有一种金属特别的神奇
他可以任意弯曲形状
但是加热后就会恢复原来的模样
就像是有记忆一样
接下来给大家看一段小视频
那么这种金属是什么呢
这种金属就是钛
钛合金具有强度高而密度小的性能
机械性能好
韧性和抗蚀性能都很好
比重 强度和使用温度介于铝和钢之间
但比铝 钢强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能
并且与人体骨骼很接近
对人体组织具有良好的生物相容性
无毒副作用
被应用于医疗
化工
航天行业
由于钛的这些优良的性质
预计钛将成为继铁铝之后广泛应用的第三金属
那么我们来更加深入的来了解一下吧
首先我们来了解一下物理性质
钛 银白色
强度接近钢铁
兼有铝铁的优点
既轻强度又高
在我们课程的开始
我们看到的金属具有记忆性
是钛镍合金
这种金属在高温时塑性
当恢复到常温时
再将他任意折成其他形状
再通过高温加热的手段
便可以再次恢复到原来的形状
了解了物理性质
接下来我们就要学习一下化学性质
观察钛金属的电对的电动势
我们不难发现
钛的金属是十分活泼的
但是为什么在之前我们介绍他的用途时却说他既能抗腐蚀
性质又稳定呢
那是因为
钛的表面形成了一层致密的氧化物薄膜
这层薄膜是致密的 钝性的 能自行修补裂缝的
也是因为有了这层薄膜的存在
才使得金属钛在常温或者是超低温状态下稳定的存在
甚至是变成了一种钝化类金属
抛开了这层氧化物
钛的本身是十分的活泼的
他可以与非金属在高温条件下直接反应生成对应的化合物
和不同的非金属反应时
所需要的条件也不尽相同
和氧气在红热的条件下就可以反应
和氮气要在点燃的条件下反应
和氯气则需在300℃的加热条件下进行反应
根据金属的性质
钛还可以跟酸进行反应
但钛有一点是比较特殊的
他不与稀酸进行反应
与盐酸
硫酸都是浓溶液进行反应
且生成的就是对应的盐和氢气
但不是都与浓酸反应
和硝酸进行反应时
会生成偏钛酸
和氟化氢反应时会生成六氟化钛离子
那么了解了他的物理化学性质
我们还要知道
他应该是怎么制备出来的
钛在地壳中
大多数是以化合物的形式来存在的
想要制备它是一个复杂的过程
首先用钛酸亚铁和硫酸反应生成硫酸氧钛
在进行一步硫酸氧钛的水解
生成偏钛酸
偏钛酸进行加热
生成了二氧化钛
二氧化钛在与碳进行反应上的耦合
便得到了四氯化钛
四氯化钛再和镁在800℃条件下
置换出了金属钛单质
这时我们才成功的制备出了钛单质
那同学们有没有对其中一步感觉到熟悉呢
倒数第二步
我们提到了反应的耦合
我们来复习一下反应的耦合
反应的耦合涉及到吉布斯自由能
吉布斯告诉我们
吉布斯自由能为负值时
这个反应偏向于自发进行
反之则不自发
吉布斯又告诉我们
吉布斯自由能是有加和性的
如果反应一是反应2.3的总反应
那么他们的吉布斯自由能的和也是他们总反应的吉布斯自由能
二氧化钛如果直接去跟氯气去反应
那么吉布斯自由能是一个较大的正值
则这个反应是难于自发的
而碳的燃烧反应
吉布斯自由能却是一个较小的负值
两者反应的加和也是一个负值
那么两个反应便会互帮互助
结合在一起去反应
这就是我们学过的反应的耦合
这个反应有着相同原理的还有二氧化硅的耦合
三氧化二硼的耦合
钛的应用还在不断的探索与扩展
这个第三金属还在不断地发挥着他的光和热
希望这个金属可以带给我们人类更多的发展
也希望能给我们的生活带来帮助
本堂课就到这里了
感谢同学们的观看