第二十章过渡金属（Ⅰ）第二十章过渡金属（Ⅰ）§20—1概述一、什么是过渡金属：不同书本有不同的分法具有部分充填d或f亚层电子的元素：ⅢB……Ⅷ8列元素据此人们常将Cu族也纳入过渡金属元素，因为：Cu2+d9Aud8也有书上把Zn族也归入，因此，过渡元素性质非常丰富，有最高熔点的W，最大硬度的Cr，也有常温液态的Hg，还要延展性最好的Au，导电性最好的Ag等。1谢谢观赏2019-6-7按定义，还包括La系元素和Ac系元素。IIIB族的六、七周期一般叫做内过渡元素，常单独讲解。且因为Sc、Y（ⅢB族）的性质与La系元素相似，十七个元素一并称作稀土元素。Ac系元素有锕、钍、镤、铀等15个元素，均为放射性元素；内容自学。本章过渡（Ⅰ）主要介绍：Ti，V，Cr，Mo，W，Mn；以及各同族的Zr、Hf、Nb、Ta等2谢谢观赏2019-6-7§20§20——22TiTi副族副族TiZrHf价电子结构(n-1)d2ns2,最稳定价态是+4钛的含量（0.63%）在地球中十分丰富。过渡金属中含量仅次于Fe；总数第十位。主要有TiO2，钛铁矿FeTiO3，CaTiO3矿等。但钛的应用较晚。首先它纯度不高时，表现为脆性。最主要是Ti的冶炼十分困难。在高温下，Ti的反应性强，尤其对氧的结合力强，能从其他的氧化物中抢过氧。比Si、B等更加亲氧。3谢谢观赏2019-6-7然而，Ti的性能非常优秀，强度大，比重轻，耐腐蚀。硬度与钢铁差不多，但比重小一半d=4.43g/cm3,稍比Al大，但强度（硬度）是Al的2倍。这对航空业的材料是最好的选择。在宇宙火箭和导弹中，就大量用Ti代替钢。另外，Ti粉可用做燃料，能放出大量热，是火箭的好燃料。所以，Ti被誉为宇宙金属、空间金属。产品中70%用于飞机、火箭、导弹…。所以人们是这样描述的：人类对金属的应用，如果把Cu当作第一代，Fe第二代，Al第三代，则，Ti就是超越了前辈的第四代金属。4谢谢观赏2019-6-7一、单质性质一、单质性质常温下，Ti不与无机酸反应，即使是王水也不能溶解。有人做过实验，把一块Ti沉到海底，经5年后取上来观察，一点没有生锈，依旧亮闪闪的。这个用于轮船，潜艇就非常有利。化工机械中某些部件耐酸碱。除此之外，Ti没有磁性。这点对于避免鱼雷攻击非常有效。同时，它的强度大，Ti潜艇可在深达4500m的深海中航行。Ti还可以作为一种形状记忆合金。5谢谢观赏2019-6-7ATiF62－－1.19TiTiO2+-0.1Ti3+-0.37Ti2+-1.63TiZr4+_____-1.53_____ZrHf4+_____-1.70_____Hf从A来看，Ti的还原性非常强，与Al相近，但为何惰性？因为，Ti表面有一层致密的、钝性的氧化物保护膜。但在热条件下：6谢谢观赏2019-6-7Ti+HCl→TiCl3+H2（加热条件下）Ti+HNO3→H2TiO3↓+NO（加热条件下）与碱不反应，与HF易反应：Ti+6HF→TiF62-+2H2+2H+高温下，能直接与许多非金属形成很稳定、很硬、很难熔的TiN，TiC，TiB，TiB2，或与许多金属形成金属间化合物。其中在1800~2000℃下发生反应：Ti+C→TiC（黑色）。TiC熔点3100℃，硬度高，是目前效率最高的切削加工钢材的刀具材料。r-TiAl，金属间合物，高硬度比，耐高温，抗氧化性，抗形变性，极具潜力的航空材料。7谢谢观赏2019-6-7TiTi的冶炼的冶炼非常困难，因为高温下，Ti非常活泼，能与N2，O2，C等形成非常稳定的化合物。因此，在冶炼时，空气和水是严格禁止接近的，甚至冶金常用的Al2O3坩埚也禁用，因为它可从中夺取氧。今利用Mg与TlCl4在惰气中来提取Ti（显然不能用C还原）：TiCl4（g）+2Mg→Ti（海绵状）+2MgCl2（用Ar做保护剂，在约1070k下反应）海绵状的Ti，熔铸成钛锭，还得用高技巧的“水冷钢坩埚”电炉制备。Ti还因其与许多元素结合力强，用于冶炼其他金属，纯化过程可加少量Ti，使它夺O等杂质，浮在面上，形成炉渣。钢城“攀枝花”，钛铁矿的综合利用……8谢谢观赏2019-6-7二、钛的重要化合物二、钛的重要化合物1．TiO2自然界存在，晶体有三种晶型，其中金红石型最重要（四方晶系）。“红宝石”含微量Fe等元素显色。人工制造的TiO2粉，“钛白粉”，化工原料，最白的颜料。白度是ZnS+BaSO4白的5倍，1g可使450cm2涂得雪白。生产钛白：法一：TiCl4+O2（干燥）→TiO2+2Cl2（在约1000K下反应）法二：FeTiO2+2H2SO4(>80%)→TiOSO4+FeSO4+2H2O(约在70~80℃下反应)TiOSO4+2...
