Просмотр кода страницы Русская Википедия:Титан (элемент)

{{Русская Википедия/Панель перехода}}
{{дзт|Титан}}{{Перенаправление|Ti|Ti (значения)}}{{Карточка химического элемента
| имя = Тита́н / Titanium (Ti)
| символ = Ti
| номер = 22
| внизу                    = [[Цирконий|Zr]]
| изображение = Titan-crystal bar.JPG
| подпись = Стержень, состоящий из титановых кристаллов высокой чистоты
| внешний вид = 
| атомная масса = 47,867(1)<ref name="iupac atomic weights">{{AtWt2013}}</ref>
| радиус атома = 147
| энергия ионизации 1 = 657,8 (6,8281<ref name=CRC90/>)
| группа = 14 (устар. 4)
| период = 4
| блок = <br>[[d-элементы|d-элемент]]
| конфигурация = [Ar] 3d<sup>2</sup>4s<sup>2</sup><br> 1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>6</sup>3s<sup>2</sup>3p<sup>6</sup>3d<sup>2</sup>4s<sup>2</sup>
| ковалентный радиус = 132
| радиус иона = (+4e)68 (+2e)94
| электроотрицательность = 1,54
| электродный потенциал = −1,63
| степени окисления = +2, +3, +4
| плотность = 4,54
| теплоёмкость = 25,1<ref name=ХЭ>{{ХЭ|статья=Титан|автор=Раков И. Э.|том= 4|с= 590—592}}</ref>
| теплопроводность = 21,9
| температура плавления = 1670 °C<br>1943
| теплота плавления = 18,8
| температура кипения = 3560
| теплота испарения = 422,6
| молярный объём = 10,6
| структура решётки = гексагональная <br>плотноупакованная (α-Ti)
| параметры решётки = a=2,951 с=4,697 (α-Ti)
| отношение c/a = 1,587
| температура Дебая = 380
| регистрационный номер CAS= 7440-32-6
}}
{{Элемент периодической системы|align=center|fontsize=100%|number=22}}

'''Тита́н''' ([[Химические знаки|химический символ]] — Ti, от {{lang-la|'''Ti'''tanium}}) — [[химический элемент]] <!-- внимание! не менять ЧЕТВЁРТУЮ ГРУППУ на четырнадцатую или ещё какую-нибудь сорок четвёртую --> [[Подгруппа титана|4-й группы]] (по [[Короткая форма периодической системы элементов|устаревшей классификации]] — побочной подгруппы четвёртой группы, IVB), [[Четвёртый период периодической системы|четвёртого периода]] [[Периодическая система химических элементов|периодической системы химических элементов]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д. И. Менделеева]], с [[атомный номер|атомным номером]] 22. Относится к [[Переходные металлы|переходным металлам]]. 

[[Простое вещество]] '''титан''' в нормальных условиях — это лёгкий [[металл]] серебристо-белого цвета. Обладает высокой [[Коррозионная стойкость|коррозионной стойкостью]].

{{-|left}}

== История ==
Открытие [[Оксид титана(IV)|диоксида титана (TiO<sub>2</sub>)]] сделали практически одновременно и независимо друг от друга англичанин [[Грегор, Уильям|У. Грегор]] и немецкий химик [[Клапрот, Мартин Генрих|М. Г. Клапрот]]. У. Грегор, исследуя состав магнитного железистого песка (Крид, Корнуолл, Англия, [[1791]]), выделил новую «землю» ([[Оксиды|оксид]]) неизвестного металла, которую назвал менакеновой. В 1795 году немецкий химик Клапрот открыл в минерале [[рутил]]е новый элемент и назвал его титаном. Спустя два года Клапрот установил, что рутил и менакеновая земля — оксиды одного и того же элемента, за которым и осталось название «титан», предложенное Клапротом. Через 10 лет открытие титана состоялось в третий раз: французский учёный [[Воклен, Луи|Л. Воклен]] обнаружил титан в [[анатаз]]е и доказал, что [[рутил]] и [[анатаз]] — идентичные оксиды титана.

Первый образец металлического титана получил в [[1825 год]]у швед [[Берцелиус, Йенс Якоб|Й. Я. Берцелиус]]. Из-за высокой химической активности титана и сложности его очистки чистый образец Ti получили голландцы [[Ван Аркель, Антон Эдуард|А. ван Аркель]] и [[Де Бур, Ян Хендрик|Я. де Бур]] в [[1925 год]]у термическим [[Иодидный метод|разложением паров]] [[тетраиодид титана|иодида титана]] TiI<sub>4</sub>.

Титан не находил промышленного применения, пока [[Люксембург|люксембуржец]] [[Кролл, Вильгельм|Вильгельм Кролл]] в [[1940 год]]у не запатентовал простой магниетермический метод восстановления металлического титана из [[тетрахлорид титана|тетрахлорида]]; этот метод ({{нп3|процесс Кролла|процесс Кролла|en|Kroll process}}) до настоящего времени остаётся одним из основных в промышленном получении титана.

== Происхождение названия ==
Металл получил своё название в честь [[Титаны|титанов]], персонажей древнегреческой мифологии, детей [[Гея|Геи]]. Название элементу дал [[Мартин Клапрот]] в соответствии со своими взглядами на химическую номенклатуру в противовес французской химической школе, где элемент старались называть по его химическим свойствам. Поскольку немецкий исследователь сам отметил невозможность определения свойств нового элемента только по его оксиду, он подобрал для него имя из мифологии, по аналогии с открытым им ранее [[уран (элемент)|ураном]].

== Нахождение в природе ==
Титан находится на 9-м месте по распространённости в природе. Содержание в [[Земная кора|земной коре]] — 0,57 % по массе, в [[морская вода|морской воде]] — 0,001 мг/л<ref>''Riley J.P., Skirrow G.'' Chemical Oceanography V. 1, 1965.</ref>. В [[Ультраосновные породы|ультраосновных породах]] 300 г/т, в [[Основные породы|основных]] — 9 кг/т, в [[Кислые магматические горные породы|кислых]] 2,3 кг/т, в [[Глины|глинах]] и [[Сланцы (горные породы)|сланцах]] 4,5 кг/т. В земной коре титан почти всегда четырёхвалентен и присутствует только в кислородных соединениях. В свободном виде не встречается. Титан в условиях выветривания и осаждения имеет геохимическое сродство с [[Оксид алюминия|Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]. Он концентрируется в [[Бокситы|бокситах]] [[Кора выветривания|коры выветривания]] и в морских глинистых осадках. Перенос титана осуществляется в виде механических обломков минералов и в виде [[Коллоиды|коллоидов]]. До 30 % TiO<sub>2</sub> по весу накапливается в некоторых глинах. Минералы титана устойчивы к выветриванию и образуют крупные концентрации в россыпях. Известно более 100 минералов, содержащих титан. Важнейшие из них: [[рутил]] TiO<sub>2</sub>, [[ильменит]] FeTiO<sub>3</sub>, [[титаномагнетит]] FeTiO<sub>3</sub> + Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>, [[перовскит]] CaTiO<sub>3</sub>, [[титанит]] (сфен) CaTiSiO<sub>5</sub>. Различают коренные [[руды]] титана — ильменит-титаномагнетитовые и россыпные — рутил-ильменит-цирконовые<ref name=ХЭ/>.

== Месторождения ==
Крупные коренные месторождения титана находятся на территории [[Южно-Африканская Республика|ЮАР]], [[Россия|России]], [[Украина|Украины]], [[Канада|Канады]], [[Соединенные Штаты Америки|США]], [[Китай|Китая]], [[Норвегия|Норвегии]], [[Швеция|Швеции]], [[Египет|Египта]], [[Австралия|Австралии]], [[Индия|Индии]], [[Республика Корея|Южной Кореи]], [[Казахстан]]а, [[Туркменистан]]а; россыпные месторождения имеются в [[Бразилия|Бразилии]], Индии, США, [[Сьерра-Леоне]], Австралии<ref name=ХЭ/><ref>[http://www.cmmarket.ru/markets/tiworld.htm Месторождение титана] {{Wayback|url=http://www.cmmarket.ru/markets/tiworld.htm |date=20150328061728 }}.</ref>. В странах СНГ ведущее место по разведанным запасам титановых руд занимает РФ (58,5 %) и Украина (40,2 %)<ref>[http://www.mining-media.ru/ru/article/ekonomic/559-perspektivy-osvoeniya-titanovogo-syrya-v-rossii Месторождение титана] {{Wayback|url=http://www.mining-media.ru/ru/article/ekonomic/559-perspektivy-osvoeniya-titanovogo-syrya-v-rossii |date=20150221220953 }}.</ref>.
Крупнейшее месторождение в России — [[Ярегское нефтяное месторождение#Титановые руды|Ярегское]].

== Запасы и добыча ==
Основные [[руда|руды]]: [[ильменит]] (FeTiO<sub>3</sub>), [[рутил]] (TiO<sub>2</sub>), [[титанит]] (CaTiSiO<sub>5</sub>).

По данным на 2002 год, 90 % добываемого титана использовалось на производство [[Оксид титана(IV)|диоксида титана]] TiO<sub>2</sub>. Мировое производство диоксида титана составляло 4,5 млн т в год. Подтверждённые запасы диоксида титана (без России) составляют около 800 млн т. На 2006 год, по оценке Геологической службы США, в пересчёте на диоксид титана и без учёта России, запасы ильменитовых руд составляют 603—673 млн т, а рутиловых — 49,7—52,7 млн т<ref>{{Cite web |url=http://www.aricom.ru/rus/news/titan/2007/01/23/titan_264.html |title=Ильменит, рутил, титаномагнетит — 2006 г. |accessdate=2007-11-17 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20071228012556/http://www.aricom.ru/rus/news/titan/2007/01/23/titan_264.html |archivedate=2007-12-28 |deadlink=yes }}</ref>. Таким образом, при нынешних темпах добычи мировых разведанных запасов титана (без учёта России) хватит более чем на 150 лет.

Россия обладает вторыми в мире, после Китая, запасами титана. Минерально-сырьевую базу титана России составляют 20 месторождений (из них 11 коренных и 9 россыпных), достаточно равномерно рассредоточенных по территории страны. Самое крупное из разведанных месторождений (Ярегское) находится в 25 км от города [[Ухта]] (Республика Коми). Запасы месторождения оцениваются в 2 млрд т руды со средним содержанием диоксида титана около 10 %<ref>{{cite web|url=http://www.mineral.ru/Facts/russia/131/296/index.html|title=Титан|publisher=Информационно-аналитический центр «Минерал»|accessdate=2010-11-19|archive-date=2011-10-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20111007044628/http://www.mineral.ru/Facts/russia/131/296/index.html|deadlink=no}}</ref>.

Крупнейший в мире производитель титана — российская компания «[[ВСМПО-Ависма]]».

== Физические свойства ==
Титан — лёгкий серебристо-белый [[металл]]. При нормальном давлении существует в двух кристаллических модификациях: низкотемпературный {{math|α}}-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой ({{Крист|синг=6|гр=''C''6''mmc''|a=0,2953|b=|c=0,4729|alpha=|beta=|gamma=|Z=2|d=|рп=|nocat=}}) и высокотемпературный {{math|β}}-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой ({{Крист|синг=к|гр=''Im''3''m''|a=0,3269|b=|c=|alpha=|beta=|gamma=|Z=2|d=|рп=|nocat=}}), температура перехода {{math|α↔β}} 883 °C, теплота перехода {{math|Δ''H''}}=3,8 кДж/моль<ref name=ХЭ/> (87,4 кДж/кг<ref name=ФЭ/>). Большинство металлов при растворении в титане стабилизируют {{math|β}}-фазу и снижают температуру перехода {{math|α↔β}}<ref name=ХЭ/>. При давлении выше 9 ГПа и температуре выше 900 °C титан переходит в гексагональную фазу ({{math|ω}}-Ti)<ref name=ФЭ/>. Плотность {{math|α}}-Ti и {{math|β}}-Ti соответственно равна 4,505 г/см³ (при 20 °C) и 4,32 г/см³ (при 900 °C)<ref name=ХЭ/>. [[Атомная плотность]] α-титана 5,67{{e|22}} ат/см³<ref>''Стрельченко С. С., Лебедев В. В.'' Соединения ''A''<sup>3</sup>''B''<sup>5</sup>: Справочник. — М.: Металлургия, 1984. 144 с.</ref><ref>Свойства элементов: В 2 ч. Ч. 1. Физические свойства: Справочник. Под ред. Г. В. Самсонова. — М.: Металлургия, 1976. 600 с.</ref>.

Температура плавления титана при нормальном давлении равна 1670 ± 2 °C, или 1943 ± 2 К (принята в качестве одной из вторичных калибровочных точек температурной шкалы {{нп3|ITS-90|ITS-90|en|ITS-90}})<ref name=CRC90/>. Температура кипения 3287 °C<ref name=CRC90/>. При достаточно низкой температуре (-80 °C)<ref name="CRC90" /> , титан становится довольно хрупким. Молярная [[теплоёмкость]] при нормальных условиях {{math|''C<sub>p</sub>''}} {{=}} 25,060 кДж/(моль·K), что соответствует удельной теплоёмкости 0,523 кДж/(кг·K)<ref name=CRC90>{{CRC90}}</ref>. Теплота плавления 15 кДж/моль<ref name=ФЭ/>, теплота испарения 410 кДж/моль<ref name=ФЭ/>. Характеристическая [[дебаевская температура]] 430 К<ref name=ФЭ/>. Теплопроводность 21,9 Вт/(м·К) при 20 °C<ref name=ФЭ/>. [[Температурный коэффициент линейного расширения]] 9,2·10<sup>−6</sup> К<sup>−1</sup> в интервале от −120 до +860 °C<ref name=ФЭ>{{ФЭ|ссылка=http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4101.html|статья=Титан|автор=Бердоносов С. С.|т=4|с=116}}</ref>. Молярная энтропия {{math|α}}-титана {{math|''S''<sup>0</sup>}} = 30,7 кДж/(моль·К)<ref name=CRC90/>. Для титана в газовой фазе [[энтальпия]] формирования {{math|Δ''H''{{sub_sup|f|0}}}} {{=}} 473,0 кДж/моль, [[энергия Гиббса]] {{math|Δ''G''{{sub_sup|f|0}}}} {{=}} 428,4 кДж/моль, молярная энтропия {{math|''S''<sup>0</sup>}} {{=}} 180,3 кДж/(моль·К), теплоёмкость при постоянном давлении {{math|''C<sub>p</sub>''}} {{=}} 24,4 кДж/(моль·K)<ref name=CRC90/>

[[Удельное электрическое сопротивление]] при 20 °C составляет 0,58 мк[[Ом]]·м<ref name=ФЭ/> (по другим данным 0,42 мк[[Ом]]·м<ref name=ХЭ/>), при 800 °C 1,80 мкОм·м<ref name=ХЭ/>. [[Температурный коэффициент сопротивления]] 0,003 К<sup>−1</sup> в диапазоне 0—20 °C<ref name=ФЭ/>.

Пластичен, сваривается в инертной атмосфере. Прочностные характеристики мало зависят от температуры, однако сильно зависят от чистоты и предварительной обработки<ref name=ХЭ/>. Для технического титана [[твёрдость по Виккерсу]] составляет 790—800 МПа, [[модуль нормальной упругости]] 103 ГПа, [[модуль сдвига]] 39,2 ГПа<ref name=ФЭ/>. У высокочистого предварительно отожжённого в вакууме титана [[предел текучести]] 140—170 МПа, [[относительное удлинение]] 55—70 %, [[твёрдость по Бринеллю]] 175 МПа<ref name=ХЭ/>.

Имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных [[Смазочные материалы|смазок]].

При обычной температуре покрывается защитной [[Пассивация металлов|пассивирующей]] плёнкой оксида TiO<sub>2</sub>, благодаря этому [[коррозия|коррозионностоек]] в большинстве сред (кроме щелочной).

Температура перехода в [[сверхпроводимость|сверхпроводящее состояние]] 0,387 К. При температурах выше 73 К титан [[Парамагнетики|парамагнитен]]. [[Магнитная восприимчивость]] при 20 °C составляет 3,2·10<sup>−6</sup><ref name=ХЭ/>. Постоянная Холла {{math|α}}-титана равна +1,82·10<sup>−13</sup><ref name=ХЭ/>.

=== Изотопы ===
{{main|Изотопы титана}}
Известны [[изотоп]]ы титана с [[Массовое число|массовыми числами]] от 38 до 63 (количество [[протон]]ов 22, [[нейтрон]]ов от 16 до 41), и 2 [[Изомерия атомных ядер|ядерных изомера]].

Природный титан состоит из смеси пяти стабильных изотопов со следующей [[изотопная распространенность|изотопной распространенностью]]: <sup>46</sup>Ti (7,95 %), <sup>47</sup>Ti (7,75 %), <sup>48</sup>Ti (73,45 %), <sup>49</sup>Ti (5,51 %), <sup>50</sup>Ti (5,34 %).

Среди искусственных изотопов самые долгоживущие <sup>44</sup>Ti ([[период полураспада]] 60 лет) и <sup>45</sup>Ti (период полураспада 184 минуты).

== Химические свойства ==
Устойчив к [[коррозия|коррозии]] благодаря [[Оксидная плёнка|оксидной плёнке]], но при измельчении в порошок, а также в тонкой стружке или проволоке титан [[Пирофорность|пирофорен]]<ref name=ХЭ/>. Титановая пыль имеет свойство взрываться. Температура вспышки — 400 °C. Титановая стружка пожароопасна.

Титан устойчив к разбавленным растворам многих [[кислота|кислот]] и [[щелочь|щелочей]] (кроме [[Плавиковая кислота|HF]], [[Ортофосфорная кислота|H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>]] и концентрированной [[Серная кислота|H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>]]). Титан устойчив к влажному хлору и водным растворам хлора<ref name=CRC90/>.

Легко реагирует даже со слабыми кислотами в присутствии комплексообразователей, например, с плавиковой кислотой [[Плавиковая кислота|HF]] он взаимодействует благодаря образованию комплексного [[анион]]а [TiF<sub>6</sub>]<sup>2−</sup>. Титан наиболее подвержен коррозии в органических средах, так как в присутствии воды на поверхности титанового изделия образуется плотная [[Пассивация металлов|пассивная плёнка]] из оксидов и гидрида титана. Наиболее заметное повышение коррозионной стойкости титана заметно при повышении содержания воды в агрессивной среде с 0,5 до 8,0 %, что подтверждается электрохимическими исследованиями электродных потенциалов титана в растворах кислот и щелочей в смешанных водно-органических средах<ref>{{Cite web|accessdate = 2015-10-21|title = Влияние воды на процесс пассивации титана|url = http://www.chemfive.ru/news/vlijanie_vody_na_process_passivacii_titana/2015-02-26-486|publisher = www.chemfive.ru|archiveurl = https://web.archive.org/web/20160814032446/http://www.chemfive.ru/news/vlijanie_vody_na_process_passivacii_titana/2015-02-26-486|archivedate = 2016-08-14|deadlink = yes}}</ref>.

При нагревании на воздухе до 1200 °C Ti загорается ярким белым пламенем с образованием оксидных фаз переменного состава TiO<sub>x</sub>. Из растворов солей титана осаждается гидроксид TiO(OH)<sub>2</sub>·xH<sub>2</sub>O, осторожным прокаливанием которого получают оксид TiO<sub>2</sub>. Гидроксид TiO(OH)<sub>2</sub>·xH<sub>2</sub>O и диоксид TiO<sub>2</sub> [[амфотерность|амфотерны]].

TiO<sub>2</sub> взаимодействует с [[серная кислота|серной кислотой]] при длительном кипячении. При сплавлении с [[Карбонат натрия|содой]] Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> или [[Карбонат калия|поташом]] K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> оксид TiO<sub>2</sub> образует титанаты:

:: <math>\mathsf{TiO_2 + K_2CO_3 \rightarrow K_2TiO_3 + CO_2}</math>

При нагревании Ti взаимодействует с [[галоген]]ами (например, с хлором — при 550 °C<ref name=CRC90/>). [[Тетрахлорид титана]] TiCl<sub>4</sub> при обычных условиях — бесцветная жидкость, сильно дымящая на воздухе, что объясняется [[гидролиз]]ом TiCl<sub>4</sub>, содержащимися в воздухе парами воды и образованием мельчайших капелек [[хлороводород|HCl]] и [[взвесь|взвеси]] [[гидроксид титана|гидроксида титана]].

Восстановлением TiCl<sub>4</sub> [[водород]]ом, [[алюминий|алюминием]], [[кремний|кремнием]], другими сильными восстановителями, получен [[Трихлорид титана|трихлорид]] и [[Дихлорид титана|дихлорид]] титана TiCl<sub>3</sub> и TiCl<sub>2</sub> — твёрдые вещества, обладающие сильными восстановительными свойствами. Ti взаимодействует с [[бром|Br<sub>2</sub>]] и [[Иод|I<sub>2</sub>]].

С [[азот|азотом N<sub>2</sub>]] выше 400 °C титан образует [[нитрид титана|нитрид]] TiN<sub>x</sub> (x = 0,58—1,00). Титан — один из немногих элементов, которые горят в атмосфере азота<ref name=CRC90/>.

При взаимодействии титана с [[углерод]]ом образуется [[карбид титана]] TiC<sub>x</sub> (x = 0,49—1,00).

При нагревании Ti поглощает [[водород|H<sub>2</sub>]] с образованием соединения переменного состава TiH<sub>x</sub> (x = 2,00—2,98). При нагревании эти гидриды разлагаются с выделением H<sub>2</sub><ref>Современное состояние аналитической химии титана / ''Б. Н. Мелентьев, [[Пономарёв, Ардальон Николаевич|А. И. Пономарёв]]''. — Москва : [б. и.], 1959. — 27 с.; 20 см. — (Рефераты докладов на Совещании по редким и полупроводниковым элементам).</ref>.

Титан образует [[сплавы]] и [[интерметаллические соединения]] со многими металлами.

== Получение ==
[[Файл:Titan-crystal bar.JPG|thumb|Брусок кристаллического титана (чистота 99,995 %, вес 283 г, длина 14 см, диаметр 25 мм), изготовленный на заводе «[[Уралредмет]]» [[Иодидный метод|иодидным методом]] [[Ван Аркель, Антон Эдуард|ван Аркеля]] и [[Де Бур, Ян Хендрик|де Бура]].]]
Как правило, исходным материалом для производства титана и его соединений служит [[Оксид титана(IV)|диоксид титана]] со сравнительно небольшим количеством примесей. В частности, это может быть [[рутил]]овый концентрат, получаемый при обогащении титановых руд. Однако запасы рутила в мире весьма ограничены, и чаще применяют так называемый синтетический рутил или титановый [[шлак]], получаемые при переработке [[ильменит]]овых концентратов.

Для получения титанового шлака ильменитовый концентрат восстанавливают в [[Дуговая рудно-термическая печь|электродуговой печи]] ([[ильменитовый концентрат]] + [[уголь-антрацит]]), при этом железо отделяется в металлическую фазу ([[чугун]]), а невосстановленные оксиды титана и примесей образуют шлаковую фазу. Богатый шлак перерабатывают хлоридным или сернокислотным способом.

Концентрат титановых руд подвергают сернокислотной или пирометаллургической переработке. Продукт сернокислотной обработки — порошок диоксида титана TiO<sub>2</sub>. Пирометаллургическим методом руду спекают с [[Каменноугольный кокс|коксом]] и обрабатывают [[хлор]]ом, получая пары [[Тетрахлорид титана|тетрахлорида титана]] TiCl<sub>4</sub>:
:: <math>\mathsf{TiO_2 + 2C + 2Cl_2 \rightarrow TiCl_4 + 2CO}</math>

Образующиеся пары TiCl<sub>4</sub> при 850 °C [[магниетермия|восстанавливают]] [[Магний|магнием]]:
:: <math>\mathsf{TiCl_4 + 2Mg \rightarrow 2MgCl_2 + Ti}</math>

Кроме этого, в настоящее время начинает получать популярность так называемый процесс FFC Cambridge, названный по именам его разработчиков Дерека Фрэя, Тома Фартинга и Джорджа Чена из [[Кембриджский университет|Кембриджского университета]], где он был создан. Этот электрохимический процесс позволяет осуществлять прямое непрерывное восстановление титана из оксида в расплаве смеси [[Хлорид кальция|хлорида кальция]] и [[Оксид кальция|негашёной извести]] (оксида кальция). В этом процессе используется электролитическая ванна, наполненная смесью хлорида кальция и извести, с графитовым расходуемым (либо нейтральным) анодом и катодом, изготовленным из подлежащего восстановлению оксида. При пропускании через ванну тока температура быстро достигает ~1000—1100 °C, и расплав оксида кальция разлагается на аноде на [[кислород]] и металлический [[кальций]]:

:: <math>\mathsf{2CaO \rightarrow 2Ca + O_2}</math>

Полученный кислород окисляет анод (в случае использования графита), а кальций мигрирует в расплаве к катоду, где и восстанавливает титан из его оксида:

:: <math>\mathsf{O_2 + C \rightarrow CO_2}</math>
:: <math>\mathsf{TiO_2 + 2Ca \rightarrow Ti + 2CaO}</math>

Образующийся оксид кальция вновь диссоциирует на кислород и металлический кальций, и процесс повторяется вплоть до полного преобразования катода в титановую губку либо исчерпания оксида кальция. Хлорид кальция в данном процессе используется как электролит для придания электропроводности расплаву и подвижности активным ионам кальция и кислорода. При использовании инертного анода (например, [[Диоксид олова|диоксида олова]]), вместо углекислого газа на аноде выделяется молекулярный кислород, что меньше загрязняет окружающую среду, однако процесс в таком случае становится менее стабильным, и, кроме того, в некоторых условиях более энергетически выгодным становится разложение хлорида, а не оксида кальция, что приводит к высвобождению молекулярного [[хлор]]а.

Полученную [[Титановая губка|титановую «губку»]] переплавляют и очищают. Рафинируют титан иодидным способом или [[электролиз]]ом, выделяя Ti из TiCl<sub>4</sub>. Для получения титановых слитков применяют дуговую, электронно-лучевую или плазменную переработку.

== Применение ==
{{нет источников в разделе|дата=2012-12-07}}

=== В чистом виде и в виде сплавов ===
{{Основная статья|Сплавы титана}}
[[Файл:Ti covered watches.jpg|thumb|right|200px|{{center|Часы из титанового сплава}}]]
[[Файл:F15 bulkhead before-after pressing.jpg|thumb|500px|Заготовка титанового [[шпангоут]]а истребителя [[McDonnell Douglas F-15 Eagle|F-15]] до и после прессования на штамповочном прессе компании [[Alcoa]] усилием 45 тыс. тонн, май 1985]]
Использование металлического титана во многих отраслях промышленности обусловлено тем, что его прочность примерно равна прочности стали при том, что он на 45 % легче. Титан на 60 % тяжелее алюминия, но прочность его примерно вдвое больше.<ref name=CRC90/>.

* Титан в виде [[Сплавы титана|сплавов]] является важнейшим конструкционным материалом в авиа- и ракетостроении, в кораблестроении.<ref>{{Книга|ссылка=https://rostov.bvb-alyans.ru/media/other/bolshina_vysokie_tekhnologii_v_metallurgii.pdf|автор=Большина Е. П.|заглавие=Высокие технологии в металлургии. Производство цветных металлов|год=2008|место=Новотроицк|издательство=НФ МИСиС|страницы=67|страниц=68|isbn=73}}</ref>
* Металл применяется в химической промышленности ([[Химический реактор|реакторы]], [[трубопровод]]ы, [[насос]]ы, [[трубопроводная арматура]]), военной промышленности (бронежилеты, броня и противопожарные перегородки в авиации, корпуса подводных лодок), промышленных процессах (опреснительных установках, процессах целлюлозы и бумаги), автомобильной промышленности, сельскохозяйственной промышленности, пищевой промышленности, спортивных товарах, ювелирных изделиях, мобильных телефонах, лёгких сплавах и т. д.
* Титан является физиологически инертным<ref name=CRC90/>, благодаря чему применяется в медицине (протезы, [[остеопротез]]ы, [[Зубной имплантат|зубные имплантаты]]), в стоматологических и эндодонтических инструментах, украшениях для [[пирсинг]]а.
* Титановое литьё выполняют в [[вакуум]]ных печах в графитовые формы. Также используется вакуумное литьё по выплавляемым моделям. Из-за технологических трудностей в художественном литье используется ограниченно. Первой в мировой практике монументальной литой скульптурой из титана является [[Памятник Гагарину на Ленинском проспекте|памятник Юрию Гагарину]] на [[Площадь Гагарина (Москва)|площади]] его имени в Москве<ref>{{Cite web |url=http://www.uzcm.ru/spravka/tech/drevnost/5.php |title=Искусство литья в XX веке |access-date=2010-11-18 |archive-date=2012-05-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120505190257/http://www.uzcm.ru/spravka/tech/drevnost/5.php |deadlink=no }}</ref>.
* Титан является [[Легирование (металлургия)|легирующей]] добавкой во многих легированных [[сталь|сталях]] и большинстве спецсплавов, например, рельсы и оси вагонных колес могут делаться из сплавов: К76Т, М76Т, Э76Т {{каких}}.
* [[Нитинол]] (никель-титан) — сплав, обладающий памятью формы, применяемый в медицине и технике.
* [[Алюминиды]] титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными, что, в свою очередь, определило их использование в авиации и автомобилестроении в качестве конструкционных материалов.
* Титан является одним из наиболее распространённых [[Геттер (газопоглотитель)|геттерных материалов]], используемых в [[Методы создания высокого вакуума|высоковакуумных насосах]].

Существует множество [[Сплавы титана|титановых сплавов]] с различными металлами. Легирующие элементы разделяют на три группы, в зависимости от их влияния на температуру полиморфного превращения: на бета-стабилизаторы, альфа-стабилизаторы и нейтральные упрочнители. Первые понижают температуру превращения, вторые повышают, третьи не влияют на неё, но приводят к растворному упрочнению матрицы. Примеры альфа-стабилизаторов: [[алюминий]], [[кислород]], [[углерод]], [[азот]]. Бета-стабилизаторы: [[молибден]], ванадий, [[железо]], [[хром]], [[никель]]. Нейтральные упрочнители: цирконий, олово, кремний. Бета-стабилизаторы, в свою очередь, делятся на бета-изоморфные и бета-эвтектоидообразующие.

Самым распространённым титановым сплавом является сплав [[Ti-6Al-4V]] (в российской классификации — ВТ6), содержащий около 6 % алюминия и около 4 % [[Ванадий|ванадия]]. По соотношению кристаллических фаз он классифицируется как {{math|(α+β)}}-сплав. На его производство приходится до 50 % производимого титана<ref name=ХЭ/>.

[[Ферротитан]] (сплав титана с железом, содержащий 18—25 % титана) используют в [[чёрная металлургия|чёрной металлургии]] для раскисления стали и удаления растворённых в ней нежелательных примесей (сера, азот, кислород)<ref name=ХЭ/>.

В 1980-х годах около 60—65 % производимого в мире титана использовалось в строительстве летательных аппаратов и ракет, 15 % — в химическом машиностроении, 10 % — в энергетике, 8 % — в строительстве судов и для опреснителей воды<ref name=ХЭ/>.
{{clear}}

=== В виде соединений ===
* Белый [[диоксид титана]] (TiO<sub>2</sub>) используется в [[краска]]х (например, титановые белила), а также при производстве бумаги и пластика. Применяется в фотокаталитических устройствах очистки воздуха. Пищевая добавка [[E171]].
* [[Титанорганические соединения]] (например, [[тетрабутоксититан]]) применяются в качестве [[катализатор]]а и [[отвердитель|отвердителя]] в химической и лакокрасочной промышленности.
* Неорганические соединения титана применяются в химической электронной, стекловолоконной промышленности в качестве добавки или покрытий.
* [[Карбид титана]], [[диборид титана]], [[карбонитрид титана]] — важные компоненты сверхтвёрдых материалов для обработки металлов.
* [[Нитрид титана]] применяется для покрытия инструментов, куполов церквей и при производстве бижутерии, так как является износостойким и жаропрочным, имеет цвет похожий на золото.
* [[Титанат бария]] BaTiO<sub>3</sub>, [[титанат свинца]] PbTiO<sub>3</sub> и ряд других титанатов — [[сегнетоэлектрик]]и.
* [[Тетрахлорид титана]] используется для иридизации стекла и для создания дымовых завес<ref name=CRC90/>.

=== Анализ рынков потребления ===
В [[2005 год]]у компания «Titanium Corporation» опубликовала следующую оценку потребления титана в мире:
* 60 % — краска;
* 20 % — пластик;
* 13 % — бумага;
* 7 % — машиностроение.

=== Цены ===
Цена титана составляет 5,9-6,0 $ за килограмм, в зависимости от чистоты<ref>{{Cite web |url=http://www.vsmpo.ru/ru/news/182/Na_mirovom_rinke_titana_za_poslednie_dva_mesjaca_ceni_stabilizirovalis_obzor |title=На мировом рынке титана за последние два месяца цены стабилизировались (обзор)<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2015-05-02 |archive-date=2015-09-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150911201815/http://www.vsmpo.ru/ru/news/182/Na_mirovom_rinke_titana_za_poslednie_dva_mesjaca_ceni_stabilizirovalis_obzor |deadlink=no }}</ref>.

Чистота и марка чернового титана ([[Титановая губка|титановой губки]]) обычно определяется по его твёрдости, которая зависит от содержания примесей.

== Физиологическое действие ==
{{заготовка раздела}}
Титан считается физиологически инертным, благодаря чему применяется в [[Протезирование|протезировании]] как металл, непосредственно контактирующий с тканями организма. Однако титановая пыль может быть [[Канцерогенное вещество|канцерогенной]]<ref name=CRC90/>. Как было сказано выше, титан применяется также в стоматологии. Отличительная черта применения титана заключается не только в прочности, но и [[Остеоинтеграция|способности самого металла сращиваться с костью]], что даёт возможность обеспечить квазимонолитность основы зуба.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
{{Навигация
| Тема = Титан
| Викицитатник = Титан (элемент)
| Викитека = ЭСБЕ/Титан
| Викисловарь  = титан
| Викиновости  = 
| Викисклад = Category:Titanium}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Ti/key.html Титан на Webelements]
* [http://n-t.ru/ri/ps/pb022.htm Титан в Популярной библиотеке химических элементов]
* [http://www.titanmet.ru/ Титан и его сплавы]

{{ВС}}
{{Периодическая система элементов}}
{{Ряд Активности Металлов}}
{{Соединения титана}}

[[Категория:Металлы]]
[[Категория:Титан (элемент)|*]]
[[Категория:Переходные металлы]]
[[Категория:Лёгкие металлы]]
[[Категория:Сверхпроводники]]
{{Навигационная таблица/Портал/Русская Википедия}}
[[Категория:Русская Википедия]]
[[Категория:Википедия]]
[[Категория:Статья из Википедии]]
[[Категория:Статья из Русской Википедии]]