Tio какой гидроксид. Титан - металл

Открытие TiO 2 сделали практически одновременно и независимо друг от друга англичанин У. Грегор и немецкий химик М. Г. Клапрот. У. Грегор, исследуя состав магнитного железистого песка (Крид, Корнуолл, Англия, 1789), выделил новую "землю" (оксид) неизвестного металла, которую назвал менакеновой. В 1795 г. немецкий химик Клапрот открыл в минерале рутиле новый элемент и назвал его титаном, позднее установил, что рутил и менакеновая земля - оксиды одного и того же элемента. Первый образец металлического титана получил в 1825 году Й. Я. Берцелиус. Чистый образец Ti получили голландцы А. ван Аркел и И. де Бур в 1925 термическим разложением паров иодида титана TiI 4

Физические свойства:

Титан - легкий серебристо-белый металл. Пластичен, сваривается в инертной атмосфере.
Имеет высокую вязкость, при механической обработке склонен к налипанию на режущий инструмент, и поэтому требуется нанесение специальных покрытий на инструмент, различных смазок.

Химические свойства:

При обычной температуре покрывается защитной пассивирующей пленкой оксида, коррозионностоек, но при измельчении в порошок горит на воздухе. Титановая пыль может взрываться (температура вспышки 400°С). При нагревании на воздухе до 1200°C титан сгорает с образованием оксидных фаз переменного состава TiO x .
Титан устойчив к разбавленным растворам многих кислот и щелочей (кроме HF, H 3 PO 4 и концентрированной H 2 SO 4), однако легко реагирует даже со слабыми кислотами в присутствии комплексообразователей, например, с плавиковой кислотой HF образует комплексный анион 2- .
При нагревании титан взаимодействует с галогенами. С азотом выше 400°C титан образует нитрид TiN x (x=0,58-1,00). При взаимодействии титана с углеродом образуется карбид титана TiC x (x=0,49-1,00).
Титан поглощает водород, образуя соединения переменного состава TiH x . При нагревании эти гидриды разлагаются с выделением H 2 .
Титан образует сплавы со многими металлами.
В соединениях титан проявляет степени окисления +2, +3 и +4. Наиболее устойчива степень окисления +4.

Важнейшие соединения:

Диоксид титана , ТiO 2 . Белый порошок, желтый в нагретом состоянии, плотностъ 3,9-4,25 г/см 3 . Амфотерен. В концентрированной Н 2 SO 4 растворяется лишь при длительном нагревании. При сплавлении с содой Na 2 CO 3 или поташом K 2 CO 3 оксид TiO 2 образует титанаты:
TiO 2 + K 2 CO 3 = K 2 TiO 3 + CO 2
Гидроксид титана(IV) , TiO(OH) 2 *xH 2 O, осаждается из растворов солей титана, его осторожным прокаливанием получают оксид TiO 2 . Гидроксид титана(IV) амфотерен.
Тетрахлорид титана , TiCl 4 , при обычных условиях - желтоватая, сильно дымящая на воздухе жидкость, что объясняется сильным гидролизом TiCl 4 парами воды и образованием мельчайших капелек HCl и взвеси гидроксида титана. Кипящей водой гидролизуется до титановой кислоты(??). Для хлорида титана(IV) характерно образование продуктов присоединения, например TiCl 4 *6NH 3 , TiCl 4 *8NH 3 , TiCl 4 *PCl 3 и т.д. При растворении хлорида титана(IV) в НСl образуется комплексная кислота H 2 , неизвестная в свободном состоянии; её соли Me 2 хорошо кристаллизуются и устойчивы на воздухе.
Восстановлением TiCl 4 водородом, алюминием, кремнием, другими сильными восстановителями, получены трихлорид и дихлорид титана TiCl 3 и TiCl 2 - твердые вещества с сильными восстановительными свойствами.
Нитрид титана - представляет собой фазу внедрения с широкой областью гомогенности, кристаллы с кубической гранецентрированной решеткой. Получение - азотированием титана при 1200 °C или другими способами. Применяется как жаропрочный материал, для создания износостойких покрытий.

Применение:

В виде сплавов. Металл применяется в химической промышленности (реакторы, трубопроводы, насосы), лёгких сплавах, остеопротезах. Является важнейшим конструкционным материалом в авиа-, ракето-, кораблестроении.
Титан является легирующей добавкой в некоторых марках стали.
Нитинол (никель-титан) - сплав, обладающий памятью формы, применяется в медицине и технике.
Алюминиды титана являются очень стойкими к окислению и жаропрочными, что в свою очередь определило их использование в авиации и автомобилестроении в качестве конструкционных материалов.
В виде соединений Белый диоксид титана используется в красках (например, титановые белила), а также при производстве бумаги, пластиков. Пищевая добавка E171.
Титанорганические соединения (напр. тетрабутоксититан) применяются в качестве катализатора и отвердителя в химической и лакокрасочной промышленности.
Неорганические соединения титана применяются в химической электронной, стекловолоконной промышленности в качестве добавки.

Матигоров А.В.
ХФ ТюмГУ

Цирконий и гафний образуют соединения в степени окисления +4, титан кроме этого способен образовывать соединения в степени окисления +3.

Соединения со степенью окисления +3. Соединения титана(III) получают восстановлением соединений титана(IV). Например:

1200 ºС 650 ºС

2TiО 2 + H 2 ¾® Ti 2 O 3 + H 2 О; 2TiCl 4 + H 2 ¾® 2TiCl 3 + 2HCl

Соединения титана(III) имеют фиолетовый цвет. Оксид титана в воде практически не растворяется, проявляет основные свойства. Оксид, хлорид, соли Ti 3+ - сильные восстановители:

4Ti +3 Cl 3 + O 2 + 2H 2 O = 4Ti +4 OCl 2 + 4HCl

Для соединений титана(III) возможны реакции диспропорционирования:

2Ti +3 Cl 3 (т) ¾® Ti +4 Cl 4 (г) + Тi +2 Cl 2 (т)

При дальнейшем нагревании хлорид титана(II) также диспропорционирует:

2Ti +2 Cl 2 (т) = Ti 0 (т) + Тi +4 Cl 4 (г)

Соединения со степенью окисления +4. Оксиды титана(IV), циркония(IV) и гафния(IV) тугоплавкие, химически довольно инертные вещества. Проявляют свойства амфотерных оксидов: медленно реагируют с кислотами при длительном кипячении и взаимодействуют со щелочами при сплавлении:

TiO 2 + 2H 2 SO 4 = Ti(SO 4) 2 + 2H 2 O;

TiO 2 + 2NaOH = Na 2 TiO 3 + H 2 O

Наиболее широкое применение находит оксид титана TiO 2 , его используют в качестве наполнителя при производстве красок, резины, пластмасс. Оксид циркония ZrO 2 используют для изготовления огнеупорных тиглей и плит.

Гидроксиды титана(IV), циркония(IV) и гафния(IV) - аморфные соединения переменного состава - ЭО 2 ×nН 2 О. Свежеполученные вещества довольно реакционноспособны и растворяются в кислотах, гидроксид титана растворим и в щелочах. Состарившиеся осадки крайне инертны.

Галогениды (хлориды, бромиды и иодиды) Ti(IV), Zr(IV) и Hf(IV) имеют молекулярное строение, летучи и реакционоспособны, легко гидролизуются. Иодиды при нагревании разлагаются с образованием металлов, что используется при получении металлов высокой степени чистоты. Например:

TiI 4 = Ti + 2I 2

Фториды титана, циркония и гафния полимерны и малореакционноспособны.

Соли элементов подгруппы титана в степени окисления +4 немногочисленны и гидролитически неустойчивы. Обычно при взаимодействии оксидов или гидроксидов с кислотами образуются не средние соли, а оксо- или гидроксопроизводные. Например:

TiO 2 + 2H 2 SO 4 = TiОSO 4 + H 2 O; Ti(OH) 4 + 2HCl = TiOСl 2 + H 2 O

Описано большое число анионных комплексов титана, циркония и гафния. Наиболее устойчивы в растворах и легко образуются фторидные соединения:

ЭO 2 + 6HF = H 2 [ЭF 6 ] + 2H 2 O; ЭF 4 + 2KF = K 2 [ЭF 6 ]

Для титана и его аналогов характерны координационные соединения, в которых роль лиганда выполняет пероксид-анион:

Э(SO 4) 2 + H 2 O 2 = H 2 [Э(О 2)(SO 4) 2 ]

При этом растворы соединений титана(IV) приобретают желто-оранжевую окраску, что позволяет аналитически обнаружить катионы титана(IV) и перекись водорода.

Гидриды (ЭН 2), карбиды (ЭС), нитриды (ЭN), силициды (ЭSi 2) и бориды (ЭВ, ЭВ 2) - соединения переменного состава, металлоподобные. Бинарные соединения обладают ценными свойствами, что позволяет их использовать в технике. Например, сплав из 20 % HfC и 80 % TiC один из самых тугоплавких, т.пл. 4400 ºС.

При высокой температуре титан соединяется с галогенами, кислородом серой, азотом и другими элементами. На этом основано применение сплавов титана с железом (ферротитана ) в качестве добавки к стали. Титан соединяется с находящимися в расплавленной стали азотом и кислородом и этим предотвращает выделение последних при затвердевании стали, - литье получается однородным и не содержит пустот.

Соединяясь с углеродом, титан образует карбид. Из карбидов титана и вольфрама с добавкой кобальта получают сплавы, по твердости приближающиеся к алмазу.

Диоксид титана TiO 2 - белое тугоплавкое вещество, нерастворимое в воде и разбавленных кислотах. Это - амфотерный оксид, но как основные, так и кислотные свойства у него выражены слабо.

Встречается в природе как рутил (кубическая сингония), реже в виде анатаза (тетрагональная сингония) и брукита (ромбическая сингония). В рутиле каждый ион Ti 4+ окружен шестью ионами О 2- , а каждый ион О 2- окружен тремя ионами Ti 4+ . В остальных двух кристаллических формах непосредственные соседи ионов те же.

Совершенно чистый диоксид титана бесцветен. В природе он обычно загрязнен окисями железа и поэтому окрашен.

Совершенно не растворяется в воде и в разбавленных кислотах. В теплой концентрированной серной кислоте он растворяется медленно с возможным образованием сульфита титана Ti(SO 4) 2 , который, однако, нельзя выделить в чистом виде из-за легкости его перехода вследствие гидролиза в сульфит титанила (TiO)SO 4 . Эта растворимая в холодной воде соль при нагревании также гидролизуется с образованием H 2 SO 4 и гидратированного диоксида титана, так называемой в-титановой или метатитановой кислоты . Легкость с которой происходит этот гидролиз, говорит о слабых основных свойствах гидроокиси титана. Сульфат титана дает с сульфатами щелочных металлов (которые добавляются к используемой для растворения диоксида титана серной кислоте) двойные соли, например K 2 , более устойчивые к гидролизу, чем простые сульфаты.

Гидроокиси и карбонаты щелочных металлов осаждают из растворов сульфатов на холоду студенистый гидратированный диоксид титана, так называемую Ь-титановую кислоту , отличающуюся от в-титановой более высокой реакционной способностью (так, например Ь-титановая кислота растворяется в щелочах, в которых в-титановая нерастворима). Гидроокись четырехвалентного титана, или собственно титановую кислоту Ti(OH) 4 , нельзя выделить, в этом она похожа на кремниевую и оловянную кислоты. Ь- и в- титановые кислоты, представляющие собой более или менее дегидратированные производные гидроокиси титана(IV), полностью сравнимы с Ь- и в-оловянными кислотами.

Нейтральный или подкисленный раствор сульфата титанила, а также других солей титана окрашивается перекисью водорода в темно-оранжевый цвет (реакция обнаружения перекиси водорода). Аммиак осаждает из этих растворов пероксотитановую кислоту H 4 TiO 5 желто-коричневого цвета, имеющую формулу Ti(OH) 3 O-OH.

Применяется TiO 2 при изготовлении тугоплавких стекол, глазури, эмали, жароупорной лабораторной посуды, а также для приготовления белой масляной краски, обладающей высокой кроющей способностью (титановые белила ).

Сплавлением TiO 2 с BaCO 3 получают титанат бария BaTiO 3 . Эта соль имеет очень высокую диэлектрическую проницаемость и, кроме того, обладает способностью деформироваться под действием электрического поля. Кристаллы титаната бария применяются в электрических конденсаторах высокой емкости и малых размеров, в ультразвуковой аппаратуре, в звукоснимателях, в гидроакустических устройствах.

Хлорид титана (IV) TiCl 4 , получаемый тем же способом, что и SiCl 4 , представляет собой бесцветную жидкость с температурой кипения 136?C и температурой плавления -32?С, гидролизующуюся водой с образованием TiO 2 и 4HCl. С галогенидами щелочных металлов хлорид титана(IV) дает двойные хлориды, содержащие комплексный ион 2- . Фторид титана (IV) TiF 4 выделяют в виде белого порошка с температурой плавления 284?С; он также легко гидролизуется и образует с HF гексафторотитановую (IV) кислоту H 2 TiF 6 , подобную гексафторкремниевой кислоте.

Безводный хлорид титана (III) TiCl 3 получают в виде фиолетового порошка пропусканием паров TiCl 4 вместе с Н 2 через медную трубку, нагретую примерно до 700?C. В виде водного раствора (фиолетового цвета) его получают восстановлением TiCl 4 в соляной кислоте при помощи цинка или электролитически. Так же получают и сульфат титана(III). Из водного раствора хлорида титана(III) выкристаллизовывается фиолетовый гексагидрат TiCl 3 ?6H 2 O.

Хлорид титана (II) TiCl 2 , окрашенный в черный цвет, получают термическим разложением TiCl 3 при 700ўЄС в атмосфере водорода:

Бесцветный водный раствор этого хлорида быстро окисляется на воздухе, при этом он вначале окрашивается в фиолетовый цвет, а затем снова становится бесцветным вследствие образования сначала соединения Ti(III), а затем соединения Ti(IV).

Карбонитриды, оксикарбиды и оксинитриды титана. Обнаружено, что характер зависимости растворения тугоплавких фаз внедрения (ТФВ) - карбидов, нитридов и оксидов титана - от состава коррелирует с изменением степени металличности связей Ti-Ti в ряду TiC-TiN-TiO, а именно: с увеличением степени металличности фаз в этом направлении их химическая стойкость в HCl и H 2 SO 4 снижается, а в HNO 3 - растет. Поскольку карбиды, нитриды и монооксид титана характеризуются полной взаимной растворимостью, то можно ожидать, что и при взаимодействии их твердых растворов с кислотами будет проявляться аналогичная закономерность.

Однако имеющиеся в литературе сведения о зависимости степени растворения TiC x O y и TiN x O y от состава в минеральных кислотах плохо согласуются с этим предположением. Так, растворимость TiC x O y (фракция <56 мкм) в конц. HCl отсутствует вообще (20ўЄC, 6 ч и 100ўЄС, 3 ч), а в H 2 SO 4 - отсутствует при 20ўЄC (6 ч), но монотонно возрастает от 3% (TiC 0.30 O 0.78) до 10% (TiC 0.86 O 0.12) при 100ўЄC (3 ч). Степень растворения TiC x O y (фракция 15-20 мкм) в 92%-ной H 2 SO 4 (100ўЄC, 1 ч), напротив, уменьшается с ростом содержания углерода от 16% (TiC 0.34 O 0.66) до 2%(TiC 0.78 O 0.22). Степень растворения TiC x O y в конц. HCl (d =1,19 г/см) в тех же условиях достигает 1-2%, не обнаруживая,однако, какой-либо зависимости от состава фазы. Степень растворения TiN x O y в конц. HNO 3 - низкая (2,5-3,0%) и не зависит от состава оксинитрида (20ўЄC, 6 ч). С другой стороны степень растворения TiN x O y в HNO 3 в тех же условиях варьирует в очень широких пределах: от 98% для TiC 0.88 O 0.13 до 4,5% для TiC 0.11 O 0.82 . Трудно сказать что-либо определенное о характере зависимости степень растворения - состав карбонитрида титана в соляной и серной кислотах. Степень растворения TiC x O y в HCl очень мала (0,3%) и не зависит от состава карбонитрида (60ўЄC, 6 ч). Однако в конц. H 2 SO 4 она на порядок выше (3,0-6,5%) и характеризуется минимумом (2%) для образца состава TiC 0.67 O 0.26 .

Полученные экспериментальные данные позволяют утверждать, что характер зависимости растворения TiC x N y , TiC x O y и TiN x O y от состава в HCl, H 2 SO 4 и HNO 3 является вполне определенным и, более того, подобным установленному ранее для TiC x , TiN x и TiO x . Это означает, что и причины качественно различного хода этих зависимостей в HCl и H 2 SO 4 , с одной стороны, и в HNO 3 с другой, должны быть общими для всех исследованных соединений системы TI-C-N-O, т.е. определяться степенью металличности связи Ti-Ti и пассивирующей способностью образующихся продуктов взаимодействия.

Титанаты лития и цинка Li 2 ZnTi 3 O 8 и Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 имеют кубическую шпинельную структуру с различным распределением катионов по позициям. Установлено, что эти соединения являются твердыми литийпроводящими электролитами. В Li 2 ZnTi 3 O 8 катионы лития и титана упорядочены в октаэдрических позициях в соотношении 1:3, половина атомов лития и цинк статистически распределены по тетраэдрическим позициям: (Li 0.5 Zn 0.5)O 4 . Кристаллохимическая формула Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 может быть записана как (Zn)O 4 . На основе анализа ИК- и КР-спектров предложен иной способ распределения атомов лития и цинка в структуре данных шпинелей: литий имеет тетраэдрическую координацию, а цинк и титан - октаэдрическую. Отмечено также сильное искажение октаэдров TiO 6: так, в Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 окружение ионов Ti 4+ ,близко к пяти координационному. Невысокая ионная проводимость этих титанатов при повышенных температурах объясняется тетраэдрической координацией атомов лития.

На примере галидных шпинелей Li 2 MX 4 (M=Mg 2+ ,Mn 2+ ,Fe 2+ ; X=Cl - ,Br -) установлено, что катионный состав и распределение атомов лития по позициям оказывает сильное влияние на величину электропроводности. Так как в структуре шпинели нет общих граней между одинаковыми катионными позициями, в ионном переносе участвует несколько различных позиций. Высокие значения ионной проводимости в хлоридных шпинелях наблюдались в результате разупорядочения структуры соединений, связанного с переходом атомов лития при повышенных температурах из тетраэдрических позиций 8а в свободные октаэдрические позиции 16с . При этом шпинельная структура превращалась в структуру типа NaCl. Информативным методом исследования разупорядочения структуры хлоридных шпинелей явилось изучение КР-спектров соединений при высоких температурах.

Общая характеристика. История открытия

Титан (Titanium), Ti,- химический элемент IV группы периодической системы элементов Д. И. Мен­делеева. Порядковый номер 22, атомный вес 47,90. Состоит из 5 устойчивых изотопов; получены также искус­ственно радиоактивные изотопы.

В 1791 году английский химик У. Грегор нашёл в песке из местечка Менакан (Англия, Корнуолл) новую «зем­лю», названную им менакановой. В 1795 году немецкий хи­мик М. Клаирот открыл в минерале рутиле неиз­вестную еще землю, металл которой он назвал Титан [в греч. мифологии титаны - дети Урана (Неба) и Геи (Земли)]. В 1797 году Клапрот доказал тождество этой земли с открытой У. Грегором. Чистый титан выде­лен в 1910 году американским химиком Хантером посредством восстановления четырёххлористого титана натрием в же­лезной бомбе.

Нахождение в природе

Титан относится к числу наиболее распространённых в природе элементов, его содержание в земной коре составляет 0,6% (весовых). Встречается главным образом в ви­де двуокиси TiO 2 или её соединений - титанатов. Известно свыше 60 минералов, в состав которых входит титан Он содержится также в поч­ве, в животных и растительных организмах. Ильме­нит FeTiO 3 и рутил TiO 2 служат основным сырьём для получения титана. В качестве источника титана приобретают значение шлаки от плавки титано-магнетитов и ильменита.

Физические и химические свойства

Титан существует в двух состояниях: аморфный - темносерый порошок, плотность 3,392-3,395г/см 3 , и кристаллический, плотность 4,5 г/см 3 . Для кристаллического титана известны две модификации с точкой перехода при 885° (ниже 885° устойчивая гексагональная фор­ма, выше - кубическая); t° пл около 1680°; t° кип выше 3000°. Титан активно поглощает газы (водород, кислород, азот), которые делают его очень хрупким. Технический металл поддаётся горячей обработ­ке давлением. Совершенно чистый металл может быть прокатан на холоду. На воздухе при обыкновенной температуре титан не изменяется, при накаливании образует смесь окиси Ti 2 O 3 и нитрида TiN. В токе кислорода при красном калении окисляется до двуокиси TiO 2 . При высоких температурах реаги­рует с углеродом, кремнием, фосфором, серой и др. Устойчив к морской воде, азотной кислоте, влажному хлору, органическим кислотам и сильным щелочам. Рас­творяется в серной, соляной и плавиковой кислотах, лучше всего - в смеси HF и HNO 3 . Добавление к кислотам окислителя предохраняет металл от кор­розии при комнатной температуре. Галогениды четырёхвалентного титана, за исключением TiCl 4 - кристаллические тела, легкоплавкие и летучие в водном растворе гидрализованы, склонны к образованию комплексных соединений, из которых в технологии и аналитической практике имеет значение фтортитанат калия K 2 TiF 6 . Важное значение имеют карбид TiC и нитрид TiN- металлоподобные вещества, отличающиеся большой твёрдостью (карбид титан тверже карборунда), туго­плавкостью (TiC, t° пл = 3140°; TiN, t° пл = 3200°) и хо­рошей электропроводностью.

Химический элемент №22. Титан.

Электронная формула титана имеет вид: 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2 .

Порядковый номер титана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева – 22. Номер элемента обозначает заряд ярда, следовательно у титана заряд ядра - +22, масса ядра – 47,87. Титан находится в четвертом периоде, в побочной подгруппе. Номер периода указывает на количество электронных слоев. Номер группы обозначает количество валентных электронов. Побочная подгруппа указывает на то, что титан относится к d-элементам.

Титан имеет два валентных электрона на s-орбитали внешнего слоя и два валентных электрона на d-орбитали предвнешнего слоя.

Квантовые числа для каждого валентного электрона:

С галогенами и водородом Ti(IV) образует соединения вида TiX 4 , имеющие sp 3 →q 4 вид гибридизации.

Титан – металл. Является первым элементом d-группы. Наиболее устойчивым и распространенным является Ti +4 . Так же существуют соединения с более низкими степенями окисления – Ti 0 , Ti -1 , Ti +2 , Ti +3 , но эти соединения легко окисляются воздухом, водой или другими реагентами в Ti +4 . Отрыв четырех электронов требует больших затрат энергии, поэтому ион Ti +4 реально не существует и соединения Ti(IV) обычно включают связи ковалентного характера. Ti(IV) в некоторых отношениях сходен с элементами – Si, Ge, Sn и Pb, особенно с Sn.

Свойства соединений титана.

Оксиды титана:

Ti(IV) – TiO 2 – Двуокись титана. Имеет амфотерный характер. Наиболее устойчив и имеет наобольшее практическое значение.

Ti(III) – Ti 2 O 3 – окись титана. Имеет основной характер. Устойчив в растворе и является сильным восстановителем, как и остальные соединения Ti(III).

TI(II) – TiO 2 - Закись титана. Имеет основной характер. Наименее устойчив.

Двуокись титана, ТiO2, - соединение ти­тана с кислородом, в котором титан четырёхвалентен. Белый порошок, желтый в нагретом состоянии. Встречается в природе главным образом в виде минерала ру­тила, t° пл выше 1850°. Плотностъ 3,9 - 4,25 г/см 3 . Практически нерастворима в щелочах и кислотах, за исключением HF. В концентрированной Н 2 SO 4 растворяется лишь при длительном на­гревании. При сплавлении двуокиси титана с едкими или угле­кислыми щелочами образуются титанаты, которые легко гидролизуются с образованием на холоду ортотитановой кислоты (или гидрата) Ti(OH) 4 , легко рас­творимой в кислотах. При стоянии она переходит в мстатитановую кислоту (форма), имеющую микрокристаллическую структуру и растворимую лишь в горя­чей концентрированной серной и фтористоводородной кислотах. Большинство титанатов практически нерастворимы в воде. Основные свойства двуокиси титана выра­жены сильнее кислотных, но соли, в которых титан является катионом, также в значительной мере гид­ролизуются с образованием двухвалентного радикала титанила TiO 2 + . Последний входит в состав солей в качестве катиона (например, сернокислый титанил TiOSO 4 *2H 2 O). Двуокись титана является одним из важнейших соединений титана, служит исходным материа­лом для получения других его соединений, а также частично металлического титана. Используется главным образом как минеральная краска, кроме того, как наполнитель в производстве резины и пластических металлов. Входит в состав тугоплавких стекол, глазурей, форфоровых масс. Из нее изготов­ляют искусственные драгоценные камни, бесцветные и окрашенные.

Диоксид титана не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах (кроме плавиковой) и разбавленных растворах щелочей.

Медленно растворяется в концентрированной серной кислоте:

TiO 2 + 2H 2 SO 4 = Ti(SO4) 2 + 2H 2 O

С пероксидом водорода образует ортотитановую кислоту H4TiO4:

TiO 2 + 2H 2 O 2 = H 4 TiO 4

В концентрированных растворах щелочей:

TiO 2 + 2NaOH = Na 2 TiO 3 + H 2 O

При нагревании диоксид титана с аммиаком образует нитрид титана:

2TiO 2 + 2NH 3 = 2TiN + 3H 2 O + O 2

В насыщенном растворе гидрокарбоната калия:

TiO 2 + 2KHCO 3 = K 2 TiO 3 + H 2 O + 2CO 2

При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:

TiO 2 + BaO = BaO∙TiO 2 (BaTiO 3)

TiO 2 + BaCO 3 = BaO∙TiO2 + CO 2 (BaTiO 3)

TiO 2 + Ba(OH) 2 = BaO∙TiO 2 (BaTiO 3)

Гидроксиды титана:

H 2 TiO 3 – П.Р. = 1,0∙10 -29

H 2 TiO 4 - П.Р. = 3,6∙10 -17

TIO(OH) 2 - П.Р. = 1,0∙10 -29

Ti(OH) 2 - П.Р. = 1,0∙10 -35

Гидроскида Ti(IV) – Ti(OH) 4 или H 4 TiO 4 - ортотитановой кислоты по видимому вообще не существует, а осадок, выпадающий при добавлении оснований к растворам солей Ti(IV), представляет собой гидратированную форму TiO 2 . Это вещество растворяется в кончентрированных щелочах, и из таких растворов можно выделить гидратированные титанаты общей формулы: M 2 TiO 3 ∙nH 2 O и M 2 Ti 2 O 5 ∙nH 2 O.

Для титана характерно комплексообразование с соответствующими галогеноводородными кислотами и особенно с их солями. Наиболее типичны комплексные производные с общей формулой Мe 2 TiГ 6 (где Мe - одновалентный металл). Они хорошо кристаллизуются и подвергаются гидролизу гораздо менее, чем исходные галогениды TiГ 4 . Это указывает на устойчивость комплексных ионов TiГ 6 в растворе.

Окраска производных титана сильно зависит от природы входящего в них галогена:

Устойчивость солей комплексных кислот типа Н 2 ЭГ 6 , в общем, возрастает по ряду Ti-Zr-Hf и уменьшается в ряду галогенов F-Cl-Br-I.

Производные трёхвалентных элементов более или менее характерны лишь для титана. Тёмно-фиолетовый оксид Тi 2 O 3 (т. пл. 1820 °С) может быть получен прокаливанием TiO 2 до 1200 °C в токе водорода. В качестве промежуточного продукта при 700-1000 °С образуется синий Ti 2 O 3 .

В воде Ti 2 O 3 практически нерастворим. Его гидроксид образуется в виде тёмно-коричневого осадка при действии щелочей на растворы солей трёхвалентного титана. Он начинает осаждаться из кислых растворов при рН = 4, имеет только основные свойства и в избытке щелочи не растворяется. Однако производящиеся от HTiO 2 титаниты металлов (Li, Na, Mg, Mn) были получены сухим путём. Известна также сине-чёрная “титановая бронза” состава Na0,2TiO 2 .

Гидроксид титана (III) легко окисляется кислородом воздуха. Если в растворе нет других способных окисляться веществ, одновременно с окислением Ti(OH) 3 идёт образование пероксида водорода. В присутствии Са(ОН) 2 (связывающего Н 2 О 2) реакция протекает по уравнению:

2Ti(ОН) 3 + O 2 + 2H 2 O = 2Ti(OH) 4 + H 2 O 2

Азотнокислые соли Тi(OH) 3 восстанавливает до аммиака.

Фиолетовый порошок ТiCl 3 может быть получен пропусканием смеси паров ТiCl 4 c избытком водорода сквозь нагретую до 650 °С трубку. Нагревание вызывает его возгонку (с частичным образованием димерных молекул Ti 2 Cl 6) и затем дисмутацию по схеме:

2TiCl 3 = TiCl 4 + TiCl 2

Интересно, что уже при обычных условиях тетрахлорид титана постепенно восстанавливается металлической медью, образуя чёрное соединение состава CuTiCl 4 (т. е. СuCl·TiCl 3).

Трёххлористый титан образуется также при действии на TiCl 4 водорода в момент выделения (Zn + кислота). При этом бесцветный раствор окрашивается в характерный для ионов Ti 3+ фиолетовый цвет, и из него может быть выделен кристаллогидрат состава ТiCl 3 ·6H 2 O. Известен и малоустойчивый зелёный кристаллогидрат того же состава, выделяющийся из насыщенного HCl раствора TiCl 3 . Структуре обеих форм, равно как и аналогичных кристаллогидратов СrCl 3 , отвечают формулы Cl 3 и Cl·2Н 2 О. При стоянии в открытом сосуде раствор TiCl 3 постепенно обесцвечивается ввиду окисления Ti 3+ до Ti 4+ кислородом воздуха по реакции:

4TiCl 3 + O 2 +2H 2 O = 4TiOCl 2 + 4HCl.

Ион Тi3+ является одним из очень немногих восстановителей, довольно быстро восстанавливающих (в кислой среде) перхлораты до хлоридов. В присутствии платины Тi 3+ окисляется водой (с выделением водорода).

Безводный Ti 2 (SO 4) 3 имеет зелёный цвет. В воде он нерастворим, а раствор его в разбавленной серной кислоте имеет обычную для солей Ti 3+ фиолетовую окраску. От сульфата трёхвалентного титана производятся комплексные соли, главным образом типов Мe·12H 2 O (где Мe - Сs или Rb) и Me (с переменным в зависимости от природы катиона содержанием кристаллизационной воды).

Теплота образования TiO (т. пл. 1750 °С) составляет 518 кДж/моль. Он получается в виде золотисто-жёлтой компактной массы нагреванием в вакууме до 1700 °С спрессованной смеси TiO 2 + Ti. Интересным способом его образования является термическое разложение (в высоком вакууме при 1000 °С) нитрила титанила. Похожий по виду на металл, тёмно-коричневый TiS получен прокаливанием TiS 2 в токе водорода (первоначально при этом образуются сульфиды промежуточного состава, в частности Ti 2 S 3). Известны также TiSe, TiTe и силицид состава Ti 2 Si.

Все TiГ 2 образуются при нагревании соответствующих галогенидов TiГ 3 без доступа воздуха за счёт их разложения по схеме:

2TiГ 3 = TiГ 4 + TiГ 2

При несколько более высоких температурах галогениды TiГ 2 сами подвергаются дисмутации по схеме: 2TiГ 2 = TiГ 4 + Ti

Двухлористый титан может быть получен также восстановлением TiCl4 водородом при 700 °С. Он хорошо растворим в воде (и спирте), а с жидким аммиаком даёт серый аммиакат TiCl 2 ·4NH 3 . Раствор TiCl 2 может быть получен восстановлением TiCl 4 амальгамой натрия. В результате окисления кислородом воздуха бесцветный раствор TiCl 2 быстро буреет, затем становится фиолетовым (Ti 3+) и, наконец, вновь обесцвечивается (Ti 4+). Получаемый действием щёлочи на раствор TiCl 2 чёрный осадок Ti(OH) 2 исключительно легко окисляется.

81,88 г/моль Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа) , если не указано иного.

Гидроксид титана(II) - неорганическое соединение гидроксид металла титана с формулой Ti(OH) 2 , чёрный порошок, не растворимый в воде.

Получение

• Обработка растворов галагенидов двухвалентного титана щелочами:

$\backslash mathsf\{TiCl\_2\; +\; 2NaOH\; \backslash \; \backslash xrightarrow\{\}\backslash \; Ti(OH)\_2\backslash downarrow\; +\; 2NaCl\; \}$

Физические свойства

Гидроксид титана(II) образует чёрный осадок, который постепенно светлеет из-за разложения.

Химические свойства

• Разлагается при хранении в присутствии воды:

$\backslash mathsf\{2Ti(OH)\_2\; +\; 2H\_2O\; \backslash \; \backslash xrightarrow\{\}\backslash \; 2Ti(OH)\_3\; +\; H\_2\backslash uparrow\; \}$ $\backslash mathsf\{Ti(OH)\_2\; +\; 2H\_2O\; \backslash \; \backslash xrightarrow\{\}\backslash \; H\_4TiO\_4\; +\; H\_2\backslash uparrow\; \}$

Напишите отзыв о статье "Гидроксид титана(II)"

Литература

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. - М .: Советская энциклопедия, 1995. - Т. 4. - 639 с. - ISBN 5-82270-092-4 .
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. - 3-е изд., испр. - Л. : Химия, 1971. - Т. 2. - 1168 с.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. - М .: Мир, 1972. - Т. 2. - 871 с.

Борид титана(II) (TiB 2) Бромид титана(II) (TiBr 2) Бромид титана(III) (TiBr 3) Бромид титана(IV) (TiBr 4) Гидрид титана(II) (TiH 2) Гидрид титана(IV) (TiH 4) Гидроксид титана(II) (Ti(OH) 2) Гидроксид титана(III) (Ti(OH) 3) Дигидроксид-оксид титана (TiO (OH) 2) Дисилицид титана (TiSi 2) Иодид титана(II) (TiI 2) Иодид титана(III) (TiI 3) Иодид титана(IV) (TiI 4) Карбид титана (TiC) Нитрид титана (TiN) Оксид-сульфат титана (TiOSO 4) Оксид титана(II) (TiO) Оксид титана(III) (Ti 2 O 3) Оксид титана(IV) (TiO 2) Сульфат титана(III) (Ti 2 (SO 4) 3) Сульфат титана(IV) (Ti(SO 4) 2) Сульфид титана(II) (TiS) Сульфид титана(III) (Ti 2 S 3) Сульфид титана(IV) (TiS 2) Титанат бария (BaTiO 3) Титанат кальция (CaTiO 3) Титанат свинца (PbTiO 3) Титанат стронция (SrTiO 3) Титанаты Титановая кислота (H 4 TiO 4) Фосфид титана(III) (TiP) Фторид титана(II) (TiF 2) Фторид титана(III) (TiF 3) Фторид титана(IV) (TiF 4) Хлорид титана(II) (TiCl 2) Хлорид титана(III) (TiCl 3) Хлорид титана(IV) (TiCl 4) Цирконат-титанат свинца (Pb(Zr x Ti 1−x)O 3)

Это заготовка статьи о неорганическом веществе . Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Отрывок, характеризующий Гидроксид титана(II)

Красавица направилась к тетушке, но Пьера Анна Павловна еще удержала подле себя, показывая вид, как будто ей надо сделать еще последнее необходимое распоряжение.
– Не правда ли, она восхитительна? – сказала она Пьеру, указывая на отплывающую величавую красавицу. – Et quelle tenue! [И как держит себя!] Для такой молодой девушки и такой такт, такое мастерское уменье держать себя! Это происходит от сердца! Счастлив будет тот, чьей она будет! С нею самый несветский муж будет невольно занимать самое блестящее место в свете. Не правда ли? Я только хотела знать ваше мнение, – и Анна Павловна отпустила Пьера.
Пьер с искренностью отвечал Анне Павловне утвердительно на вопрос ее об искусстве Элен держать себя. Ежели он когда нибудь думал об Элен, то думал именно о ее красоте и о том не обыкновенном ее спокойном уменьи быть молчаливо достойною в свете.
Тетушка приняла в свой уголок двух молодых людей, но, казалось, желала скрыть свое обожание к Элен и желала более выразить страх перед Анной Павловной. Она взглядывала на племянницу, как бы спрашивая, что ей делать с этими людьми. Отходя от них, Анна Павловна опять тронула пальчиком рукав Пьера и проговорила:
– J"espere, que vous ne direz plus qu"on s"ennuie chez moi, [Надеюсь, вы не скажете другой раз, что у меня скучают,] – и взглянула на Элен.
Элен улыбнулась с таким видом, который говорил, что она не допускала возможности, чтобы кто либо мог видеть ее и не быть восхищенным. Тетушка прокашлялась, проглотила слюни и по французски сказала, что она очень рада видеть Элен; потом обратилась к Пьеру с тем же приветствием и с той же миной. В середине скучливого и спотыкающегося разговора Элен оглянулась на Пьера и улыбнулась ему той улыбкой, ясной, красивой, которой она улыбалась всем. Пьер так привык к этой улыбке, так мало она выражала для него, что он не обратил на нее никакого внимания. Тетушка говорила в это время о коллекции табакерок, которая была у покойного отца Пьера, графа Безухого, и показала свою табакерку. Княжна Элен попросила посмотреть портрет мужа тетушки, который был сделан на этой табакерке.
– Это, верно, делано Винесом, – сказал Пьер, называя известного миниатюриста, нагибаясь к столу, чтоб взять в руки табакерку, и прислушиваясь к разговору за другим столом.
Он привстал, желая обойти, но тетушка подала табакерку прямо через Элен, позади ее. Элен нагнулась вперед, чтобы дать место, и, улыбаясь, оглянулась. Она была, как и всегда на вечерах, в весьма открытом по тогдашней моде спереди и сзади платье. Ее бюст, казавшийся всегда мраморным Пьеру, находился в таком близком расстоянии от его глаз, что он своими близорукими глазами невольно различал живую прелесть ее плеч и шеи, и так близко от его губ, что ему стоило немного нагнуться, чтобы прикоснуться до нее. Он слышал тепло ее тела, запах духов и скрып ее корсета при движении. Он видел не ее мраморную красоту, составлявшую одно целое с ее платьем, он видел и чувствовал всю прелесть ее тела, которое было закрыто только одеждой. И, раз увидав это, он не мог видеть иначе, как мы не можем возвратиться к раз объясненному обману.
«Так вы до сих пор не замечали, как я прекрасна? – как будто сказала Элен. – Вы не замечали, что я женщина? Да, я женщина, которая может принадлежать всякому и вам тоже», сказал ее взгляд. И в ту же минуту Пьер почувствовал, что Элен не только могла, но должна была быть его женою, что это не может быть иначе.
Он знал это в эту минуту так же верно, как бы он знал это, стоя под венцом с нею. Как это будет? и когда? он не знал; не знал даже, хорошо ли это будет (ему даже чувствовалось, что это нехорошо почему то), но он знал, что это будет.
Пьер опустил глаза, опять поднял их и снова хотел увидеть ее такою дальнею, чужою для себя красавицею, какою он видал ее каждый день прежде; но он не мог уже этого сделать. Не мог, как не может человек, прежде смотревший в тумане на былинку бурьяна и видевший в ней дерево, увидав былинку, снова увидеть в ней дерево. Она была страшно близка ему. Она имела уже власть над ним. И между ним и ею не было уже никаких преград, кроме преград его собственной воли.
– Bon, je vous laisse dans votre petit coin. Je vois, que vous y etes tres bien, [Хорошо, я вас оставлю в вашем уголке. Я вижу, вам там хорошо,] – сказал голос Анны Павловны.
И Пьер, со страхом вспоминая, не сделал ли он чего нибудь предосудительного, краснея, оглянулся вокруг себя. Ему казалось, что все знают, так же как и он, про то, что с ним случилось.
Через несколько времени, когда он подошел к большому кружку, Анна Павловна сказала ему:
– On dit que vous embellissez votre maison de Petersbourg. [Говорят, вы отделываете свой петербургский дом.]
(Это была правда: архитектор сказал, что это нужно ему, и Пьер, сам не зная, зачем, отделывал свой огромный дом в Петербурге.)
– C"est bien, mais ne demenagez pas de chez le prince Ваsile. Il est bon d"avoir un ami comme le prince, – сказала она, улыбаясь князю Василию. – J"en sais quelque chose. N"est ce pas? [Это хорошо, но не переезжайте от князя Василия. Хорошо иметь такого друга. Я кое что об этом знаю. Не правда ли?] А вы еще так молоды. Вам нужны советы. Вы не сердитесь на меня, что я пользуюсь правами старух. – Она замолчала, как молчат всегда женщины, чего то ожидая после того, как скажут про свои года. – Если вы женитесь, то другое дело. – И она соединила их в один взгляд. Пьер не смотрел на Элен, и она на него. Но она была всё так же страшно близка ему. Он промычал что то и покраснел.