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原子结构
钛位于元素周期表中 Ⅳ B 族，原子序数为 22 ，原子核由 22
个质子和 20-32 个中子组成，核外电子结构排列为
1S22S22P63S23D24S2 。原子核半径 5x10 -13 厘米 。
物理性质
钛的密度为 4.506 -4.516 克 / 立方厘米（ 20 ℃
），熔点 1668 ± 4 ℃ ，熔化潜热 3.7-5.0 千卡 /
克原子，沸点 3260 ± 20 ℃ ，汽化潜热 102.5-112.5 千卡
/ 克原子，临界温度 4350 ℃ ，临界压力 1130
大气压。钛的导热性和导电性能较差，近似或略低于不锈钢，钛具有超导性，纯钛的超导临界温度为
0.38-0.4K 。在 25 ℃ 时，钛的热容为 0.126 卡 / 克原子
· 度，热焓 1149 卡 / 克原子，熵为 7.33 卡 / 克原子 ·
度，金属钛是顺磁性物质，导磁率为 1.00004 。
钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达 50-60% ，断面收缩率可达
70-80%
，但强度低，不宜作结构材料。钛中杂质的存在，对其机械性能影响极大，特别是间隙杂质（氧、氮、碳）可大大提高钛的强度，显著降低其塑性。钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
化学性质
钛在较高的温度下，可与许多元素和化合物发生反应。各种元素，按其与钛发生不同反应可分为四类：
第一类：卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物；
第二类：过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体；
第三类：锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体；
第四类：惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素（除钪外），锕、钍等不与钛发生反应或
基本上不发生反应。
与化合物的反应 ：
◇ HF 和氟化物
氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成 TiF4 ， 反应式为（ 1
）；不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜，可防止 HF
浸入钛的内部。氢氟酸是钛的最强熔剂。即使是浓度为 1%
的氢氟酸，也能与钛发生激烈反应，见式（ 2
）；无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应，仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
Ti ＋ 4HF ＝ TiF4 ＋ 2H2 ＋ 135.0 千卡 （ 1 ）
2Ti ＋ 6HF ＝ 2TiF4 ＋ 3H2 （ 2 ）
◇ HCl 和氯化物
氯化氢气体能腐蚀金属钛，干燥的氯化氢在 > 300 ℃
时与钛反应生成TiCl4 ，见 式 (3); 浓度 <5% 的盐酸
在室温下不与钛反应， 20% 的盐酸在常温下与钛发生瓜在生成紫色的 TiCl3
，见式 (4);
当温度长高时，即使稀盐酸也会腐蚀钛。各种无水的氯化物，如镁、锰、铁、镍、铜、锌、汞、锡、钙、钠、钡和
NH4 离子及其水溶液，都不与钛发生反应，钛在这些氯化物中具有很好的稳定性。
Ti ＋ 4HCl ＝ TiCl4 ＋ 2H2 ＋ 94.75 千卡
(3)2Ti ＋ 6HCl ＝ TiCl3 ＋ 3H2 (4)
◇ 硫酸和硫化氢
钛与 <5% 的稀硫酸反应后在钛表面上生成保护性氧化膜，可保护钛不被稀酸
继续腐蚀。但 >5% 的硫酸与钛有明显的反应，在常温下，约 40%
的硫酸对钛的腐蚀速度最快，当浓度大于 40% ，达到 60%
时腐蚀速度反而变慢， 80% 又达到最快。加热的稀酸或 50%
的浓硫酸可与钛反应生成硫酸钛，见式（ 5 ） , （ 6
），加热的浓硫酸可被钛还原，生成 SO2 ，见式（ 7
）。常温下钛与硫化氢反应，在其表面生成一层保护膜，可阻止硫化氢与钛的进一步反应。但在高温下，硫化氢与钛反应析出氢，见式（
8 ），粉末钛在 600 ℃ 开始与硫化氢反应生成钛的硫化物，在 900 ℃
时反应产物主要为 TiS ， 1200 ℃ 时为 Ti2S3 。
Ti ＋ H2SO4 ＝ TiSO4 ＋ H2 (5) 2Ti ＋ 3H2SO4
＝ Ti2(SO4)3 ＋ H2 (6)
2Ti ＋ 6H2SO4 ＝ Ti2(SO4)3 ＋ 3SO2 ＋ 6H2O ＋
202 千卡 (7)Ti ＋ H2S ＝ TiS ＋ H2 ＋ 70 千卡
(8)
◇ 硝酸和王水
致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性，这是由于硝酸能快速在钛表面生成一层牢固的氧化膜，但是表面粗糙，特别是海绵钛或粉末钛，可与次、热稀硝酸发生反应，见式（
9 ）、（ 10 ），高于 70 ℃ 的浓硝酸也可与钛发生反应，见式（ 11
）；常温下，钛不与王水反应。温度高时，钛可与王水反应生成 TiCl2 。
3Ti ＋ 4HNO3 ＋ 4H2O ＝ 3H4TiO4 ＋ 4NO
(9)3Ti ＋ 4HNO3 ＋ H2O ＝ 3H2TiO3 ＋ 4NO
(10)
Ti ＋ 8HNO3 ＝ Ti(NO3)4 ＋ 4NO2 ＋ 4H2O (11)
综上所述，钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的，但是，粉末钛在空气中可引起自燃。钛中杂质的存在，显著的影响钛的物理、化学性能、机械性能和耐腐蚀性能。特别是一些间隙杂质，它们可以使钛晶格发生畸变，而影响钛的的各种性能。常温下钛的化学活性很小，能与氢氟酸等少数几种物质发生反应，但温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。钛的冶炼过程一般都在
800 ℃ 以上的高温下进行，因此必须在真空中或在惰性气氛保护下操作 |
