Titaan - Referaat (3)

Ti metall
Titaan
Aatomnumber : 22
Aatommass : 47,88
Klassifikatsioon : siirdemetallid, d-elemendid
Aatomi ehitus:
Elektronvalem: 1s2 2s2p6 3s2p6d2 4s2
Elektronskeem : +22|2)8)10)2)
Elektronite arv: 22
Neutronite arv: 26
Prootonite arv: 22
Oksüdatsiooniast(m)e(d) ühendites: -I...IV
Kristalli struktuur: heksagonaalne, ruumikeskne kuubline
Füüsikalised omadused:
Aatommass: 47,88
Sulamistemperatuur : 1668 °C
Keemistemperatuur : 3287 °C
Tihedus: 4,50 g/cm3
Värvus: hõbedane
Agregaatolek toatemperatuuril: tahke
Kõvadus Mohsi järgi: 6
Keemilised omadused:
Elektronegatiivsus Paulingu järgi: 1,54
Oksiidi tüüp: nõrkhappeline
Ühendid:
Fluoriidid: TiF2, TiF3, TiF4
Kloriidid: TiCl2, TiCl3, TiCl4
Bromiidid: TiBr2, TiBr3, TiBr4
Jodiidid: TiI2, TiI3, TiI4
Hüdriidid: TiH2
Oksiidid : TiO, TiO2 , Ti2O3, Ti3O5
Sulfiidid : TiS, TiS2, Ti2S3
Seleniidid: -
Telluriidid: -
Nitriidid : TiN
Avastaja (d), avastamisaeg, - koht: Reverend William Gregor, 1791, Cornwall, Suurbritannia
Elemendi, ühendite kasutusalad:
soojusvahetajad
lennukidetailid
luuneedid, proteesid
värvide ja paberi pigmendid
polümeerumise katalüsaator
Titaani avastas 1791. aastal inglise keemik W. Gregor. Titaan on keemiliste elementide perioodilisussüsteemi IV rühma element. Titaani lühendiks on Ti ja kreeka keelne nimetus on Titanium . Tema järjekorra number on 22 ja aatommass on 47, 88. Looduslik titaan koosneb viiest stabiilsest isotoobist, mille massiarvud on 46 & 50.  Titaan on hõbevalge, plastne, tugev ja korrosioonikindel metall. Ta on keskmise aktiivsusega metall. Tema sulamistemperatuur on 1668 kraadi C, keemistemperatuur on 3287 kraadi C ja tihedus 4,505 Mg/m3. Õhu toimel titaan ei oksüdeeru, sest tiheda ja vastupidava oksiidikihi tekkimise tõttu ta passiveerub. Kuumutamisel reageerib titaan halogeenide, vesiniku ja süsinikuga. 
Mineraale , mis sisaldavad titaani, leidub looduses kõikjal. Niisuguste mineraalide kõige suuremad leiukohad Euraasia mandril on Uuralis. Titaani on pinnases ja taimedes, jõgede ja järvede vees. Maakoore aatomite üldarvust on titaani veidi rohkem, kui süsinikku (0,2 %). Titaan on mehhaaniliselt kergesti töödeldav, hästi sepistatav, kergesti valtsitav lehtedeks, lintideks ja isegi lehtmetalliks. Ta on kõige vastupidavam kergmetall. Titaani oksüdatsiooniaste ühendeis on harilikult IV, harvem III ja  II. Looduses leidub titaani ainult ühendeina. Tähtsaimad mineraalid on  rutiil, ilmeniit ja perovskiit. Titaaniühendid on näiteks ka  naatriumtitanaat, titaan(IV)kloriid, titaan(IV) oksiid ehk titaanvalge , titaanoksiidsulfaat ja titaan(IV)sulfaat. Titaani saadakse teda sisaldava maagi ja süsiniku segu klooriga töödeldes ning tekkinud vedelat titaan(IV)kloriidi metalliga, näiteks magneesiumiga, harvem naatriumiga, redutseerides.  Ka inimorganis on titaani, seda nimelt 20 mg, kõige rohkem on põrnas, neerupealistes ja kilpnäärmes.  Titaani tarvitatakse legeeriva lisandina alumiiniumi, vanaadiumi , molübdeeni, kroomi jmt. elementi sisaldavate sulamite valmistamiseks. 
Titaan ja titaani sisaldavad sulamid on väga kuumus- ja korrosioonikindlad. Neid tarvitatakse konstruktsioonimaterjalina raketi- ja lennutööstuses, laevaehituses. Lisaks sellele kasutatakse titaani ja seda sisaldavaid sulameid ka arstiriistade valmistamisel ning toiduaine-ja keemiatööstuses aparaatide valmistamiseks. Titaani kasutatakse ka breketite valmistamisel, mida kasutavad tänapäeval väga paljud inimesed, et oma hambaid ühte ritta saada. Nendes kasutatakse enamasti titaani sellepärast, et see materjal on väga vastupidav. Titaani kasutatakse ka mitmete riietusesemete kaitsmetel, näiteks on titaanist tehtud mootorrataste kombinesoonide küünarnukkide- ja põlvekaitsmed. Titaaniühendeid kasutatakse keraamika - , kiudaine - ja kummitööstuse ning ehete valmistamiseks. Neid hakati kasutama veel enne, kui titaan jõudis metallurgiatööstusse. Titaanimaakidest saadakse titaanvalget, mis on keemiliselt koostiselt titaan(IV) oksiid . Titaanvalge on keemiliselt väheaktiivne. Teda tarvitatakse peamiselt värvide valmistamiseks, klaasi optiliste omaduste muutmiseks, sünteesikiu matistamiseks ning titaanisulamite, emailide ja glasuuride koostisainena.  Titaaniga rikastatakse ka terasdetaili pinnakihti ja titaaniga kaetakse metallist ja mittemetallist detaile, seda nimetatakse titaneerimiseks. Kasutatavaim titaneerimismoodus on titaani sublimatsioon vaakumis . Titaneerimine suurendab mustja värvilisest metallist ning sulameist toodete korrosioonikindlust. Titaaniga kaetakse ka soojusvahetite pinda, et intensiivistada soojusülekannet. Veel võimaldab titaan lennunduses ületada heli-ja soojusbarjääri ning suurendab lennulage. Titaansulamid on asendamatud külmutusseadmeis, sest ta talub hästi külma ja ei muutu hapraks. Ta säilitab tugevuse ka siis, kui temperatuur langeb ca.200 kraadini. Samamoodi, nagu talub titaan külma, talub ta hästi kuuma. Titaanisulamid taluvad temperatuuri kuni 600 kraadi C, kuid titaani- ja molübdeenisulam võib töötada temperatuuril 1500 kraadi C. Temperatuurikindlus on tingitud kristallstruktuuri muutumisest. Seega on titaan väga mitmekülgselt kasutatav ja vajalik metall peaaegu kõikjal.
Referaat
Tallinn 2008