Quelles réactions chimiques se produiront avec le titane ?

Le titane peut réagir avec de nombreux éléments et composés à des températures plus élevées.Différents éléments peuvent être divisés en quatre catégories selon leurs différentes réactions avec le titane :
La première catégorie: les éléments du groupe halogène et oxygène et le titane forment des composés à liaison covalente et à liaison ionique;
La deuxième catégorie : les éléments de transition, l'hydrogène, le béryllium, le bore, le carbone et les éléments azotés forment des composés intermétalliques et des solutions solides finies avec le titane ;
La troisième catégorie : le zirconium, l'hafnium, le vanadium, le chrome, le scandium et le titane forment une solution solide infinie ;
La quatrième catégorie : les gaz inertes, les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux, les terres rares (sauf le scandium), l'actinium, le thorium, etc. ne réagissent pas ou fondamentalement ne réagissent pas avec le titane.Il réagit avec le composé HF et le gaz fluorure d'hydrogène fluoré pour produire du TiF4 lorsqu'il est chauffé.La formule de la réaction est
Ti+4HF=TiF4+2H2+135.0kcal
Le liquide de fluorure d'hydrogène non aqueux peut former un film dense de tétrafluorure de titane sur la surface du titane, ce qui peut empêcher le HF de s'immerger dans le titane.L'acide fluorhydrique est le solvant le plus puissant du titane.Même l'acide fluorhydrique à une concentration de 1 % peut réagir violemment avec le titane :
2Ti+6HF=2TiF3+3H2
Le fluorure anhydre et sa solution aqueuse ne réagissent pas avec le titane à basse température, seul le fluorure qui fond à haute température réagit de manière significative avec le titane.Le HCl et le chlorure de chlorure d'hydrogène gazeux peuvent corroder le titane métallique et le chlorure d'hydrogène sec réagit avec le titane pour former du TiCl4 à > 300 ℃ :
Ti+4HCl=TiCl4+2H2+94,75kcal
L'acide chlorhydrique avec une concentration de <5 % ne réagira pas avec le titane à température ambiante, et l'acide chlorhydrique à 20 % réagira avec le titane à température ambiante pour produire du TiCl3 violet :
2Ti+6HCl=2TiCl3+3H2
Lorsque la température est élevée, même l'acide chlorhydrique dilué corrode le titane.Divers chlorures anhydres, tels que le magnésium, le manganèse, le fer, le nickel, le cuivre, le zinc, le mercure, l'étain, le calcium, le sodium, le baryum et les ions NH4+ et leurs solutions aqueuses, ne réagissent pas avec le titane. Titane de haute pureté est dans ces chlorures A une bonne stabilité.L'acide sulfurique et le sulfure d'hydrogène de titane ont des réactions évidentes avec l'acide sulfurique à 5 %.A température ambiante, environ 40% d'acide sulfurique a le taux de corrosion le plus rapide sur le titane.Lorsque la concentration est supérieure à 40 %, la vitesse de corrosion devient plus lente lorsque la concentration atteint 60 %, 80 % atteint le plus rapidement.Le chauffage de l'acide dilué ou de l'acide sulfurique concentré à 50 % peut réagir avec le titane pour former du sulfate de titane :
Ti+H2SO4=TiSO4+H2
2Ti+3H2SO4=Ti2(SO4)3+3H2
L'acide sulfurique concentré chauffé peut être réduit par du titane pour générer du SO2 :
2Ti+6H2SO4=Ti2(SO4)3+3SO2+6H2O+202 kcal
Le titane réagit avec le sulfure d'hydrogène à température ambiante pour former un film protecteur sur sa surface, ce qui peut empêcher une réaction ultérieure du sulfure d'hydrogène avec le titane.Mais à haute température, le sulfure d'hydrogène réagit avec le titane pour produire de l'hydrogène :
Ti+H2S=TiS+H2+70 kcal
Le titane en poudre réagit avec le sulfure d'hydrogène pour former du sulfure de titane à 600°C.Le produit de réaction est principalement TiS à 900°C et Ti2S3 à 1200°C.La surface dense et lisse de l'acide nitrique et du titane aqua regia a une bonne stabilité à l'acide nitrique.En effet, l'acide nitrique peut rapidement former un film d'oxyde solide à la surface du titane, mais la surface est rugueuse, en particulier le titane spongieux ou le titane en poudre.Deuxièmement, l'acide nitrique dilué chaud réagit :
3Ti+4HNO3+4H2O=3H4TiO4+4NO
3Ti+4HNO3+H2O=3H2TiO3+4NO
L'acide nitrique concentré au-dessus de 70℃ peut également réagir avec le titane :
Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O
A température ambiante, le titane ne réagit pas avec l'eau régale.Lorsque la température est élevée, le titane peut réagir avec l'eau régale pour générer du TiCl2.Ti+8HNO3=Ti(NO3)4+4NO2+4H2O ⑾ En résumé, les propriétés du titane sont étroitement liées à la température, à sa forme d'existence et à sa pureté.Le titane métallique dense est de nature assez stable, mais le titane en poudre peut provoquer une combustion spontanée dans l'air.La présence d'impuretés dans le titane affecte de manière significative la résistance physique, chimique, mécanique et à la corrosion du titane.En particulier, certaines impuretés interstitielles peuvent déformer le réseau de titane et affecter diverses propriétés du titane.L'activité chimique du titane à température ambiante est très faible et peut réagir avec quelques substances telles que l'acide fluorhydrique, mais l'activité du titane augmente rapidement lorsque la température augmente, en particulier à des températures élevées, le titane peut réagir violemment avec de nombreuses substances.Le processus de fusion du titane est généralement effectué à une température élevée supérieure à 800°C, il doit donc être opéré sous vide ou sous la protection d'une atmosphère inerte.Les propriétés physiques du titane métallique Le titane (Ti) est un métal gris.Le numéro atomique est 22 et la masse atomique relative est 47,87.La disposition des électrons extranucléaires dans la sous-couche est 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3d2 4S2.La mobilité des métaux se situe entre le magnésium et l'aluminium, et elle n'est pas stable à température ambiante.Par conséquent, il n'existe qu'à l'état chimique dans la nature.Les composés de titane courants comprennent l'ilménite (FeTiO3) et le rutile (TiO2).Le titane a une teneur relativement élevée dans la croûte terrestre, se classant au neuvième rang, atteignant 5600 ppm, qui est converti en un pourcentage de 0,56 %.La densité du titane pur est de 4,54 × 103 kg/m3, le volume molaire est de 10,54 cm3/mol, la dureté est faible et la dureté Mohs n'est que d'environ 4, il a donc une bonne ductilité.Le titane a une bonne stabilité thermique, avec un point de fusion de 1660±10°C et un point d'ébullition de 3287°C.Les propriétés chimiques du titane métallique La capacité de réduction du titane métallique est extrêmement forte dans un environnement à haute température.Il peut se combiner avec l'oxygène, le carbone, l'azote et de nombreux autres éléments, et il peut également priver d'oxygène certains oxydes métalliques (comme l'alumine).Le titane se combine avec l'oxygène à température ambiante pour former un film d'oxyde extrêmement fin et dense.Ce film d'oxyde ne réagit pas avec l'acide nitrique, l'acide sulfurique dilué, l'acide chlorhydrique dilué et le roi des acides-aqua regia à température ambiante.Il réagit avec l'acide fluorhydrique, l'acide chlorhydrique concentré et l'acide sulfurique concentré.
Le titane est résistant à la corrosion, il est donc souvent utilisé dans l'industrie chimique.Dans le passé, l'acier inoxydable était utilisé pour les pièces contenant de l'acide nitrique chaud dans les réacteurs chimiques.L'acier inoxydable a également peur de l'acide nitrique corrosif et chaud.Ce type de pièces doit être remplacé tous les six mois.Le titane est utilisé pour fabriquer ces pièces, bien que le coût soit plus élevé que les pièces en acier inoxydable, mais il peut être utilisé en continu pendant cinq ans, mais il est beaucoup plus rentable de le calculer.
En électrochimie, le titane est un métal de soupape à sens unique avec un potentiel très négatif, et il est généralement impossible d'utiliser le titane comme anode pour la décomposition.
Le plus gros inconvénient du titane est qu'il est difficile à extraire.La raison principale est que le titane a une forte capacité à se combiner avec l'oxygène, le carbone, l'azote et de nombreux autres éléments à des températures élevées.Par conséquent, que ce soit en fonderie ou en fonderie, les gens veillent à ce que ces éléments 'n'envahissent' pas le titane.Lors de la fusion du titane, il est bien sûr strictement interdit de s'approcher de l'air et de l'eau.Même le creuset en alumine couramment utilisé en métallurgie est également interdit d'utilisation, car le titane prive l'alumine d'oxygène.Les gens utilisent le tétrachlorure de magnésium et de titane pour réagir dans un gaz inerte-hélium ou argon pour raffiner le titane.
Les gens profitent de la capacité chimique extrêmement forte du titane à des températures élevées.Pendant la fabrication de l'acier, l'azote se dissout facilement dans l'acier en fusion.Lorsque le lingot d'acier est refroidi, des bulles se forment dans le lingot d'acier, ce qui affecte la qualité de l'acier.Par conséquent, les sidérurgistes ajoutent du titane métallique à l'acier fondu pour se combiner avec la nitruration pour devenir du nitrure de laitier-titane, qui flotte à la surface de l'acier fondu, de sorte que le lingot d'acier est relativement pur.
Lorsqu'un avion supersonique vole, la température de ses ailes peut atteindre 500°C.Si un alliage d'aluminium relativement résistant à la chaleur est utilisé pour fabriquer l'aile, un à deux ou trois cents degrés sera écrasant.Il doit y avoir un matériau léger, résistant et résistant aux hautes températures pour remplacer l'alliage d'aluminium, et le titane peut répondre à ces exigences.Le titane peut résister à l'épreuve de plus de cent degrés sous zéro.A cette basse température, le titane a toujours une bonne ténacité sans être cassant.
Utilisant le fort pouvoir d'absorption du titane et du zirconium à l'air, l'air peut être éliminé, créant un vide.Par exemple, une pompe à vide en titane ne peut pomper de l'air qu'à une partie de dix billions.