Титан. Хром презентация

Химический элемент №22. Титан.
Титан (Titanium),Ti,— химический элемент IV группы периодической системы элементов Д. И. Мен­делеева. Порядковый номер 22, атомный вес 47,90.
Электронная формула титана имеет
вид: 1s2|2s22p6|3s23p63d2|4s2.
Данная конфигурация позволяет атому титана проявлять две степени окисления: +2 и +4.
Номер элемента обозначает заряд ярда, следовательно у титана заряд ядра - +22, масса ядра – 47,87.
Титан находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе. Номер периода указывает на количество электронных слоев. Номер группы обозначает количество валентных электронов. Побочная подгруппа указывает на то, что титан относится к d-элементам.

История открытия
В 1791 году английский химик У. Грегор нашёл в песке из местечка Менакан (Англия, Корнуолл) новую «зем­лю», названную им менакановой.
В 1795 году немецкий хи­мик М. Клаирот открыл в минерале рутиле неиз­вестную еще землю, металл которой он назвал Титан [в греч. мифологии титаны — дети Урана (Неба) и Геи (Земли)].
В 1797 году Клапрот доказал тождество этой земли с открытой У. Грегором.
Чистый титан выде­лен в 1910 году американским химиком Хантером.

Нахождение в природе
Титан относится к числу наиболее распространённых в природе элементов, его содержание в земной коре составляет 0,6% (весовых). Встречается главным образом в ви­де
двуокиси TiO2 или её соединений — титанатов. Известно свыше 60 минералов, в состав которых входит титан Он содержится также в поч­ве, в животных и растительных организмах.
Ильме­нит FeTiO3, рутилTiO2служат основным сырьём для получения титана.

Промышленный способ добычи титана был разработан только в 40-х гг. XX века.
Способы получения титана
В связи с тем, что в природе не существует титановых руд, человеку приходится извлекать его путём хлорирования рудных концентратов с их последующим восстановлением с помощью магния или натрия.
TiCl4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
Для удаления примесей магния и его соли полученную смесь продуктов нагревают под вакуумом

Титан обладает следующими физическими свойствами:
Таблица – Основные физические свойства титана

Химические свойства
Титан является очень активным металлом, но его оксидная пленка не даёт ему взаимодействовать при нормальных условиях ни с морской водой, ни даже с «царской водкой». Поэтому все реакции протекают при повышенных температурах.
1.Реакции с простыми веществами:
Ti + 2Cl2 = TiCl4
Ti + O2 = TiO2
2. Сложные вещества:
Азотная кислота действует на титан только в форме порошка, в то время как разбавленная серная кислота реагирует с металлом:
2Ti + 3H2SO4 = Ti2(SO4)3 + 3H2↑

Применение
Титан и его сплавы отличает не только коррозионная стойкость, но и лёгкость, прочность. В связи с этим он активно используется при построении космических ракет, самолётов, подлодок и морских судов. Титан не взаимодействует с тканями организмов, из-за чего используется в хирургии.
Сверло с покрытием из нитрида титана
Часы из титанового сплава

Электронная конфигурация
Хром находится в IV группе побочной подгруппе и имеет следующее электронное строение:
Так как для атома хрома энергетически более выгодно иметь наполовину заполненную 3d-орбиталь, у него, как и у меди, наблюдается проскок электрона, что позволяет ему находиться в степенях окисления от +1 до +6, но наиболее устойчивыми являются +2, +3, +6.

Физические свойства
Хром обладает следующими физическими свойствами:
Таблица – Основные физические свойства хрома

Нахождение в природе
В природе большая часть хрома заключена в составе хромистого железняка Fe(CrO2)2. Иногда может встречаться в виде оксида хрома (III) и других соединениях.
Способы получения хрома
Из хромистого железняка путем восстановлением углем при высоких температурах получают смесь железа и хрома – феррохром:
FeO + Cr2O3 + 3C = Fe + 2Cr + 3CO↑
Для получения чистого хрома проводят восстановление оксида хрома (III) алюминием:
Cr2O3 + 2Al = 2Cr + Al2O3

Химические свойства
Как и титан , хром покрыт оксидной плёнкой, которую трудно растворить даже сильными кислотами. Благодаря ней он обладает высокой стойкости к коррозии, поэтому начинает реагировать с разбавленными растворами кислот лишь спустя время. Концентрированные кислоты, такие как HNO3 и H2SO4, пассивируют оксидную пленку (укрепляют ее).

Химические свойства хрома
I. Взаимодействие с простыми веществами.
1. При обычных условиях хром реагирует только со фтором. При высоких температурах (выше 600 C) взаимодействует с кислородом, галогенами, азотом, кремнием, бором, серой, фосфором.
4Cr + 3O2 2Cr2O3
2Cr + 3Cl2 2CrCl3
2Cr + N2 2CrN
2Cr + 3S Cr2S3
II. Взаимодействие со сложными веществами.
1. В раскалённом состоянии реагирует с парами воды:
2Cr + 3H2O Cr2O3 + 3H2
2. Хром растворяется в разбавленных сильных кислотах (HCl, H2SO4). В отсутствии воздуха образуются соли Cr2+, а на воздухе – соли Cr3+.
Cr + 2HCl → CrCl2 + H2
2Cr + 6HCl + O2 → 2CrCl3 + 2H2O + H2
3. Наличие защитной окисной плёнки на поверхности металла объясняет его пассивность по отношению к холодным концентрированным кислотам – окислителям. Однако при сильном нагревании эти кислоты растворяют хром:
2 Сr + 6 Н2SО4(конц) Сr2(SО4)3 + 3 SО2↑ + 6 Н2О
Сr + 6 НNО3(конц) Сr(NО3)3 + 3 NO2↑ + 3 Н2О

Применение
Благодаря своей коррозионной стойкости, хром используют в качестве защитных покрытий (хромируют поверхности металлов и сплавов). Также используется для создания легированных сталей. .