Տիտան

Տիտան, քիմիական նշանը՝ Ti, պարբերական համակարգի 4 պարբերության 4 խմբի տարր, կարգահամարը՝ 22, ատոմական զանգվածը՝ 47,90։ d-տարր է, ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքն է 3s2Зр63d24s2։ К և L թաղանթները լրացված են։

Բնական տիտանը բաղկացած է 46Ti (7,95 %), 47Ti (7,75 %), 48Ti (73,45 %), 49Ti (5,51 %) և 50Ti (5,34 %) կայուն իզոտոպներից։ Ստացվել են 41Ti (T1/2 = 0,09 վ,β+), 43Ti (0,6վ, β+), 44Ti (48,2 տարի), 45Ti (3,1 ժամ, β+), 51Ti (5,8 ր, β) և 52Ti (49 ր, β) ռադիոակտիվ իզոտոպները։

Տիտանը բաց մոխրագույն, արծաթափայլ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 1668 °С, եռմանը՝ 3330 °С, խտությունը 4505 կգ/մ3 (α-ձև 20 °С)։

Պատմություն 
Մաքուր, անխառնուրդ տիտան հաջողվել է ստանալ նրա միացությունների հայտնագործումից միայն 100 տարի հետո։ 18-րդ դարի վերջին, միմյանցից անկախ, տիտանի օքսիդ ստացել են անգլիացի գիտնական Վ. Գրեգորը (1790 թվականին) և գերմանացի քիմիկոս Մ. Կլապրոտը (1795 թվականին)։

1825 թվականին շվեդ քիմիկոս և հանքաբան Հ. Բերցելիուսին հաջողվել է ստանալ մետաղական տիտան։ 1925 թվականին ստացել են մաքուր տիտան՝ տիտանի յոդիդի տաքացմամբ (նիդերլանդացի քիմիկոսներ Ա․ վան Արկել և Հ․ դի Բուր)։ Տիտանի պարունակությունը երկրակեղևում 0,57% է (տարածվածությամբ 9-րդ տարրն է)։

Ամերիկացի քիմիկոս Մ․ Հանտերը (1910) ստացավ մաքուր (99 %) տիտան, որը պլաստիկ է միայն բարձր ջերմաստիճաններում։

Անվանում 
Վերջինս էլ հենց նոր տարրն անվանել է տիտան՝ հին հունական դիցաբանության տիտանների՝ Ուրանոս (Երկինք) աստծու և Գեայի (Երկիր) աստվածուհու զավակների անվան նմանությամբ։

Բնության մեջ 

Տիտանը բաց մոխրագույն, արծաթափայլ մետաղ է։ Երկրի ընդերքում կա տիտանի 67 տեսակի հանքաքար։ 
Բնության մեջ հանդիպում է միացությունների ձևով, որոնցից կարևոր են ռուտիլը (տիտանի օքսիդ), իլմենիտը, պերովսկիտը և տիտանիտը։
Տիտանը կազմում է երկրակեղևի զանգվածի 0,57 %-ը (տարածվածությամբ 9-րդ տարրն է)։ Հայտնի են տիտանի 67 միներալները, որոնցից կարևոր են՝ ռուտիլը՝ TiO2, իլմենիտը՝ FeTiO3, պերովսկիտը՝ СаTiO3։ 
Տիտանը երկրի վրա դանդաղ տեղաշարժվող տարր է։ Մշտապես առկա է բուսական և կենդանական հյուսվածքներում․ բույսերում՝ 10−4%, կենդանիների օրգանիզմում մինչև 2-20•10−3 %։ Մարդն օրական ընդունում է 0,85 մգ տիտան, որն արտազատվում է մեզի և կղանքի հետ։

Հանքավայրեր 
Տիտանի խոշոր հանքավայրեր կան Կանադայում, ԱՄՆ-ում, Նորվեգիայում, Շվեյցարիայում, Եգիպտոսում, Ռուսաստանում, Ավստրալիայում, Բրազիլիայում, Հնդկաստանում, Ղազախստան, Ուկրաինա (40.2 %) և այլ երկրներում։

Ստացում 

Տիտանի ստացման հումքը տիտանի հանքանյութերն են։ 
 

 

Տիտանի համաշխարհային տարեկան արտադրությունը 1948 թվականին 2 տ էր, 1975 թվականին՝ 50 000 տ, այժմ՝ 30 000 տ/տարի (առանց ԽՍՀՄ-ի)։ Տիտանը թեթև, ամուր և կոռոզիակայուն կառուցվածքային մետաղ է։ Հարաբերական ամրությամբ նրա համաձուլվածքները գերազանցում են երկաթի, նիկելի և այլ համաձուլվածքներին, իսկ կոռոզիակայունությամբ՝ մոտենում են ազնիվ մետաղներին։

Ֆիզիկական հատկություններ 
Տիտանը բաց մոխրագույն, արծաթափայլ մետաղ է, հալման ջերմաստիճանը՝ 1668 °С, եռմանը՝ 3330 °С, խտությունը 4505 կգ/մ3 (α-ձև 20 °С)։ 882,5 °С-ից բարձր ջերմաստիճաններում կայուն է β ձևը (4320 կգ/մ3, 900 °С), 0,38± 0,01 К և ցածր ջերմաստիճաններում գերհաղորդիչ է։ Մաքուր տիտանը կռելի է սովորական ջերմաստիճաններում։

Քիմիապես ակտիվ անցումային տարր է։ Միացու¬ թյուններում ցուցաբերում է +4, ավելի հազվադեպ՝ +3 և +2 օքսիդացման աստիճաններ։ Օքսիդի նուրբ շերտով պատվելու պատճառով կայուն է օդում (մինչև 500-550 °С), ծովաջրում, աղաթթվի, ծծմբական թթվի, ալկալիների նոսր, նաև քլորիդների լուծույթներում։ Ազոտական թթվում պասսիվանում է։

Տիտանը թեթև, ամուր, պլաստիկ, դժվարահալ, կոռոզիակայուն մետաղ է։ Օքսիդի նուրբ շերտով պատվելու շնորհիվ քիմիապես կայուն է։
Տիտանը և նրա համաձուլվածքները կարելի է ենթարկել կռման, ծավալային և թերթային դրոշմման, գլոցման, մամլման։ Տիտանի համաձուլվածքներն իրենց ամրությամբ գերազանցում են երկաթի, նիկելի և այլ համաձուլվածքները, իսկ կոռոզիակայունությամբ նման են ազնիվ մետաղներին։

Քիմիական հատկություններ 
Լուծվում է ֆտորջրածնական թթվում, ալկալիների և գերօքսիդների հալույթներում։ Հեշտությամբ կլանում է H2, N2 և O2, առաջացնելով ներդրման պինդ լուծույթներ, նաև հիդրիդ՝ TiHx (x=0,5-2), նիտրիդ և օքսիդներ։ Տիտանը այրվում է թթվածնում, փոշին՝ նաև հալոգեններում ու ազոտում։ Հայտնի են TiO, Ti2O3, TiO2 և այլ օքսիդները։ TiO2-ը և նրա հիդրատը՝ nTiO2•mH2O, ամֆոտեր են։

TiO2, նրա հիդրատը և տիտանատները լուծվում են ծծմբական թթվում, առաջացնելով տիտանիլսուլֆատ՝ TiOSO4։ Տիտանի նիտրիդը՝ TiNx (x;=0,56-1), կոռոզիակայուն, կարծր և դժվարահալ (~3000 °C) նյութ է։ Տաքացնելիս տիտանը միանում է հալոգենների (100-200 °C), հալկոգենների, ֆոսֆորի, ածխածնի, բորի հետ։

Տիտանի սուլֆիդները կիսահաղորդիչներ են։ Հայտնի են տիտանի կարբիտը՝ TiC (հալվում 3140 °C), սիլիցիդները՝ Ti5Si3, TiSi, և բորիդները՝ TiB, Ti2B5։ Գործնական նշանակություն ունեն նաև ֆտորտիտանատները՝ Na2TiF6, K2TiF6։ տիտանը միահալվում է բոլոր (բացառությամբ ալկալիական և հողալկալիական) մետաղների հետ։

Կիրառություն 

Տիտանի օքսիդն օգտագործվում է բարձրորակ սպիտակ ներկ պատրաստելու համար, նաև որպես գունանյութ և լցանյութ՝ ռետինի, պլաստմասսաների, թղթի, արհեստական մանրաթելերի, կաշվի և մետաղաձուլական արդյունաբերության մեջ։

Տիտանն օգտագործվում է ինքնաթիռաշինության, հրթիռաշինության և նավաշինության մեջ։ Տեխնիկական տիտանն օգտագործում են քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ սարքեր պատրաստելու, պողպատը լեգիրելու, գեղարվեստական իրեր և հուշարձաններ տիտանապատելու, իսկ մաքուր տիտանը՝ վիրաբուժական գործիքներ պատրաստելու համար և էլեկտրատեխնիկայում։ Տիտանը համեմատաբար քիչ թունավոր տարր է։
Տիտանի օքսիդը օգտագործվում է բարձրորակ սպիտակ ներկ պատրաստելու համար, նաև որպես գունանյութ և լցանյութ ռետինի, պլաստմասսաների, թղթի, արհեստ, մանրաթելերի, կաշվի և մետալուրգիական արդյունաբերության մեջ։

Համաձուլվածքներ 
Տիտանի համաձուլվածքները բնութագրվում են բարձր ամրությամբ -250 °C-ից մինչև 300-600 °C ջերմաստիճանային տիրույթում, կոռոզիակայունությամբ, ոչ մեծ խտությամբ։ Այդ հատկությունների շնորհիվ տիտանի համաձուլվածքները լայնորեն կիրառվում են ավիա- և հրթիռաշինության, էներգամեքենաշինության, նավաշինության, քիմիական արդյունաբերության մեջ և այլուր։ Տիտանը և նրա համաձուլվածքները կարելի է ենթարկել կռման, ծավալային և թերթային դրոշմման, գլոցման, մամլման, քարշման։

Սպառող շուկաներ վերլուծություն 
2005 թվականին Titanium Corporation ընկերությունը հրապարակեց աշխարհում տիտանի գները.
 60 % - ներկ,
 20 % - պլաստմասա,
 13 % - թուղթ,
 7 % - մեքենաշինություն։

Գներ 
Կախված է մաքրությունից, մեկ կիլոգրամի համար 15-25 $:

Սև տիտանի մաքրությունը հիմնականում որոշվում է իր կարծրությամբ։ Առավել տարածված են TG100 և TG110 ապրանքանիշները։

Ռուսաստանում տիտանի գները 2012 թվականին կազմել են 1200-1500 ռուբլի/կգ։

Տես նաև 
 Տիտանի երկօքսիդ
 Պարբերական աղյուսակ

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
 Հայկական Հանրագիտարան
Barksdale, Jelks (1968). "Titanium". In Clifford A. Hampel (editor). The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. pp. 732–738. LCCN 68029938.
Emsley, John (2001). "Titanium". Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford, England, UK: Oxford University Press. ISBN 0-19-850340-7.
Flower, Harvey M. (2000). "Materials Science: A moving oxygen story". Nature 407 (6802)։ 305–306. doi:10.1038/35030266. PMID 11014169.
Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.

Արտաքին հղումներ 
 Տիտանը Webelements-ում
 Տիտանը քիմիկան տարրերի հայտնի գրադարանում
 Տիտանը և նրա համաձուլվածքները
 "Titanium: Our Next Major Metal", Popular Science, October 1950—one of first general public detailed articles on Titanium
 Titanium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 International Titanium Association 
 Metallurgy of Titanium and its Alloys, Cambridge University
 World Production of Titanium Concentrates, by Country
 Metal of the gods

Անցումային մետաղներ
Տիտան (տարր)