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化学元素 · リファレンス

22Ti

チタン

チタンは原子番号22、元素記号Tiの元素です。周期表では第4周期・第4族・dブロックに位置し、室温での基準状態は固体です。電子配置は[Ar] 3d2 4s2です。

原子番号22

標準原子量47.867(1)

族4

周期4

ブロックd

電子配置[Ar] 3d2 4s2

電子構造

化学的性質を決めるもの

遷移金属ではd電子と外側のs電子が化学結合に関与し、複数の酸化状態や錯体をとりやすくなります。

チタンの電子配置は[Ar] 3d2 4s2です。酸化状態、配位子、結晶構造の違いが、色、磁性、触媒作用、機械的性質などに反映されます。

化学形

化合物・イオン・材料

酸化物、ハロゲン化物、硫化物、配位錯体、合金など多様な形で利用・研究されます。酸化状態や結晶構造の小さな違いが性質を大きく変えることがあります。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は固体です。掲載している密度は4.506 g/cm³です。融点は1 943 K (1 670 °C)です。沸点は3 560 K (3 287 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

チタンはどこにあり、何に使われるか

チタンは化合物、鉱物、合金、または人工的に得られる材料の中で見られます。代表的な用途には「航空宇宙」「インプラント」「顔料」などがあります。実際に利用される形は、元素単体とは限らず、特定の化合物・合金・同位体である場合があります。

具体例

実際の用途

航空宇宙

チタンは航空宇宙に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

インプラント

チタンはインプラントに関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

顔料

チタンは顔料に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

チタンは第4周期・第4族・dブロックにあります。周辺にはスカンジウム、バナジウム、イットリウム、ジルコニウムなどが位置し、横・縦に比較すると原子半径、イオン化エネルギー、電気陰性度、結合傾向の周期的変化が見えてきます。

基礎データ

物理・原子データ

分類遷移金属

室温での状態固体

電子殻2 · 8 · 10 · 2

密度4.506 g/cm³

融点1 943 K (1 670 °C)

沸点3 560 K (3 287 °C)

ポーリング電気陰性度1.54

第一イオン化エネルギー658.8 kJ/mol

電子親和力7.289 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

チタンの発見はWilliam Gregorと関連付けられています。ただし、元素の認識、純粋な試料の単離、現在の原子番号による定義は、必ずしも同じ時期に成立したわけではありません。

同位体

同位体組成と原子量

チタンの標準原子量は47.867(1)です。これは特定の一個の原子の質量ではなく、天然試料に含まれる同位体の存在比を反映した値です。

チタンには少なくとも一つの安定同位体があります。同位体は陽子数が同じため同じ元素ですが、中性子数が異なるので原子質量が変わります。

安全性

取り扱いと曝露

チタンの安全性は、元素単体か化合物か、量、濃度、曝露経路によって大きく変わります。元素名だけで危険性を判断せず、実際に扱う物質の安全データを確認する必要があります。