【元素世界】之钛钒铬

roseforgreat 2016-08-23

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创意化学

一个有情怀的社团

钛

拉丁文：Titanium

元素符号：Ti

发现者：William Gregor/M.H,Klaproth

命名者：M.H,Klaproth

常温下存在形态：固态

熔点：1667℃

沸点：3285℃

钛在地壳岩石中的含量达0.63%，是相当丰富的元素，在所有元素中排第九位。但工业生产金属Ti也是在20世纪中期才大规模展开，原因在于钛元素化合物虽然存在广泛，但是较为分散，难以制得纯金属。常见矿石有钛铁矿和金红石。但是从还原此类矿石制备Ti单质存在很大的问题，用廉价的焦炭还原会形成碳化物，降低纯度。

然而，Ti单质的性能实在太好，它的密度非常低，大约仅为钢铁的57%，并且有很好的机械强度。耐腐蚀性强，室温下，由于表面致密氧化膜的存在，几乎不受酸腐蚀，甚至不溶于热的碱液。所以大家都致力于去优化钛的置备方法。

目前工业制备Ti单质的方法仍采用镁热法或钠热法。即：先将钛铁矿（FeTiO3）或金红石（TiO2）与焦炭、氯气共热，制得TiCl4，再将TiCl4用Mg或Na单质还原得到粗钛。将粗钛与碘单质加热反应，再将得到的TiI4分解，可以富集纯净的Ti单质。

天然TiO2 金红石和它的晶胞

钛的用途超多的

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经过化学处理的纯净TiO2是一种雪白的粉末，俗称钛白。钛白作为颜料，性能全面优于铅白。钛白也常用作白色橡胶、高级纸张填充剂以及合成纤维的消光剂。它是世界上最白的物质。由于这种优秀的性质，TiO2的世界年产量飞速提高。1925年年产5000吨，到了1980年上升到3000000吨。

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六水合钛（III）离子水溶液呈紫红色，促使了晶体场理论的迅速发展

钛的化合物如钛酸钡（BaTiO3）是重要的压电陶瓷材料；四氯化钛（TiCl4）在军事上作为烟雾剂使用。

可以说，钛是整个二十世纪的“明星元素”，它的各种优良性能，延续到今天。

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钛具有“亲生物”性。在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应。因此被广泛用于制医疗器械，制作人造关节、骨骼等。当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时，这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。钛在人体中分布广泛，正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg，其作用尚不清楚。但钛能刺激吞噬细胞，使免疫力增强这一作用已被证实。

元素符号：V

发现者：A.M.delRio /N.G.Sefestron

命名者： N.G.Sefestron

常温下形态：固态

熔点：1915℃

沸点：3350℃

钒

拉丁文：Vanadium

工业制备与用途

钒单质在地壳中含量较丰富，分布也很广泛。钒单质与Ti相似，常温下表面形成致密的氧化膜，不易反应，因此在室温下有很高的化学稳定性，也比较耐腐蚀。工业上通过将磨碎的钒矿石与NaCl或Na2CO3在高温下焙烧，生成偏钒酸钠（NaVO3），用水浸出后加入硫酸至pH＝2－3，析出红色的多钒酸盐。熔化之后得到V2O5，再还原得到金属钒。

钒有“金属维生素”之称，也被称为“现代工业的味精”。将钒掺入钢铁中，可以和钢中的碳结合生成V4C3，在钢铁中以小颗粒形式分散，从而大大提高钢的抗磨能力与高温时的强度。含有V的钢普遍用于制造弹簧和高速刀具。

钒化合物在工业上用途并不广泛，但近年钒电池的出现使钒能够在化学工业中占据相当重要的一席地位。

1、电池发生反应的场所与存放电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。

2、可通过更换或添加充电状态的电解液实现“瞬间充电”的目的。

3、可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。

多彩化合物

钒是以神话中的美丽女神Vanadis的名字来命名的，原因在于钒的化合物五颜六色。