Строение атома титана

Свойства титана. Строение атома титана

Титан является одним из немногих металлов с исключительно высокой коррозионной стойкостью: он практически вечен в атмосфере воздуха, в холодной и кипящей воде, в растворах многих солей, неорганических и органических кислотах, во многих агрессивных средах. Дело в том, что реакции титана со многими элементами происходят только при высоких температурах. При обычных температурах химическая активность титана чрезвычайно мала, он практически не вступает в реакции, потому что на поверхности чистого титана имеется инертная, тончайшая 0, 65 А (1А=10^-10 м) оксидная пленка, предохраняющая его от дальнейшего окисления, и металл ею «пассивируется», защищает сам себя от дальнейшего разрушения.

Строение атома титана

В периодической системе элементов Менделеева титан имеет порядковый номер 22, значит, ядро нейтрального атома титана содержит 22 протона. Количество же нейтронов, т. е. нейтральных незаряженных частиц, различно: чаще 26, но может колебаться от 24 до 28. Поэтому и число изотопов титана различно. Атомная масса природного титана, вычисленная по результатам исследований его изотопов, составляет 47,926. Всего сейчас известно 13 изотопов элемента № 22. Природный титан состоит из смеси пяти стабильных изотопов, наиболее широко представлен титан-48, его доля в рудах 74 %. Есть в природе также изотопы с массовыми числами 46, 47, 49 и 50. Среди радиоактивных изотопов титана самый долгоживущий – титан-44 с периодом полураспада около 1000 лет. Кроме естественных, титан может иметь и целый ряд искусственных изотопов, получаемых с помощью его радиоактивного облучения. Некоторые из них сильно радиоактивны, с различными сроками полураспада.

Вокруг положительно заряженного ядра титана на четырех орбитах располагаются электроны: на К(1) – два, на L(2) – восемь, на М(3) – 10, на N(4) – два электрона. С орбит N и М атом титана может свободно отдавать по два электрона. Пятый электрон с орбиты М «вырвать» невозможно, поэтому титан никогда не бывает больше чем четырехвалентным ионом. В то же время с орбит N и М атом титана может отдавать не четыре, а три, два или один электрон и становится трех-, двух- или одновалентным ионом.

В Периодической системе элементов Менделеева титан расположен в группе IVВ, в которую также входят цирконий, гафний, курчатовий. Элементы данной группы обладают металлическими свойствами. Хотя титан занимает самое верхнее место в своей подгруппе, он является наименее активным металлом. Так, двуокись титана амфотерна, а двуокиси циркония и гафния обладают слабо выраженными основными свойствами. Титан больше, чем другие элементы подгруппы IVВ, близок к элементам подгруппы IVА – кремнию, германию, олову. Четырехвалентный титан отличается от кремния и германия большей склонностью к образованию комплексных соединений различных типов, чем особенно сходен с оловом. Титан и другие элементы подгруппы IVВ очень близки по свойствам к элементам подгруппы IIIВ (группы скандия), хотя и отличаются от последних способностью проявлять большую валентность. Сходство титана со скандием, иттрием, а также с элементами подгруппы VВ – ванадием и ниобием выражается и в том, что в природных минералах титан часто встречается вместе с этими элементами.