行業(yè)用板（純鈦）：0.1-50mm
　　用途：電子、化工、鐘表、眼鏡、首飾、體育用品、機(jī)械設(shè)備、電鍍設(shè)備、環(huán)保設(shè)備、高爾夫球及精密加工等行業(yè)。
 
　　鈦管規(guī)格：φ6-φ120mm 壁厚：0.3-3.0mm
　　鈦管用途：環(huán)保設(shè)備、冷卻管、鈦發(fā)熱管、電鍍設(shè)備、戒指及各種精密電器用管等行業(yè)。
 
　　A、β鈦絲規(guī)格：φ0.8-φ6.0mm
　　B、眼鏡鈦絲規(guī)格：φ1.0-φ6.0mm專用鈦絲
　　C、鈦絲規(guī)格：φ0.2-φ8.0mm掛具專用
　　鈦絲用途：軍工、醫(yī)用、體育用品、眼鏡、耳環(huán)、頭飾、電鍍掛具、焊絲等行業(yè)。
 
　　A、方棒規(guī)格：方條：8-12mm
　　B、磨光圓棒：φ4-φ60mm
　　C、毛棒、黑皮棒：φ6-φ120mm
　　鈦棒用途：主要用于機(jī)械設(shè)備、電鍍設(shè)備、醫(yī)用、各種精密機(jī)件等行業(yè)。
　　【鈦】
　　·基本信息庫
　　中文名稱：金屬鈦
　　英文名稱：titanium
　　別名：鈦粉；海綿鈦粉
　　CAS No.：7440-32-6
　　EINECS號：241-036-9 [1] 
　　分子式：Ti
　　分子量：47.90
　　危險標(biāo)記：8(易燃固體)
　　包裝類別：O52
　　包裝方法：螺紋口玻璃瓶、鐵蓋壓口玻璃瓶、塑料瓶或金屬桶（罐）外普通木箱；螺紋口玻璃瓶、塑料瓶或鍍錫薄鋼板桶（罐）外滿底板花格箱、纖維板箱或膠合板箱。
　　·理化性質(zhì)庫
　　主要成分：純品
　　外觀與性狀：鈦為銀白色，粉末為深灰色或黑色發(fā)亮的無定形粉末，或硬的鋼色立方結(jié)晶。
　　熔點(diǎn)(℃)：1720
　　沸點(diǎn)(℃)：3530
　　相對密度(水=1)：4.5
　　相對蒸氣密度(空氣=1)：
　　蒸氣壓(kPa)：
　　閃點(diǎn)：
　　燃燒熱(kJ/mol)：
　　化合物在水中的溶解度(S):
　　引燃溫度(℃)：460
　　爆炸上限%(V/V)：
　　爆炸下限%(V/V)：40mg/m3
　　穩(wěn)定性和反應(yīng)活性：穩(wěn)定
　　危險特性：金屬鈦粉塵具有爆炸性，遇熱、明火或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)會燃燒爆炸。其粉體化學(xué)活性很高，在空氣中能自燃。金屬鈦不僅能在空氣中燃燒， 也能在二氧化碳或氮?dú)?/a>中燃燒。高溫時易與鹵素、氧、硫、氮化合。
　　溶解性：不溶于水，溶于氫氟酸、硝酸、濃硫酸。
　　禁配物：氧、鹵素、鋁、強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑、二氧化碳。
　　·應(yīng)急處置庫
　　皮膚接觸：脫去污染的衣著，用肥皂水和清水徹底沖洗皮膚。
　　眼睛接觸：提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水沖洗。就醫(yī)。
　　吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。
　　食入：飲足量溫水，催吐。就醫(yī)。
　　呼吸系統(tǒng)防護(hù)：可能接觸其粉塵時，必須佩戴自吸過濾式防塵口罩。
　　眼睛防護(hù)：戴安全防護(hù)眼鏡。
　　身體防護(hù)：穿透氣型防毒服。
　　手防護(hù)：戴防毒物滲透手套。
　　其他防護(hù)：工作現(xiàn)場禁止吸煙、進(jìn)食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。注意個人清潔衛(wèi)生。
　　泄漏應(yīng)急處理：隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。切斷火源。建議應(yīng)急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防毒服。不要直接接觸泄漏物。小量泄漏：避免揚(yáng)塵，用潔凈的鏟子收集于干燥、潔凈、有蓋的容器中。轉(zhuǎn)移回收。大量泄漏：用塑料布、帆布覆蓋。使用無火花工具轉(zhuǎn)移回收。
　　有害燃燒產(chǎn)物：氧化鈦。
　　滅火方法：采用干粉、干砂滅火。嚴(yán)禁用水、泡沫、二氧化碳撲救。高熱或劇烈燃燒時，用水撲救可能會引起爆炸。
　　·管理信息庫
　　操作的管理：密閉操作，局部排風(fēng)。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴安全防護(hù)眼鏡，穿透氣型防毒服，戴防毒物滲透手套。遠(yuǎn)離火種、熱源，工作場所嚴(yán)禁吸煙。使用防爆型的通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備。避免產(chǎn)生粉塵。避免與氧化劑、酸類、鹵素接觸。在氬氣中操作處置。搬運(yùn)時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。倒空的容器可能殘留有害物。
　　儲存的管理：為安全起見，儲存時常以不少于25%的水潤濕、鈍化。儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。庫溫不超過30℃，相對濕度不超過80%。保持容器密封，嚴(yán)禁與空氣接觸。應(yīng)與氧化劑、酸類、鹵素等分開存放，切忌混儲。配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材。儲區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。
　　運(yùn)輸?shù)墓芾恚哼\(yùn)輸時運(yùn)輸車輛應(yīng)配備相應(yīng)品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應(yīng)急處理設(shè)備。裝運(yùn)本品的車輛排氣管須有阻火裝置。運(yùn)輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與氧化劑、酸類、鹵素、食用化學(xué)品等混裝混運(yùn)。運(yùn)輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋，防高溫。中途停留時應(yīng)遠(yuǎn)離火種、熱源。車輛運(yùn)輸完畢應(yīng)進(jìn)行徹底清掃。鐵路運(yùn)輸時要禁止溜放。
　　廢棄的管理：恢復(fù)材料的原狀態(tài)，以便重新使用。
　　·毒理學(xué)資料庫
　　急性毒性：金屬鈦、氧化鈦和碳化鈦屬低毒類。大鼠一次氣管內(nèi)注入20－50mg二氧化鈦和兔注入400 mg后肺部無特異反應(yīng)。
　　亞急性和慢性毒性：大鼠氣管內(nèi)注入氫化鈦后6和12個月，只見肺纖維化效應(yīng)。大鼠吸入二氧化鈦塵每天4次，每周5 d，歷時13個月，停止吸入后7個月，肺無任何病理反應(yīng)；但豚鼠反復(fù)吸入二氧化鈦觀察到纖維化效應(yīng)和嗜酸性自細(xì)胞浸潤。氣管內(nèi)注入金屬鈦無肺纖維化發(fā)生。大鼠氣管內(nèi)一次注入氫化鈦、碳化鈦、硼化鈦和一氮化鈦后觀察到肺部輕度纖維化。大鼠吸入氫化鈦16個月亦見輕度纖維化。
　　代謝：人體一般飲食中每日約攝入300μg鈦，大部分從糞排出，其中約3%吸收入血液。進(jìn)入體內(nèi)的鈦蓄積于脾、腎上腺、橫紋肌、肺、皮膚及肝臟等部位。吸收入體內(nèi)的鈦主要由尿排出。正常人血漿中鈦濃度約3μg/dl，尿鈦濃度為10μg/L左右。
　　中毒機(jī)理：金屬鈦，氧化鈦，碳化鈦(titanium carbonide)等不溶性鈦毒性低，口服吸收量少，不顯示毒性反應(yīng)。金屬鈦植入機(jī)體未見有病理反應(yīng)。吸入鈦的不溶性化合物，未見肺部有嚴(yán)重?fù)p害，其致纖維化作用甚微。用含鈦飲水長期飼養(yǎng)動物未見對生長發(fā)育有影響，也未見腫瘤發(fā)生。
　　致癌性：大鼠肌肉注射溶于三辛素的鈦金屬粉，引起纖維肉瘤和淋巴肉瘤增加。注射有機(jī)鈦，注射部位出現(xiàn)纖維肉瘤，發(fā)生肝細(xì)胞瘤和脾的惡性淋巴瘤。
　　燃爆危險：本品易燃，具刺激性。
　　·應(yīng)急醫(yī)療庫
　　主要用途及接觸機(jī)會：鈦用于制造特種鋼、合金、鈦陶瓷及玻璃纖維。金屬鈦也用于飛機(jī)、導(dǎo)彈制造及原子反應(yīng)堆。還用于生產(chǎn)耐火材料、焊條、建筑材料和塑料等。上述工業(yè)中可接觸金屬鈦，二氧化鈦的粉塵和煙塵。四氯化鈦及其部分水解物，還常夾雜氯及其氧化物。在機(jī)械處理金屬鈦過程中也接觸鈦氧化物的煙塵。
　　侵入途徑：吸入、食入。
　　人體危害：吸入后對上呼吸道有刺激性，引起咳嗽、胸部緊束感或疼痛。長期吸入TiO2粉塵的工人，肺部無任何變化。在生產(chǎn)鈦金屬過程，接觸四氯化鈦及其水解產(chǎn)物對眼和上呼吸道粘膜有刺激作用。長期作用可形成慢性支氣管炎。TiO2曾用作閃光灼傷的皮膚防護(hù)劑，未見產(chǎn)生接觸性皮炎、變態(tài)反應(yīng)和經(jīng)皮吸收。100℃氯氮化鈦的飛濺和吸入鈦酸及氯氮化鈦煙引起皮膚燒傷并致疤痕形成和咽、聲帶、氣管粘膜充血，由于形成瘢痕引起喉狹窄。眼短期接觸氯氮化鈦引起結(jié)膜炎和角膜炎。此外，四氯化鈦吸入可引起彌散性支氣管內(nèi)息肉。
　　處理原則：皮膚接觸四氯化鈦后應(yīng)盡快用軟紙或布擦掉，然后用水沖洗，防止四氯化鈦遇水放出大量熱及鹽酸，加重及擴(kuò)大灼傷范圍。吸入四氯化鈦應(yīng)立即霧化吸入5%碳酸氫鈉溶液，以中和四氯化鈦水解產(chǎn)生的鹽酸；吸氧、保持呼吸進(jìn)通暢．安靜休息，減少氧的消耗；早期給予足量糖皮質(zhì)激素，并給抗生素預(yù)防繼發(fā)感染及抗支氣管痙攣藥物、祛痰藥對癥治療。嚴(yán)密觀察，防治肺水腫。
　　預(yù)防措施：接觸四氯化鈦及其水解產(chǎn)物的工種，應(yīng)注意皮膚、粘膜和呼吸道的防護(hù)。產(chǎn)生鈦及其化合物粉塵的工作地點(diǎn)，亦須加強(qiáng)防塵措施。大量微小鈦粉塵可著火爆炸，因此鈦的生產(chǎn)、澆鑄、加工應(yīng)有良好通風(fēng)防塵設(shè)施，及應(yīng)有防火防爆設(shè)備。四氯化鈦生產(chǎn)過程應(yīng)盡量密閉，防止其煙氣逸出及“跑、冒、滴、漏”。加強(qiáng)個人防護(hù)，四氯化鈦生產(chǎn)設(shè)備開蓋、清洗、維修時應(yīng)截防毒面其、防護(hù)眼鏡。穿防酸防護(hù)衣帽。定期對接觸四氯化鈦的生產(chǎn)工人進(jìn)行休檢，有慢性呼吸道疾病患者不能從事接觸四氯化鈦的工作。
鈦設(shè)備制造
　　1．反應(yīng)釜；由于用戶因生產(chǎn)工藝、操作條件不盡相同，夾套加熱型式分為電熱棒加熱、蒸汽加熱、導(dǎo)熱油循環(huán)加熱，軸封裝置分為填料密封和機(jī)械密封，攪拌型式有錨式、漿式、鍋輪式、推進(jìn)式或框式。開孔數(shù)量、規(guī)格或其它要求可根據(jù)用戶要求設(shè)計、制作。2.冷凝器：我廠生產(chǎn)的列管冷凝器，按材質(zhì)分為復(fù)合鈦列管冷凝、鈦列管式冷凝器和碳鋼與鈦混合列管式冷凝三種，按形式分為固定管板式、浮頭式、U型管式換熱器， 按結(jié)構(gòu)分為單管程、雙管程和多管程。傳熱面積0.5-500m2，可根據(jù)用戶不同需要定制。3.罐：我廠設(shè)計的發(fā)酵罐為標(biāo)準(zhǔn)式罐型，這種罐型當(dāng)公稱容積在6M3以下時罐采用夾套式。發(fā)酵氣的冷卻或加熱，均由夾套來完成。公稱容積為6M3以上時，發(fā)酵氣的冷卻由立式排管來擔(dān)負(fù)，在罐內(nèi)排管的連接方面我們作了改進(jìn)。這主要避免在罐體上多開孔，開成死角。這種連續(xù)方式在實(shí)際使用中得到滿意的效果。發(fā)酵設(shè)備罐型可分為兩大類：一類是嫌氣發(fā)酵的錐型（如酒精發(fā)酵），另一類是為氣發(fā)酵的罐型（如標(biāo)準(zhǔn)式、伍式、自吸式等）。這類設(shè)備尤以標(biāo)準(zhǔn)式罐型使用最為普遍。我廠設(shè)計的發(fā)酵罐系列圖紙資料屬于標(biāo)準(zhǔn)式罐型。在設(shè)計各種規(guī)格的發(fā)酵設(shè)備時，做到設(shè)計結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，有足夠的強(qiáng)度和使用壽命，力求設(shè)備內(nèi)部附件少，表面光滑，注意到要有良好的氣棗汽接觸和汽刺固混和性能，使物質(zhì)傳遞，氣體交換有效地進(jìn)行。有足夠的熱交換面積，以保證發(fā)酵能在最適宜的溫度下進(jìn)行。重視設(shè)備的密封性能以保證滅菌操作。4.冷卻器：主要用途：主要適用于制藥、食品、化工等工業(yè)部門對液料的濃縮。并且亦能回收酒精和簡單的回流提取。結(jié)構(gòu)：本設(shè)備主要包括濃縮罐、第一冷凝器、汽液分離器、第二冷凝器、冷卻器、受液桶六個部件組成，全部有鈦制造。濃縮罐為夾套結(jié)構(gòu)，冷凝器為列管式，冷卻器為蛇管式。【要求可根據(jù)用戶要求設(shè)計、制作】
　　推薦優(yōu)秀鈦生產(chǎn)企業(yè)：
　　1．云南鈦業(yè)股份有限公司
　　2．寶鈦集團(tuán)
　　3．西部超導(dǎo)材料科技有限公司
　　4．美國。德國。日本
　　5.天津有限公司
　　6.西部鈦業(yè)
　　7上海寶鋼
十大性能
密度小，比強(qiáng)度高
　　金屬鈦的密度為4.51g/cm3,高于鋁而低于鋼、銅、鎳，但比強(qiáng)度位于金屬之首。
耐腐蝕性能
　　鈦是一種非常活潑的金屬，其平衡電位很低，在介質(zhì)中的熱力學(xué)腐蝕傾向大。但實(shí)際上鈦在許多介質(zhì)中很穩(wěn)定，如鈦在氧化性、中性和弱還原性等介質(zhì)中是耐腐蝕的。這是因為鈦和氧有很大的親和力，在空氣中或含氧的介質(zhì)中，鈦表面生成一層致密的、附著力強(qiáng)、惰性大的氧化膜，保護(hù)了鈦基體不被腐蝕。即使由于機(jī)械磨損也會很快自愈或重新再生。這表明了鈦是具有強(qiáng)烈鈍化傾向的金屬。介質(zhì)溫度在315℃以下鈦的氧化膜始終保持這一特性。
　　為了提高鈦的耐蝕性，研究出氧化、電鍍、等離子噴涂、離子氮化、離子注入和激光處理等表面處理技術(shù)，對鈦的氧化膜起到了增強(qiáng)保護(hù)性作用，獲得了所希望的耐腐蝕效果。針對在硫酸、鹽酸、甲胺溶液、高溫濕氯氣和高溫氯化物等生產(chǎn)中對金屬材料的需要 ，開發(fā)出鈦-鉬、鈦-鈀、鈦-鉬-鎳等一系列耐蝕鈦合金。鈦鑄件使用了鈦-32鉬合金，對常發(fā)生縫隙腐蝕或點(diǎn)蝕的環(huán)境使用了鈦-0.3鉬-0.8鎳合金或鈦設(shè)備的局部使用了鈦-0.2鈀合金,均獲得了很好的使用效果。
耐熱性能好
　　新型鈦合金可在600℃或更高的溫度下長期使用。
耐低溫性能好
　　鈦合金TA7（Ti-5Al-2.5Sn），TC4(Ti-6Al-4V)和Ti-2.5Zr-1.5Mo等為代表的低溫鈦合金,其強(qiáng)度隨溫度的降低而提高，但塑性變化卻不大。在-196-253℃低溫下保持較好的延性及韌性，避免了金屬冷脆性，是低溫容器，貯箱等設(shè)備的理想材料。
抗阻尼性能強(qiáng)
　　金屬鈦受到機(jī)械振動、電振動后，與鋼、銅金屬相比，其自身振動衰減時間最長。利用鈦的這一性能可作音叉、醫(yī)學(xué)上的超聲粉碎機(jī)振動元件和高級音響揚(yáng)聲器的振動薄膜等。
無磁性、無毒
　　鈦是無磁性金屬，在很大的磁場中也不會被磁化，無毒且與人體組織及血液有好的相溶性，所以被醫(yī)療界采用。
抗拉強(qiáng)度與其屈服強(qiáng)度接近
　　鈦的這一性能說明了其屈強(qiáng)比（抗拉強(qiáng)度/屈服強(qiáng)度）高，表示了金屬鈦材料在成形時塑性變形差。由于鈦的屈服極限與彈性模量的比值大，使鈦成型時的回彈能力大。
換熱性能好
　　金屬鈦的導(dǎo)熱系數(shù)雖然比碳鋼和銅低，但由于鈦優(yōu)異的耐腐蝕性能，所以壁厚可以大大減薄，而且表面與蒸汽的換熱方式為滴狀冷凝，減少了熱組，太表面不結(jié)垢也可減少熱阻，使鈦的換熱性能顯著提高。
彈性模量低
　　鈦的彈性模量在常溫時為106.4GMPa,為鋼的57%。
吸氣性能
　　鈦是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷慕饘?，在高溫下可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。鈦吸氣主要指高溫下與碳、氫、氮、氧發(fā)生反應(yīng)。
 
元素周期表


 

鉭
鉭，金屬元素，主要存在于鉭鐵礦中，同鈮共生。鉭的質(zhì)地十分堅硬，鉭富有延展性，可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小。鉭有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性。無論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應(yīng)?？捎脕碇圃煺舭l(fā)器皿等，也可做電子管的電極、整流器、電解、電容。醫(yī)療上用來制成薄片或細(xì)線，縫補(bǔ)破壞的組織。
基本資料
　　讀音：tǎn　
　　部首:钅
　　部外筆畫:5
　　總筆畫:10
　　繁體部首:金
　　部外筆畫:5
　　總筆畫:13 [1]
詳細(xì)解釋
　　一種金屬元素。鉭的質(zhì)地十分堅硬，鉭富有延展性。
 
鉭
元素信息
　　Tantalum(Ta)
　　鉭.
　　元素符號： Ta
　　CAS號：7440-25-7[2] 
 
鉭
原子序數(shù)： 73
　　系列：過渡金屬 
　　相對原子質(zhì)量：180.947 88 (12C = 12.0000)密度16650 kg/m硬度6.5
　　元素分區(qū)5族, 6, d 
　　顏色： 藍(lán)灰色
　　價電子排布：[氙]4f5d6s
　　原子體積:(立方厘米/摩爾)
　　10.90
　　元素在海水中的含量:(ppm)
 
鉭鐵礦
0.000002
　　地殼中含量：（ppm）
　　2
　　氧化態(tài)：
　　Main Ta+5
　　Other Ta-3, Ta-1, Ta+1, Ta+2, Ta+3, Ta+6
　　晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為體心立方晶胞，每個晶胞含有2個金屬原子。
　　晶胞參數(shù)：
　　a = 330.13 pm
　　b = 330.13 pm
　　c = 330.13 pm
　　α = 90°
　　β = 90°
　　γ = 90°
　　莫氏硬度：6.5
　　熔點(diǎn)：2996℃ 
　　聲音在其中的傳播速率：（m/S） 3400
　　電離能 (kJ /mol)
　　M - M+ 761
　　M+ - M2+ 1500
　　M2+ - M3+ 2100 M3+ - M4+ 3200
　　M4+ - M5+ 4300
　　發(fā)現(xiàn)人：1802年由瑞典化學(xué)家安德斯·古斯塔法·埃克博格發(fā)現(xiàn)。
　　元素命名： ?？瞬└窀鶕?jù)古希臘神話中中第比斯城皇后尼奧比的父親坦塔羅斯的名字命名了該元素。
　　來源：主要存在于鉭鐵礦中，同鈮共生。
　　還可以用做電子元件的電容：
 
電子元件
元素概述
　　鉭的質(zhì)地十分堅硬，硬度可以達(dá)到6-6.5。它的熔點(diǎn)高達(dá)2996℃ ，僅次于鎢和錸和鋨，位居第四。鉭富有延展性，可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小，每升高一攝氏度只膨脹百萬分之六點(diǎn)六。除此之外，它的韌性很強(qiáng)，比銅還要優(yōu)異。
化學(xué)性質(zhì)
　　鉭還有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性。無論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應(yīng)。但鉭在熱的濃硫酸中能被腐蝕，在150℃以下，鉭不會被濃硫酸腐蝕，只有在高于此溫度才會有反應(yīng)，在175度的濃硫酸中1年，被腐蝕的厚度為0.0004毫米，將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年，表層僅損傷0.006毫米。在250度時，腐蝕速度有所增加，為每年被腐蝕的厚度為0.116毫米，在300度時，被腐蝕的速度則更加快，浸泡1年，表面被腐蝕1.368毫米。在發(fā)煙硫酸（含15%的SO3）腐蝕速度比濃硫酸中更加嚴(yán)重，在130度的該溶液里浸泡1年，表面被腐蝕的厚度為15.6毫米。鉭在高溫下也會被磷酸腐蝕，但該反應(yīng)一般在150度以上才發(fā)生，在250度的85%的磷酸中，浸泡1年，表面被腐蝕20毫米，另外，鉭在氫氟酸和硝酸的混酸中能迅速溶解，在氫氟酸中也能被溶解。但是鉭更害怕強(qiáng)堿，在110度40%濃度的燒堿溶液里，鉭會被迅速溶解，在同樣濃度的氫氧化鉀溶液中，只要100度就會被迅速溶解。除上面所述情況外，一般的無機(jī)鹽在150度以下一般不能腐蝕鉭。實(shí)驗證明，鉭在常溫下，對堿溶液、氯氣、溴水、稀硫酸以及其他許多藥劑均不起作用，僅在氫氟酸和熱濃硫酸作用下有所反應(yīng)。這樣的情況在金屬中是比較罕見的。
　　但高溫下，鉭表面的氧化膜被破壞，因此能與多種物質(zhì)反應(yīng)，常溫下鉭能與氟反應(yīng)。在150度時，鉭對氯溴碘均呈惰性，在250度時，鉭對干燥的氯氣仍然有抗腐蝕能力，在含有水蒸氣的氯氣中加熱到400度，仍然能保持光亮，在500度則開始被腐蝕，在300度以上鉭與溴反應(yīng)，對碘蒸汽則當(dāng)溫度達(dá)到赤熱之前均呈惰性。氯化氫在410度時和鉭反應(yīng)，生產(chǎn)五氯化物，溴化氫則在375度與鉭反應(yīng)。當(dāng)加熱到200度或者更低的溫度下，S能與Ta作用，碳及烴類在800-1100度與鉭作用。
元素應(yīng)用
　　鉭所具有的特性，使它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。在制取各種無機(jī)酸的設(shè)備中，鉭可用來替代不銹鋼，壽命可比不銹鋼提高幾十倍。此外，在化工、電子、電氣等工業(yè)中，鉭可以取代過去需要由貴重金屬鉑承擔(dān)的任務(wù)，使所需費(fèi)用大大降低。 鉭被制造成了電容裝備到軍用設(shè)備中。美國的軍事工業(yè)異常發(fā)達(dá)，是世界最大軍火出口商。世界上鉭金屬的產(chǎn)量一半被用在鉭電容的生產(chǎn)上，美國國防部后勤署則是鉭金屬最大的擁有者，曾一度買斷了世界上三分之一的鉭粉。
　　主要吸收線及其主要參數(shù)：
　　┌──────┬────┬────┬──┬───┬───┬───┐
　　│ λ(nm) │ f │ W │ F│ S*│ CL│ R·S │
　　├──────┼────┼────┼──┼───┼───┼───┤ 
　　│ 271.5 │0.055 │0.2 │N-A│30│ │ 1.0 │
　　│260.9(D) │ │0.2 │N-A│23│ │ 2.1 │
　　│265.7 │ │0.2 │N-A│ │ │ 2.5 │
　　│293.4 │ │0.2 │N-A│ │ │ 2.5 │
　　│255.9 │ │0.2 │N-A│ │ │ 2.5 │
　　│264.8 │ │0.2 │N-A│ │ │ │
　　│265.3 │ │0.2 │N-A│ │ │ 2.7 │
　　│269.8 │ │0.2 │N-A│ │ │ 2.7 │
　　│275.8 │ │0.2 │N-A│ │ │ 3.1 │
　　│277.6 │ │0.2 │N-A│58│ │ │
　　└──────┴────┴────┴──┴───┴───┴───┘
　　λ：波長
　　f：振子強(qiáng)度
　　W：單色器光譜通帶
　　N-A（氧化亞氮-乙炔焰）
　　S*：元素的特征濃度（1%吸收靈敏度）
　　CL：元素的檢測極限
　　R·S：同一元素主要吸收線間的相對靈敏度
　　F：火焰類型
　　化學(xué)符號Ta，鋼灰色金屬，在元素周期表中屬VB族，原子序數(shù)73，原子量180.9479，體心立方晶體，常見化合價為+5。
　　鉭是由瑞典化學(xué)家?？素惱?(A.G.Ekeberg)在1802年發(fā)現(xiàn)的，按希臘神話人物Tantalus（坦塔羅斯）的名字命名為 tantalum。1903年德國化學(xué)家博爾頓（W.von Bolton)首次制備了塑性金屬鉭用作燈絲材料。1940年大容量的鉭電容器出現(xiàn)，并在軍用通信中廣泛應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)期間，鉭的需要量劇增。50年代以后，由于鉭在電容器、高溫合金、化工和原子能工業(yè)中的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，需要量逐年上升，促進(jìn)了鉭的提取工藝的研究和生產(chǎn)的發(fā)展。中國于60年代初期建立了鉭的冶金工業(yè)。
　　資源 鉭和鈮的物理化學(xué)性質(zhì)相似，因此共生于自然界的礦物中。劃分鉭礦或鈮礦主要是根據(jù)礦物中鉭和鈮的含量。鉭鈮礦物的賦存形式和化學(xué)成分復(fù)雜,其中除鉭、鈮外，往往還含有稀土金屬、鈦、鋯、鎢、鈾、釷和錫等。鉭的主要礦物有：鉭鐵礦[(Fe,Mn)(Ta,Nb)2O6]、重鉭鐵礦(FeTa2O6)、細(xì)晶石[(Na,Ca)Ta2O6(O,OH,F)]和黑稀金礦[(Y,Ca,Ce,U,Th)(Nb,Ta,Ti)2O6]等。煉錫的廢渣中含有鉭，也是鉭的重要資源。已查明世界的鉭儲量(以鉭計)約為134000短噸，扎伊爾占首位。1979年世界鉭礦物的產(chǎn)量(以鉭計)為 788短噸(1短噸=907.2公斤)。中國從含鉭比較低的礦物中提取鉭的工藝，取得了成就。
性質(zhì)和用途
　　鉭的線脹系數(shù)在0～100℃之間為6.5×10-6K-1，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變臨界溫度為4.38K,原子的熱中子吸收截面為21.3靶恩。
　　在低于150℃的條件下鉭是化學(xué)性質(zhì)最穩(wěn)定的金屬之一。與鉭能起反應(yīng)的只有氟、氫氟酸、含氟離子的酸性溶液和三氧化硫。在室溫下與濃堿溶液反應(yīng)，并且溶于熔融堿中。致密的鉭在200℃開始輕微氧化，在280℃時明顯氧化。鉭有多種氧化物，最穩(wěn)定的是五氧化二鉭(Ta2O5)。鉭和氫在250℃以上生成脆性固溶體和金屬氫化物如:Ta2H,TaH,TaH2,TaH3。在800～1200℃的真空下，氫從鉭中析出鉭又恢復(fù)塑性。鉭和氮在300℃左右開始反應(yīng)生成固溶體和氮化合物；在高于2000℃和高真空下，被吸收的氮又從鉭中析出。鉭與碳在高于2800℃下以三種物相存在:碳鉭固溶體、低價碳化物和高價碳化物。鉭在室溫下能與氟反應(yīng),在高于250℃時能與其他鹵素反應(yīng)，生成鹵化物。
元素用途
　　鉭在酸性電解液中形成穩(wěn)定的陽極氧化膜，用鉭制成的電解電容器，具有容量大、體積小和可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，制電容器是鉭的最重要用途，70年代末的用量占鉭總用量2/3以上。鉭也是制作電子發(fā)射管、高功率電子管零件的材料。鉭制的抗腐蝕設(shè)備用于生產(chǎn)強(qiáng)酸、溴、氨等化學(xué)工業(yè)。金屬鉭可作飛機(jī)發(fā)動機(jī)的燃燒室的結(jié)構(gòu)材料。鉭鎢、鉭鎢鉿、鉭鉿合金用作火箭、導(dǎo)彈和噴氣發(fā)動機(jī)的耐熱高強(qiáng)材料以及控制和調(diào)節(jié)裝備的零件等。鉭易加工成形，在高溫真空爐中作支撐附件、熱屏蔽、加熱器和散熱片等。鉭可作骨科和外科手術(shù)材料。碳化鉭用于制造硬質(zhì)合金。鉭的硼化物、硅化物和氮化物及其合金用作原子能工業(yè)中的釋熱元件和液態(tài)金屬包套材料。氧化鉭用于制造高級光學(xué)玻璃和催化劑。1981年鉭在美國各部門的消費(fèi)比例約為:電子元件73%,機(jī)械工業(yè)19%，交通運(yùn)輸6%，其他2%。 [3] 
元素制取
冶煉
　　鉭鈮礦中常伴有多種金屬，鉭冶煉的主要步驟是分解精礦，凈化和分離鉭、鈮，以制取鉭、鈮的純化合物，最后制取金屬。
　　礦石分解可采用氫氟酸分解法、氫氧化鈉熔融法和氯化法等。鉭鈮分離可采用溶劑萃取法〔常用的萃取劑為甲基異丁基銅(MIBK)、磷酸三丁酯 (TBP)、仲辛醇和乙酰胺等〕、分步結(jié)晶法和離子交換法。
鉭鈮化合物的分離
　　首先將鉭鈮鐵礦的精礦用氫氟酸和硫酸分解鉭和鈮呈氟鉭酸和氟鈮酸溶于浸出液中，同時鐵、錳、鈦、鎢、硅等伴生元素也溶于浸出液中，形成成分很復(fù)雜的強(qiáng)酸性溶液。鉭鈮浸出液用甲基異丁基酮萃取鉭鈮同時萃入有機(jī)相中,用硫酸溶液洗滌有機(jī)相中的微量雜質(zhì)，得到純的含鉭鈮的有機(jī)相洗液和萃余液合并,其中含有微量鉭鈮和雜質(zhì)元素，是強(qiáng)酸性溶液，可綜合回收。純的含鉭鈮的有機(jī)相用稀硫酸溶液反萃取鈮得到含鉭的有機(jī)相。鈮和少量的鉭進(jìn)入水溶液相中然后再用甲基異丁基酮萃取其中的鉭,得到純的含鈮溶液。純的含鉭的有機(jī)相用水反萃取就得到純的含鉭溶液。反萃取鉭后的有機(jī)相返回萃取循環(huán)使用。純的氟鉭酸溶液或純的氟鈮酸溶液同氟化鉀或氯化鉀反應(yīng)分別生成氟鉭酸鉀(K2TaF7)和氟鈮酸鉀(K2NbF7)結(jié)晶，也可與氫氧化銨反應(yīng)生成氫氧化鉭或氫氧化鈮沉淀。鉭或鈮的氫氧化物在900～1000℃下煅燒生成鉭或鈮的氧化物。
金屬鉭的制取
　?、俳饘巽g粉可采用金屬熱還原（鈉熱還原）法制取。在惰性氣氛下用金屬鈉還原氟鉭酸鉀：K2TaF7+5Na─→Ta+5NaF+2KF。反應(yīng)在不銹鋼罐中進(jìn)行，溫度加熱到900℃時,還原反應(yīng)迅速完成。此法制取的鉭粉，粒形不規(guī)則，粒度細(xì)，適用于制作鉭電容器。金屬鉭粉亦可用熔鹽電解法制取：用氟鉭酸鉀、氟化鉀和氯化鉀混合物的熔鹽做電解質(zhì)把五氧化二鉭(Ta2O5)溶于其中，在750℃下電解,可得到純度為99.8～99.9%的鉭粉。
　?、谟锰紵徇€原Ta2O5亦可得到金屬鉭。還原一般分兩步進(jìn)行:首先將一定配比的Ta2O5和碳的混合物在氫氣氛中于1800～2000℃下制成碳化鉭(TaC)，然后再將TaC和Ta2O5按一定配比制成混合物真空還原成金屬鉭。金屬鉭還可采用熱分解或氫還原鉭的氯化物的方法制取。致密的金屬鉭可用真空電弧、電子束、等離子束熔煉或粉末冶金法制備。高純度鉭單晶用無坩堝電子束區(qū)域熔煉法制取。

元素周期表

鋯（Zirconium）是一種化學(xué)元素，它的化學(xué)符號是Zr，它的原子序數(shù)是40，是一種銀白色的高熔點(diǎn)金屬之一，呈淺灰色。密度6.49克/厘米3。熔點(diǎn)1852±2℃，沸點(diǎn)4377℃?；蟽r+2、+3和+4。第一電離能6.84電子伏特。鋯的表面易形成一層氧化膜，具有光澤，故外觀與鋼相似。有耐腐蝕性，可溶于氫氟酸和王水；高溫時，可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng)，生成固體溶液化合物。
鋯
　　部首筆畫
　　部首:钅 部外筆畫:7 總筆畫:12
　　五筆86:QTFK 五筆98:QTFK 倉頡:OPHGR
　　筆順編號:311153121251 四角號碼:84761 Unicode:CJK 統(tǒng)一漢字 U+9506
　　讀音：gào
 
鋯
基本字義
　　
　　1. 一種金屬元素，應(yīng)用于原子能工業(yè)和在高溫高壓下用作耐蝕化工材料等。
　　詳細(xì)字義
　　〈名〉
　　1. 一種鋼灰色、強(qiáng)延性、難熔、主要呈四價的金屬元素,以化合物形式廣泛存在于鋯石和二氧化鋯礦中 [zirconium]——元素符號Zr
簡介
　　鋯，原子序數(shù)40，原子量91.224。1789年德國化學(xué)家克拉普羅斯在鋯石中發(fā)現(xiàn)鋯的氧化物，并根據(jù)鋯石的英文名命名；1824年瑞典化學(xué)家貝采利烏斯首次制的不純的金屬鋯；1925年荷蘭科學(xué)家阿克爾和德博爾制得有延展性的塊狀金屬鋯。鋯在地殼中的含量為0.025%，但分布非常分散。主要礦物有鋯石和二氧化鋯礦。天然鋯有6種穩(wěn)定同位素：鋯90、91、92、94、96，其中鋯90含量最大。 鋯為銀灰色金屬，外觀似鋼，有光澤；熔點(diǎn)1852°C，沸點(diǎn)4377°C，密度6.49克/厘米3。鋯容易吸收氫、氮和氧氣；鋯對氧的親和力很強(qiáng)，1000°C氧氣溶于鋯中能使其體積顯著增加。鋯一般被認(rèn)為是稀有金屬，其實(shí)它在地殼中的含量相當(dāng)大，比一般的常用的金屬鋅、銅、錫等都大。鋯合金可以耐很高的溫度，用作制作核反應(yīng)的第一層保護(hù)殼。過渡金屬[/url]。
　　鋯的表面易形成一層氧化膜，具有光澤，故外觀與鋼相似。有耐腐蝕性，但是溶于氫氟酸和王水；高溫時，可與非金屬元素和許多金屬元素反應(yīng)，生成固溶體。鋯
 
鋯單質(zhì)
的可塑性好，易于加工成板、絲等。鋯在加熱時能大量地吸收氧、氫、氮等氣體，可用作貯氫材料。鋯的耐蝕性比鈦好，接近鈮、鉭。鋯與鉿是化學(xué)性質(zhì)相似、又共生在一起的兩個金屬，且含有放射性物質(zhì)。地殼中鋯的含量居第19位，幾乎與鉻相等。自然界中具有工業(yè)價值的含鋯礦物，主要有鋯英石及斜鋯石。
　　CAS號：7440-67-7[1]
歷史
 
　　含鋯的天然硅酸鹽ZrSiO4稱為鋯石(Zircon)或風(fēng)信子石(hyacinth)廣泛分布于自然界中，具有從橙到紅的各種美麗的顏色，自古以來被認(rèn)為是寶石，據(jù)說Zircon一詞來自阿拉伯文Zarqūn，是朱砂，又說是來自波斯文Zargun,是金色，hyacinth則來自希臘文的“百合花”一詞，印度洋中的島國斯里蘭卡盛產(chǎn)鋯石。
　　1789年德國人M.H.Klaproth對鋯石進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，將它與氫氧化鈉共熔，用鹽酸溶解冷卻物，在溶液中添加碳酸鉀，沉淀，過濾并清洗沉淀物，再將沉淀物與硫酸共煮，然后濾去硅的氧化物，在濾液中檢查鈣、鎂、鋁的氧化物，均未發(fā)現(xiàn)，在溶液中添加碳酸鉀后出現(xiàn)沉淀，這個沉淀物不像氧化鋁那樣溶于堿液，也不像鎂的氧化物那樣和酸作用，Klaproth認(rèn)為這個沉淀物和以前所知的氧化物都不一樣，是由Zirkonerde(鋯土，德文)構(gòu)成的，不久，法國化學(xué)家de Morueau和Vauquelin兩人都證實(shí)M.H.Klaproth的分析是正確的，該元素拉丁名為Zirconium，符號認(rèn)為Zr，我國譯成鋯，1808年，英國的H.Davy利用電流分解鋯的化合物，沒有成功，1824年瑞典的J.J.Berzelius首先用鉀還原K2ZrF6時制得金屬鋯，但不夠純，反應(yīng)式為：K2ZrF6+4K=Zr+6KF，該反應(yīng)也可用Na作還原劑，直到1914年，荷蘭一家金屬白熱電燈制造廠的兩位研究人員Lely和Ham bruger用無水四氯化鋯和過量金屬鈉同盛入一空球中，利用電流加熱500℃，取得了純金屬鋯。
特點(diǎn)
　　鋯是一種稀有金屬，具有驚人的抗腐蝕性能、極高的熔點(diǎn)、超高的硬度和強(qiáng)度等特性，被廣泛用在航空航天、軍工、核反應(yīng)、原子能領(lǐng)域。本次"神六"上使用的抗腐蝕性、耐高溫的鈦產(chǎn)品，其抗腐蝕性能遠(yuǎn)不如鋯，其熔點(diǎn)1600度左右，而鋯的熔點(diǎn)則在1800度以上，二氧化鋯的熔點(diǎn)更是高達(dá)2700度以上，所以鋯作為航空航天材料，其各方面的性能大大優(yōu)越于鈦。
理化參數(shù)
體積
　　14.1立方厘米/摩爾
含量
　　太陽中的含量：0.04
　　海水中的含量：0.000009（微量元素）
　　地殼中含量：190（微量元素）
周期表參數(shù)
　　相對原子質(zhì)量[2]：91.224（2）
 
　　原子序數(shù)：40
　　質(zhì)子數(shù)：40
　　中子數(shù)：見“同位素”
　　所屬周期：5
　　所屬族數(shù)：IVB
　　電子排布：[kr]4d^25s^2
同位素
　　

硬度
　　莫氏硬度：4.5
氧化態(tài)
　　主氧化態(tài)：+4
　　其它：0、+1、 +2、 +3
晶包參數(shù)
　　鋯為六方晶胞 
　　

電離能
　　數(shù)據(jù)來源[3]：
　　

溶沸點(diǎn)
　　熔點(diǎn)： 1852℃ 
　　沸點(diǎn)： 4377℃ 
密度
　　密度： 6.49克/立方厘米

 
　　元素英文名稱：Zirconium
　　相對原子質(zhì)量：91.22
　　核內(nèi)質(zhì)子數(shù)：40
　　核外電子數(shù)：40
　　核電核數(shù)：40
　　質(zhì)子質(zhì)量：6.692E-26
　　硫酸鋯
　　質(zhì)子相對質(zhì)量：40.28
　　所屬周期：5
　　所屬族數(shù)：IVB
　　摩爾質(zhì)量：91
　　氫化物：ZrH4
　　氧化物：ZrO?
　　最高價氧化物化學(xué)式：ZrO2
 
　　密度：6.49
　　熔點(diǎn)：1852.0
　　沸點(diǎn)：4377.0
　　外圍電子排布：4d2 5s2
　　核外電子排布：2,8,18,10,2
　　顏色和狀態(tài)：鋼灰色金屬
　　原子半徑：2.16
　　常見化合價：+2,+3,+4
　　元素來源：
　　四氧化鋯用鎂還原可制得。
天然礦石
　　含鋯的天然硅酸鹽礦石被成為鋯石（zircon）或風(fēng)信子石（hyacinth），廣泛分布在自然界中。它們顏色美麗，被稱為寶石。而目前生產(chǎn)鋯的原料主要是鋯英砂。
鋯合金
　　鋯管頭以鋯為基體加入其他元素而構(gòu)成的有色合金。主要合金元素有錫、鈮、鐵等。鋯合金在300～400℃的高溫高壓水和蒸汽中有良好的耐蝕性能、適中的力學(xué)性能、較低的原子熱中子吸收截面，對核燃料有良好的相容性，多用作水冷核反應(yīng)堆的堆芯結(jié)構(gòu)材料。此外，鋯對多種酸、堿和鹽有優(yōu)良的抗蝕性，與氧、氮等氣體有強(qiáng)烈的親和力，因此鋯合金也用于制造耐蝕部件和制藥機(jī)械部件，在電真空和燈泡工業(yè)中被廣泛用作非蒸散型消氣劑。
　　工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的鋯合金有鋯錫系和鋯鈮系兩類。前者合金牌號有Zr-2、Zr-4，后者的典型代表是 Zr-2.5Nb 。在鋯錫系合金中，合金元素錫、鐵、鉻、鎳可提高材料的強(qiáng)度 、耐蝕性和耐蝕膜的導(dǎo)熱性，降低表面狀態(tài)對腐蝕的敏感性 。通常Zr-2合金用于沸水堆 ，Zr-4 合金用于壓水堆 。在鋯鈮系合金中，鈮的添加量達(dá)到使用溫度下鋯的晶體結(jié)構(gòu)的固溶極限時，合金的耐蝕性最好。鋯合金有同質(zhì)異晶轉(zhuǎn)變，高溫下的晶體結(jié)構(gòu)為體心立方，低溫下為密排六方。鋯合金塑性好，可通過塑性加工制成管材、板材、棒材和絲材；其焊接性也好，可用以進(jìn)行焊接加工。
氧化鋯
　　氧氯化鋯氧化鋯(ZrO?)自然界的氧化鋯礦物原料，主要有斜鋯石和鋯英石。鋯英石系火成巖深層礦物，顏色有淡黃、棕黃、黃綠等，比重4．6—4．7，硬度7．5，具有強(qiáng)烈的金屬光澤，可為陶瓷釉用原料。純的氧化鋯是一種高級耐火原料，其熔融溫度約為2900℃它可提高釉的高溫粘度和擴(kuò)大粘度變化的溫度范圍，有較好的熱穩(wěn)定性，其含量為2%-3%時，能提高釉的抗龜裂性能。還因它的化學(xué)惰性大，故能提高釉的化學(xué)穩(wěn)定性和耐酸堿能力，還能起到乳濁劑的作用。在建筑陶瓷釉料中多使用鋯英石，一般用量為8%—12%。并為“釉下白”的主要原料，氧化鋯為黃綠色顏料良好的助色劑，若想獲得較好的釩鋯黃顏料必須選用質(zhì)純的氧化鋯。
硅酸鋯
　　Zr(SiO4)，折射率高1.93-2.01，化學(xué)穩(wěn)定性能，是一種優(yōu)質(zhì)、價廉的乳濁劑，被廣泛用于各種建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、一級工藝品陶瓷等的生產(chǎn)中，在陶瓷釉料的加工生產(chǎn)中，使用范圍廣，應(yīng)用量大。硅酸鋯之所以在陶瓷生產(chǎn)中得以廣泛應(yīng)用，還因為其化學(xué)穩(wěn)定性好，因而不受陶瓷燒成氣氛的影響，且能顯著改善陶瓷的坯釉結(jié)合性能，提高陶瓷釉面硬度。硅酸鋯也在電視行業(yè)的彩色顯像管、玻璃行業(yè)的乳化玻璃、搪瓷釉料生產(chǎn)中得到了進(jìn)一步的應(yīng)用。硅酸鋯的熔點(diǎn)高：2500攝氏度，所以在耐火材料、玻璃窯爐鋯搗打料、澆注料、噴涂料中也被廣泛應(yīng)用。
鋯指數(shù)
　　Zr index，后處理工藝中用來衡量溶劑降解程度的指標(biāo)。95Zr是一種重要的裂片，降解后的溶劑對95Zr具有高選擇性的保留作用，鋯指數(shù)越大，溶劑降解越嚴(yán)重。鋯指數(shù)(Z值)的測量方法是：反萃后有機(jī)相經(jīng)氫氧化鈉、水和硝酸洗滌后，用示蹤量95Zr水相與之平衡，用3mol/L硝酸洗有機(jī)相3次，除去TBP萃取的95Zr。測定溶劑相中被保留的鋯量，每109L溶劑保留的95Zr的摩爾數(shù)為溶劑的Z值。由于鋯在水溶液中行為復(fù)雜，隨測量條件不同，Z值會不同，因而常用不穩(wěn)定系數(shù)來表征溶劑的穩(wěn)定性: 戈德堡-霍格內(nèi)斯盒。
鋯的生產(chǎn)
制法
 
　　工業(yè)上用四氧化鋯用鎂還原制純鋯。
生產(chǎn)
　　鋯產(chǎn)品的主要原料是鋯英砂，全球90%的氧氯化鋯（初級產(chǎn)品）的生產(chǎn)能力在中國。目前，國內(nèi)鋯的加工能力12萬噸/年，實(shí)際產(chǎn)量在8萬噸/年，85%以上出口，目前全球鋯市場供不應(yīng)求，目前鋯的價格大約每噸250000元(2011年3月)，而且價格仍在不斷上漲。
鋯的用途
 
　　鋯的熱中子俘獲截面小，有突出的核性能，是發(fā)展原子能工業(yè)不可缺少的材料，可作反應(yīng)堆芯結(jié)構(gòu)材料。鋯粉在空氣中易燃燒，可作引爆雷管及無煙火藥。鋯可用于優(yōu)質(zhì)鋼脫氧去硫的添加劑，也是裝甲鋼、大炮用鋼、不銹鋼及耐熱鋼的組元。鋯是鎂合金的重要合金元素，能提高鎂合抗拉強(qiáng)度和加工性能。鋯還是鋁鎂合金的變質(zhì)劑，能細(xì)化晶粒。二氧化鋯和鋯英石是耐火材料中最有價值的化合物。二氧化鋯是新型陶瓷的主要材料，不可用作抗高溫氧化的加熱材料。二氧化鋯可作耐酸搪瓷、玻璃的添加劑，能顯著提高玻璃的彈性、化學(xué)穩(wěn)定性及耐熱性。鋯英石的光反射性能強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好，在陶瓷和玻璃中可作遮光劑使用。鋯在加熱時能大量地吸收氧、氫、氨等氣體，是理想的吸氣劑，如電子管中用鋯粉作除氣劑，用鋯絲鋯片作柵極支架、陽極支架等。
　　粉末狀鐵與硝酸鋯混合，可作閃光粉。金屬鋯幾乎全部用作核反應(yīng)堆中鈾燃料元件的包殼。也用來制造照相用的閃光燈，以及耐腐蝕的容器和管道，特別是能耐鹽酸和硫酸。鋯的化學(xué)藥品可作聚合物的交聯(lián)劑。
軍事用途
　　從軍工上來看，鋼里只要加進(jìn)千分之一的鋯，硬度和強(qiáng)度就會驚人地提高。含鋯的裝甲鋼、大炮鍛件鋼、不銹鋼和耐熱鋼等是制造裝甲車、坦克、大炮和防彈板等武器的重要材料。
　　從原子能和核能上來看，鋯有突出的核能性，是發(fā)展原子能工業(yè)不可缺少的材料，我國的大型核電站普遍都用鋯材，如果用核動力發(fā)電，每一百萬千瓦的發(fā)電能力，一年就要消耗掉20到25噸金屬鋯。一艘三萬馬力的；核潛艇用鋯和鋯合金作核燃料的包套和壓力管，鋯的使用量達(dá)20至30噸
　　鋯是一種稀有金屬，具有驚人的抗腐蝕性能、極高的熔點(diǎn)、超高的硬度和強(qiáng)度等特性，被廣泛用在航空航天、軍工、核反應(yīng)、原子能領(lǐng)域。本次“神六”上使用的抗腐蝕性、耐高的鈦產(chǎn)品，其抗腐蝕性能遠(yuǎn)不如鋯，其熔點(diǎn)1600度左右，而鋯的熔點(diǎn)則在1800度以上，二氧化鋯的熔點(diǎn)更是高達(dá)2700度以上，所以鋯作為航空航天材料，其各方面的性能大大優(yōu)越于鈦。
吸氣劑
　　在我們結(jié)識鋰和鈦的時候，知道它都有愛跟氣體“交朋友”的怪脾氣。鋯也有這個脾氣，它能強(qiáng)烈地吸收氮、氫、氧等氣體。比方說，溫度超過攝氏九百度，鋯能猛烈地吸收氮?dú)?；在攝氏二百度的條件下，一百克金屬鋯能夠吸收八百一十七升氫氣，相當(dāng)于鐵的八十多萬倍。鋯的這個怪脾氣，給冶煉它的工人師傅們造成了很大的麻煩，但是，在另外一些場合它又能給人們帶來好處。比如在電真空工業(yè)中，人們廣泛利用鋯粉涂在電真空元件和儀表的陽極和其他受熱部件的表面上，吸收真空管中的殘余氣體，制成高度真空的電子管和其他電真空儀表，從而提高它們的質(zhì)量，延長它們的使用時間。
冶金作用
　　鋯還可以用做冶金工業(yè)的“維生素”，發(fā)揮它強(qiáng)有力的脫氧、除氮、去硫的作用。鋼里只要加進(jìn)千分之一的鋯，硬度和強(qiáng)度就會驚人地提高；含鋯的裝甲鋼、不銹鋼和耐熱鋼等，是制造裝甲車、坦克、大炮和防彈板等國防武器的重要材料。把鋯摻進(jìn)銅里，抽咸銅線，導(dǎo)電能力并不減弱，而熔點(diǎn)卻大大提高，用做高壓電線非常合適。含鋯的鋅鎂合金，又輕又耐高溫，強(qiáng)度是普通鎂合金的兩倍，可用到噴氣發(fā)動機(jī)構(gòu)件的制造上。
　　另外，鋯粉的特點(diǎn)是著火點(diǎn)低和燃燒速度快，可以用做起爆雷管的起爆藥，這種高級雷管甚至在水下也能夠爆炸。鋯粉再加上氧化劑。這好比火上加油，燃燒起來強(qiáng)光眩目，是制造曳光彈和照明彈的好材料。
產(chǎn)量分布

　　鋯產(chǎn)品的主要原料是鋯英砂，全球90%的氧氯化鋯(初級產(chǎn)品)的生產(chǎn)能力在中國。目前，國內(nèi)鋯的加工能力12萬噸/年，實(shí)際產(chǎn)量在8萬噸/年，85%以上出口，目前全球鋯市場供不應(yīng)求，目前鋯的價格大約每噸12000元，而且價格仍在不斷上漲。
　　含鋯的天然硅酸鹽礦石被成為鋯石（zircon）或風(fēng)信子石（hyacinth），廣泛分布在自然界中。由于它們美麗的顏色，自古以來被稱為寶石。化學(xué)家很早就對鋯石進(jìn)行了分析，認(rèn)為是含有硅、鋁、鈣和鐵的氧化物。1789年，德國化學(xué)家克拉普羅特發(fā)表研究來自斯里蘭卡鋯石的報告中提到他發(fā)現(xiàn)了一種未知的獨(dú)特而簡單物質(zhì)的氧化物，并提議稱之為Zirconerde（鋯土——氧化鋯）。不久，法國化學(xué)家德毛沃和沃克蘭兩人都證實(shí)克拉普羅特的分析是正確的。Zirconerde的存在被肯定，元素得到zirconnium的命名，元素符號為Zr。

元素周期表