1791年,英國(guó)礦物學(xué)家格雷戈?duì)柊l(fā)現(xiàn)鈦礦石并意識(shí)到一種新元素的存在。至1795年,普魯士化學(xué)家克拉普羅特進(jìn)一步預(yù)言了該元素,并將之正式命名為鈦（Titanium）。1910年,美國(guó)化學(xué)家亨特制取了純凈的鈦單質(zhì),鈦元素的概念正式形成。20世紀(jì)20年代以后,鈦同位素的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)鈦元素有了新認(rèn)識(shí),并逐漸形成現(xiàn)代鈦元素概念。鈦元素概念的發(fā)展使人們?cè)诳茖W(xué)認(rèn)知上發(fā)生了轉(zhuǎn)變,促進(jìn)了化學(xué)元素觀的演進(jìn)。 

【文章來源】：化學(xué)通報(bào). 2020,83(11)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

門捷列夫的第一版元素周期表[18]

Hunter法使鈦單質(zhì)得以問世,但之后的近40年間金屬鈦遲遲無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。1932年盧森堡科學(xué)家威廉·賈斯汀·克羅爾(William Justin Kroll,1889～1973)提出利用鎂替代鈉還原四氯化鈦的方法有望實(shí)現(xiàn)鈦的工業(yè)化生產(chǎn)。1940年克羅爾改良了這個(gè)方法,極大地提高了鈦的產(chǎn)率,后來這種方法被稱為Kroll法[20]。直到1948年,美國(guó)杜邦(DuPont)公司開始用這種方法生產(chǎn)商品海綿鈦。后來,美國(guó)人阿姆斯特朗(Donn Armstrong)對(duì)Hunter法進(jìn)行了改進(jìn)[21],他將氣態(tài)的TiCl4直接噴射入流動(dòng)的金屬鈉液中,使整個(gè)反應(yīng)在噴嘴口處進(jìn)行(其整個(gè)設(shè)備改進(jìn)的原始草圖見圖2),實(shí)現(xiàn)了金屬鈦粉末低成本、連續(xù)化地生產(chǎn)。時(shí)至今日,冶鈦工藝不斷地取得新的突破,但在眾多的鈦金屬冶煉方法中,也只有Kroll法和改進(jìn)后的Hunter法能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn),大部分海綿鈦主產(chǎn)國(guó)(美國(guó)、俄羅斯、哈薩克斯坦、烏克蘭、中國(guó)、日本等)的鈦生產(chǎn)工藝仍以Kroll法為主[22]。隨著現(xiàn)代科技和冶金工業(yè)不斷發(fā)展,金屬鈦的制備工藝逐漸演變?yōu)榻饘贌徇�原法和熔鹽電解法。低成本、高純度的金屬鈦單質(zhì)的量產(chǎn)為進(jìn)一步探究鈦元素的微觀結(jié)構(gòu)奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ),也促進(jìn)了金屬鈦的推廣和應(yīng)用以及鈦元素概念的廣泛傳播。

迄今為止,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了25個(gè)鈦同位素39-63Ti,其中包括5個(gè)穩(wěn)定同位素(46Ti、47Ti、48Ti、49Ti、50Ti),7個(gè)富含質(zhì)子的鈦同位素,13個(gè)富含中子的鈦同位素。根據(jù)HFB-14模型預(yù)測(cè),大約有12種同位素尚未被發(fā)現(xiàn)[31]。目前,幾乎70%的鈦同位素已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)和鑒定。圖3總結(jié)了各種鈦同位素的首次發(fā)現(xiàn)年份,圖的右邊是預(yù)測(cè)存在的同位素。如今,金屬鈦已在生活中的方方面面得到廣泛地應(yīng)用。鈦及其化合物的應(yīng)用領(lǐng)域主要涉及航空航天、醫(yī)療、建筑、兵器、汽車工業(yè)、生活用品及輕工業(yè)等。各國(guó)科研人員仍在尋找低成本、高質(zhì)量金屬鈦的制備途徑,同時(shí),也加大了對(duì)粒子分散鈦合金和纖維強(qiáng)化鈦合金等新型鈦合金應(yīng)用的研究[32]。金屬鈦是繼鐵、鋁之后崛起的“第三金屬”,人類終究會(huì)走向鈦金屬時(shí)代,金屬鈦也將繼續(xù)為人類文明建設(shè)創(chuàng)造新的奇跡。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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