Плотность титана
Плотность титана и другие его физические свойства
Рис. 1. Титан. Внешний вид.
Основные константы титана приведены в таблице ниже.
Таблица 1. Физические свойства и плотность титана.
Плотность, г/см3 |
4,54 |
Температура плавления, oС |
1667 |
Температура кипения, oС |
3385 |
Тип кристаллической решетки |
гексагональная |
Титан имеет гексагональную плотноупакованную структуру, которая при высоких температурах трансформируется в кубическую объемно-центрированную.
Распространенность титана в природе
По распространенности в земной коре титан занимает девятое место среди всех химических элементов. Его содержание в ней составляет 0,63% (масс.). Титан встречается в природе исключительно в виде соединений. Из минералов титана наибольшее значение имеют рутил TiO2, ильменит FeTiO3, перовскит CaTiO3.
Краткая характеристика химических свойств и плотность титана
При обычной температуре титан в компактном виде (т.е. в форме слитков, толстой проволоки и т.д.) на воздухе коррозионно устойчив. Например, он в противоположность сплавам на основе железа не ржавеет даже в морской воде. Это объясняется образованием на поверхности тонкой, но сплошной и плотной защитной пленки оксида. При нагревании пленка разрушается, и активность титана заметно возрастает. Так, в атмосфере кислорода компактный титан загорается лишь при температуре белого каления (1000oС), превращаясь в порошок оксида TiO2. Реакции с азотом и водородом протекают примерно при тех же температурах, но гораздо медленнее, при этом образуются нитрид TiN и гидрид TiH4 титана.
Ti + O2 = TiO2;
2Ti + N2 = 2TiN;
Ti + 2H2 = TiH4.
Площадь поверхности титана существенно влияет на скорость реакций окисления: тонкие стружки титана вспыхивают при внесении в пламя, а очень мелкие порошки пирофорны – на воздухе самовоспламеняются.
Реакция с галогенами начинается при слабом нагревании и, как правило, сопровождается выделением значительного количества теплоты, при этом всегда образуются тетрагалогенидытитна. Лишь в взаимодействие с йодом требует более высоких (200oС) температур.
Ti + 2Cl2 = TiCl4;
Ti + 2Br2 = TiBr4.
Примеры решения задач
Задание | Определите плотность по водороду смеси гелия и кислорода объемами 300 дм3 и 100 дм3 соответственно. |
Решение | Найдем объемные доли веществ в смеси:
j = Vgas / Vmixture_gas; j (O2) = V(O2) / Vmixture_gas; j (O2) = 100 / (300 + 100) = 100 / 400 = 0,25. j (He) = V(He) / Vmixture_gas; j (He) = 300 / (300 + 100) = 300 / 400 = 0,75. Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси: Mrconditional (mixture) = j (O2) ×Mr(O2) + j (He) ×Mr(He); Mrconditional (mixture) = 0,25× 32 + 0,75×20 = 8 + 15 = 23. Найдем относительную плотность смеси по кислороду: DH2(mixture) = Mrconditional (mixture) / Mr(O2); DH2(mixture) = 23 / 2 = 11,5. |
Ответ | Относительная плотность по водороду смеси, состоящей из гелия и кислорода равна 11,5. |
Задание | Определите плотность по водороду газовой смеси, в которой массовая доля диоксида серы составляет 60%, а диоксида углерода – 40%. |
Решение | Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси:
Mrconditional (mixture) = j (SO2) ×Mr(SO2) + j (CO2) ×Mr(CO2); Mrconditional (mixture) = 0,6 × 64 + 0,4 × 44 = 38,4 + 17,6 = 56. Найдем относительную плотность смеси по водороду: DH2(mixture) = Mrconditional (mixture) / Mr(H2); DH2(mixture) = 56 / 2 = 28. |
Ответ | Относительная плотность по водороду смеси, состоящей из диоксида серы и диоксида углерода равна 28. |