Titani

:Bài này nói về một nguyên tố hóa học. Xem các nghĩa khác, ví dụ như vệ tinh Titan của Sao Thổ, từ titan (định hướng)

Titani hay titanium là một nguyên tố hóa học, một kim loại, có ký hiệu là Ti và số thứ tự trong bảng tuần hoàn là 22. Titani là một kim loại chuyển tiếp có màu trắng bạc, tỉ trọng thấp và độ bền cao. Titani không bị ăn mòn trong nước biển, nước cường toan và chlor.

Titani được William Gregor phát hiện ở Cornwall, Anh năm 1791, và nó được Martin Heinrich Klaproth đặt tên theo tên titan trong thần thoại Hy Lạp. Nguyên tố xuất hiện trong các tích tụ khoáng sản, chủ yếu ở dạng rutil và ilmenit, các khoáng này phân bố rộng khắp trong vỏ Trái Đất và thạch quyển, và nó cũng được tìm thấy trong hầu hết các sinh vật sống, vực nước, đá, và đất. Kim loại được tách ra từ các quặng chính của titani bằng phương pháp Kroll và công nghệ Hunter. Hợp chất phổ biến nhất là titani dioxide là một chất quang xúc tác phổ biến và được sử dụng trong công nghiệp sản xuất chất tạo màu trắng. Các hợp chất khác gồm titani tetrachloride (TiCl4), thành phần của smoke screens and catalysts; và titani trichloride (TiCl3), được dùng làm chất xúc tác trong sản xuất polypropylen. Ở dạng không tạo hợp kim, titani bền như thép, nhưng nhẹ hơn. titani có dạng thù hình và 5 đồng vị tự nhiên 46Ti đến 50Ti, với 48Ti là loại phổ biến nhất (73,8%). Mặc dù chúng có cùng số electron hóa trị và cùng nhóm trong bảng tuần hoàn, titani và zirconi khác nhau nhiều điểm về tính chất hóa học và vật lý.

Đặc điểm
Vật lý
Titani là kim loại nhẹ, cứng nhất trong hầu như các kim loại, bề mặt bóng láng, chống ăn mòn tốt (giống như platin). Nó có thể chống ăn mòn kể cả với acid, khí clo và với các dung dịch muối thông thường.

Ở trạng thái tinh khiết, titani có thể được kéo sợi dễ dàng (nhất là trong môi trường không có oxy), dễ gia công. Nhiệt độ nóng chảy của titani tương đối cao nên nó được dùng làm kim loại chịu nhiệt. titani cứng như thép nhưng nhẹ hơn 40%, và nó nặng gấp rưỡi nhôm nhưng cứng gấp sáu lần. Những đặc tính này của titani giúp nó chịu đựng được sự mỏi kim loại.

Là nguyên tố kim loại, titani được xem là có tỉ số tỷ trọng-độ bề cao. Nó là kim loại bền có tỉ trọng thấp, khá dẻo (đặc biệt trong môi trường không có oxy), Điểm nóng chảy tương đối cao (trên 1.650&nbsp;°C hay 3.000&nbsp;°F) nên nó rất hữu ích trong vật liệu chịu lửa và độ dẫn điện và dẫn nhiệt tương đối thấp.
Tuy nhiên, titani giảm độ bền khi nung trên .

Kim loại này tạo một lớp oxide bảo vệ bên ngoài (nên nó có thể chống ăn mòn) trong không khí ở nhiệt độ cao nhưng ở nhiệt độ phòng nó chống lại sự xỉn màu. Kim loại này khi được đốt ở 610&nbsp;°C hoặc cao hơn trong không khí sẽ tạo thành titani dioxide, và nó cũng là một trong những kim loại có thể cháy trong khí nitơ tinh khiết (nó cháy ở 800&nbsp;°C và tạo thành titani nitrua). titani cũng không bị tan trong acid sulfuric và dung dịch acid hydrochloric, cũng như khí chlor, nước chlor và hầu hết acid hữu cơ. Nó cũng thuận từ (ít hấp dẫn bởi nam châm) và ít dẫn điện và dẫn nhiệt.

Thực nghiệm cho thấy titani tự nhiên trở nên có tính phóng xạ sau khi bắn deuteri, phát ra chủ yếu hạt positron và tia gamma. Khi nóng đỏ, nó có thể kết hợp với oxy, và khi đạt tới 550&nbsp;°C nó có thể kết hợp với chlor. Nó có thể phản ứng với các halogen và hấp thụ hydro.

Xuất hiện trong tự nhiên

Titani kim loại không tìm thấy ở dạng tự do nhưng nó là nguyên tố phổ biến thứ 9 trên vỏ Trái Đất (chiếm 0,63% khối lượng), nó xuất hiện trong hầu hết đá lửa và đá trầm tích. cũng như trong nhiều quặng sắt. Trong các loại khoáng vật này, chỉ có ilmenit và rutil có giá trị kinh tế quan trọng, nhưng rất khó tìm với mức độ tập trung cao, theo thứ tự là 6,0 và 0,7 triệu tấn được khai thác trong năm 2011.

Kim loại này được tìm thấy trong thiên thạch và cũng đã được tìm thấy trong Mặt Trời và trong các ngôi sao loại M, Đá từ Mặt Trăng do tàu vũ trụ Apollo 17 mang về chứa 12,1% TiO2. Ông đã nhận ra sự có mặt của nguyên tố mới trong ilmenit (FeTiO3) và đặt tên nó là menachit

Cùng khoảng thời gian đó, Franz Joseph Muller cũng tạo ra một chất tương tự, nhưng không thể xác định nó. Klaproth xác nhận nó là nguyên tố mới vào năm 1795 và đặt tên cho nó là titani.

Chống chỉ định
chứa tới 80 ppm titani.]]
Titani không độc hại thậm chí khi ở liều lượng lớn và không có bất cứ vai trò tự nhiên nào trong cơ thể người. Cơ chế chưa rõ trong thực vật có thể sử dụng titani để kích thích việc sản xuất carbohydrat và giúp chúng phát triển. Điều này có thể giải thích tại sao hầu hết thực vật chứa khoảng 1 ppm titani, cây lương thực có khoảng 2 ppm, đuôi ngựa và cây tầm ma chứa tới 80 ppm. Phương pháp chữa cháy bằng nước và carbon dioxide không hiệu quả đối với vụ cháy do titani. Cát, đất, hoặc bột đặc biệt mới có thể dập tắt. Muối của titani thường được xem như vô hại trừ các loại muối chloride, như TiCl3 và TiCl4, nó được xem như chất ăn mòn.

Titani có thể bắt lửa ở dạng tươi, tức bề mặt không bị oxy hóa khi tiếp xúc với oxy lỏng. Kim loại thường có thể lộ ra khi bề mặt oxy hóa bị trầy xước với vật cứng, hoặc khi bị tác dụng lực gây trầy. Điều này thể hiện sự hạn chế trong việc sử dụng nó trong hệ thống oxy lỏng như trong công nghiệp vũ trụ. Do tính không tinh khiết của các ống titani có thể gây ra các đám cháy khi tiếp xúc với oxy, titani bị cấm sử dụng trong các hệ thống hỗ trợ hô hấp cung cấp khí oxy, ống thép được sử dụng trong hệ thống áp lực cao (3.000 p.s.i.) và ống nhôm cho hệ thống áp lực thấp.

Khai thác titani ở Việt Nam
Việt Nam có trữ lượng quặng phân tách được titani chiếm khoảng 50% thế giới, hiện tại được khai thác ở hai mỏ gồm mỏ Cây Châm thuộc tỉnh Thái Nguyên và vùng ven biển tỉnh Bình Thuận. Dưới sự quản lý lỏng lẻo, việc khai thác quặng đã gây ra nhiều hậu quả môi trường nghiêm trọng cho những vùng xung quanh (đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước).
Chú thích

Tham khảo
Los Alamos National Laboratory – titanium
Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1
The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide, Robert E. Krebs (Greenwood Press: Westport, CT, 1998) ISBN 0-313-30123-9
"titanium" Encyclopædia Britannica from Encyclopædia Britannica Premium Service. [Accessed ngày 23 tháng 1 năm 2005].
"titanium" The Columbia Electronic Encyclopedia, 6th ed [Accessed ngày 23 tháng 1 năm 2005]
"titanium," Microsoft Encarta Online Encyclopedia 2005 [Accessed ngày 24 tháng 1 năm 2005]
USGS titanium Statistics and Information
Nature, Vol 407, 21 Sept 2000

Liên kết ngoài

(bằng tiếng Việt)

Sản xuất oxide titani
(bằng tiếng Anh)

WebElements.com – titanium (also used as a reference)
Metallurgy of titanium and its Alloys, Cambridge University
World Production of titanium Concentrates, by Country