Nguyên tố hóa học · trang tham khảo

22Ti

Titan

Titan là nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 22, ký hiệu Ti. Nó nằm ở chu kỳ 4, nhóm 4, khối d. Ở nhiệt độ phòng, trạng thái tham chiếu là rắn; cấu hình electron là [Ar] 3d2 4s2.

Số hiệu nguyên tử22

Nguyên tử khối chuẩn47.867(1)

Nhóm4

Chu kỳ4

Khốid

Cấu hình electron[Ar] 3d2 4s2

Cấu trúc electron

Yếu tố nào chi phối hóa học của nguyên tố

Phân lớp d tham gia trực tiếp vào hóa học của Titan. Ở kim loại chuyển tiếp, các electron có mức năng lượng gần nhau có thể cùng tham gia liên kết, vì vậy thường xuất hiện nhiều trạng thái oxi hóa, phức chất phối trí và hoạt tính xúc tác.

Cấu hình electron [Ar] 3d2 4s2 cần được đọc cùng trạng thái oxi hóa của hợp chất. Khi electron bị lấy đi hoặc được sắp xếp lại, mức chiếm chỗ của orbital d có thể thay đổi, kéo theo thay đổi về màu sắc, từ tính, kiểu liên kết và độ phản ứng.

Các dạng hóa học

Hợp chất, ion và vật liệu

Những dạng hóa học quan trọng của Titan gồm kim loại và hợp kim, oxide, halide và phức chất phối trí. Electron s và d có năng lượng gần nhau nên nhiều trạng thái oxi hóa có thể tồn tại; phối tử quanh ion kim loại có thể làm thay đổi mạnh màu sắc, từ tính và độ phản ứng.

Tính chất vật lý

Trạng thái và chuyển pha

Trạng thái tham chiếu ở nhiệt độ phòng là rắn. Mật độ được liệt kê là 4.506 g/cm³. Điểm nóng chảy là 1 943 K (1 670 °C). Điểm sôi là 3 560 K (3 287 °C). Áp suất, độ tinh khiết, cấu trúc tinh thể hoặc dạng thù hình có thể làm thay đổi các giá trị vật lý đo được.

Sự hiện diện và ứng dụng

Titan được gặp và sử dụng ở đâu

Trong thực tế, Titan thường được gặp trong các ứng dụng liên quan đến hàng không vũ trụ, vật liệu cấy ghép và sắc tố. Tùy trường hợp, tính chất được khai thác có thể thuộc về nguyên tố tinh khiết, một hợp chất, hợp kim hoặc một đồng vị cụ thể.

Trong thực tế

Ví dụ về các ứng dụng thực tế

Hàng không vũ trụ

Titan được dùng khi cần khối lượng thấp, độ bền cao, khả năng chịu nhiệt hoặc những tính chất điện–quang chuyên biệt.

Vật liệu cấy ghép

Titan được dùng trong vật liệu y sinh nhờ khả năng chống ăn mòn, độ bền và tính tương thích sinh học tốt.

Sắc tố

Các hợp chất của Titan tạo màu hoặc tính chất quang học ổn định trong sơn, gốm, nhựa hoặc thủy tinh.

Vị trí tuần hoàn

Các nguyên tố lân cận cho biết điều gì

Titan nằm ở chu kỳ 4, nhóm 4. Trong vùng lân cận hiển thị ở đây có Scandi, Vanadi, Ytri, Zirconi và Niobi. Những vị trí này cho phép so sánh trực tiếp kích thước nguyên tử, năng lượng ion hóa, trạng thái oxi hóa và xu hướng liên kết với các nguyên tố gần nhau trong bảng tuần hoàn.

Dữ liệu tham khảo

Tính chất vật lý và nguyên tử

Phân loạikim loại chuyển tiếp

Trạng thái ở nhiệt độ phòngrắn

Các lớp electron2 · 8 · 10 · 2

Mật độ4.506 g/cm³

Điểm nóng chảy1 943 K (1 670 °C)

Điểm sôi3 560 K (3 287 °C)

Độ âm điện Pauling1.54

Năng lượng ion hóa thứ nhất658.8 kJ/mol

Ái lực electron7.289 kJ/mol

Các giá trị mô tả nguyên tố hoặc nguyên tử trung hòa khi thích hợp. Dữ liệu vật lý có thể phụ thuộc vào dạng thù hình, áp suất và điều kiện đo.

Lịch sử

Phát hiện và nhận diện

Việc phát hiện Titan gắn với William Gregor. Việc nhận ra một nguyên tố mới, tách được mẫu đủ tinh khiết và gán số hiệu nguyên tử hiện đại không nhất thiết diễn ra cùng một thời điểm, nên lịch sử phát hiện cần được đọc theo từng mốc.

Đồng vị và nguyên tử khối

Thành phần đồng vị làm thay đổi các con số như thế nào

Nguyên tử khối chuẩn là 47.867(1). Giá trị này phản ánh thành phần đồng vị của vật chất tự nhiên trên Trái Đất, không phải khối lượng của một nguyên tử riêng lẻ.

Titan có ít nhất một đồng vị bền. Các đồng vị có cùng số proton nên vẫn là cùng một nguyên tố, nhưng khác số neutron và vì vậy khác khối lượng nguyên tử.

An toàn

Xử lý và phơi nhiễm

Nguy cơ liên quan đến Titan phụ thuộc vào dạng hóa học, liều lượng và đường phơi nhiễm. Nguyên tố tinh khiết, ion và các hợp chất của nó có thể có tác động sinh học và môi trường rất khác nhau, vì vậy cần kiểm tra dữ liệu an toàn của chất thực tế được sử dụng.