Откриването на TiO 2 е направено почти едновременно и независимо от англичанина У. Грегор и немския химик М. Г. Клапрот. У. Грегор, изучавайки състава на магнитен железен пясък (Крийд, Корнуол, Англия, 1789 г.), изолира нова "земя" (оксид) от неизвестен метал, който той нарече менакен. През 1795 г. немският химик Клапрот открива нов елемент в минерала рутил и го нарича титан, а по-късно установява, че рутилът и менакенската пръст са оксиди на един и същи елемент. Първата проба от метален титан е получена през 1825 г. от Й. Я. Берцелиус. Проба от чист Ti е получена от холандците A. van Arkel и J. de Boer през 1925 г. чрез термично разлагане на пари на титанов йодид TiI 4.
Физични свойства:
Титанът е лек, сребристо-бял метал. Пластмаса, заварена в инертна атмосфера.
Има висок вискозитет, по време на обработка е склонен към залепване към режещия инструмент и поради това е необходимо прилагането на специални покрития върху инструмента, различни смазочни материали.
Химични свойства:
При нормална температура той е покрит със защитен пасивиращ оксиден филм, устойчив на корозия, но когато се натроши на прах, той гори във въздуха. Титановият прах може да експлодира (точка на възпламеняване 400°C). При нагряване на въздух до 1200 ° C титанът изгаря с образуването на оксидни фази с променлив състав TiO x .
Титанът е устойчив на разредени разтвори на много киселини и основи (с изключение на HF, H 3 PO 4 и концентрирана H 2 SO 4), но лесно реагира дори със слаби киселини в присъствието на комплексообразуващи агенти, например с флуороводородна киселина HF образува комплексен анион 2-.
При нагряване титанът взаимодейства с халогени. С азот над 400°C титанът образува нитрида TiN x (x=0,58-1,00). Когато титанът взаимодейства с въглерода, се образува титанов карбид TiC x (x=0,49-1,00).
Титанът абсорбира водород, образувайки съединения с променлив състав TiH x . При нагряване тези хидриди се разлагат с отделяне на Н2.
Титанът образува сплави с много метали.
В съединенията титанът проявява степени на окисление +2, +3 и +4. Най-стабилното състояние на окисление е +4.
Най-важните връзки:
Титанов диоксид, TiO 2 . Бял прах, жълт при нагряване, плътност 3,9-4,25 g/cm 3 . Амфотерен. В концентриран H 2 SO 4 се разтваря само при продължително нагряване. Когато се слее със сода Na 2 CO 3 или поташ K 2 CO 3, TiO 2 оксидът образува титанати:
TiO 2 + K 2 CO 3 \u003d K 2 TiO 3 + CO 2
Титанов(IV) хидроксид, TiO(OH) 2 *xH 2 O, се утаява от разтвори на титанови соли, внимателно се калцинира, за да се получи TiO 2 оксид. Титановият (IV) хидроксид е амфотерен.
Титанов тетрахлорид, TiCl 4 , при нормални условия - жълтеникава, силно димяща течност във въздуха, което се обяснява със силната хидролиза на TiCl 4 с водни пари и образуването на малки капчици HCl и суспензия от титанов хидроксид. Врящата вода се хидролизира до титанова киселина (??). Титановият (IV) хлорид се характеризира с образуването на присъединителни продукти, например TiCl 4 *6NH 3, TiCl 4 *8NH 3, TiCl 4 *PCl 3 и др. При разтваряне на титанов (IV) хлорид в HCl се образува комплексна киселина Н 2, която е непозната в свободно състояние; неговите Me 2 соли кристализират добре и са стабилни на въздух.
Редукцията на TiCl 4 с водород, алуминий, силиций и други силни редуциращи агенти произвежда титанов трихлорид и дихлорид TiCl 3 и TiCl 2 - твърди вещества със силни редуциращи свойства.
Титанов нитрид- е интерстициална фаза с широка област на хомогенност, кристали с кубична лицево-центрирана решетка. Получаване - чрез азотиране на титан при 1200 ° C или по други методи. Използва се като топлоустойчив материал за създаване на устойчиви на износване покрития.
Приложение:
под формата на сплави.Металът се използва в химическата промишленост (реактори, тръбопроводи, помпи), леки сплави, остеопротези. Това е най-важният структурен материал в самолетостроенето, ракетостроенето и корабостроенето.
Титанът е легираща добавка в някои видове стомана.
Нитинол (никел-титан) е сплав с памет за формата, използвана в медицината и технологиите.
Титановите алуминиди са много устойчиви на окисляване и топлоустойчиви, което от своя страна определя използването им в авиационната и автомобилната индустрия като структурни материали.
Под формата на връзкиБелият титанов диоксид се използва в бои (например титаново бяло), както и в производството на хартия и пластмаси. Хранителна добавка Е171.
Органотитановите съединения (напр. тетрабутоксититан) се използват като катализатор и втвърдител в химическата и бояджийската промишленост.
Неорганичните титанови съединения се използват в химическата, електронната промишленост, производството на фибростъкло като добавка.
Матигоров А.В.
HF Тюменски държавен университет
Цирконият и хафният образуват съединения в степен на окисление +4, титанът също е способен да образува съединения в степен на окисление +3.
Съединения със степен на окисление +3. Съединенията на титан (III) се получават чрез редукция на съединения на титан (IV). Например:
1200 ºС 650 ºС
2TiO 2 + H 2 ¾® Ti 2 O 3 + H 2 O; 2TiCl 4 + H 2 ¾® 2TiCl 3 + 2HCl
Съединенията на титан (III) са лилави. Титановият оксид практически не се разтваря във вода, проявява основни свойства. Оксид, хлорид, Ti 3+ соли са силни редуциращи агенти:
4Ti +3 Cl 3 + O 2 + 2H 2 O \u003d 4Ti +4 OCl 2 + 4HCl
За съединенията на титан (III) са възможни реакции на диспропорциониране:
2Ti +3 Cl 3 (t) ¾® Ti +4 Cl 4 (g) + Ti +2 Cl 2 (t)
При по-нататъшно нагряване титановият (II) хлорид също диспропорционира:
2Ti +2 Cl 2 (t) \u003d Ti 0 (t) + Ti +4 Cl 4 (g)
Съединения със степен на окисление +4.Титан (IV), цирконий (IV) и хафний (IV) оксиди са огнеупорни, химически доста инертни вещества. Те проявяват свойствата на амфотерни оксиди: бавно реагират с киселини по време на продължително кипене и взаимодействат с основи по време на топене:
TiO 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ti (SO 4) 2 + 2H 2 O;
TiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 TiO 3 + H 2 O
Титановият оксид TiO 2 намира най-широко приложение, използва се като пълнител при производството на бои, каучук и пластмаси. Циркониевият оксид ZrO 2 се използва за производството на огнеупорни тигли и плочи.
Хидроксидититан (IV), цирконий (IV) и хафний (IV) - аморфни съединения с променлив състав - EO 2 × nH 2 O. Прясно получените вещества са доста реактивни и се разтварят в киселини, титановият хидроксид също е разтворим в основи. Старите седименти са изключително инертни.
Халогениди(хлориди, бромиди и йодиди) Ti(IV), Zr(IV) и Hf(IV) имат молекулна структура, летливи и реактивни са и лесно се хидролизират. При нагряване йодидите се разлагат и образуват метали, които се използват при производството на метали с висока чистота. Например:
TiI 4 = Ti + 2I 2
Флуоридите на титан, цирконий и хафний са полимерни и слабо реактивни.
солелементите от титанова подгрупа в степен на окисление +4 са малко и хидролитично нестабилни. Обикновено, когато оксиди или хидроксиди реагират с киселини, не се образуват средни соли, а оксо- или хидроксо производни. Например:
TiO 2 + 2H 2 SO 4 \u003d TiOSO 4 + H 2 O; Ti (OH) 4 + 2HCl \u003d TiOСl 2 + H 2 O
Описани са голям брой анионни комплекси на титан, цирконий и хафний. Най-стабилни в разтвори и лесно образуващи се флуорни съединения:
EO 2 + 6HF \u003d H 2 [EF 6] + 2H 2 O; EF 4 + 2KF \u003d K 2 [EF 6]
Титанът и неговите аналози се характеризират с координационни съединения, в които пероксидният анион играе ролята на лиганд:
E (SO 4) 2 + H 2 O 2 \u003d H 2 [E (O 2) (SO 4) 2]
В този случай разтворите на титанови (IV) съединения придобиват жълто-оранжев цвят, което дава възможност за аналитично откриване на титанови (IV) катиони и водороден пероксид.
Хидридите (EN 2), карбидите (ES), нитридите (EN), силицидите (ESi 2) и боридите (EV, EV 2) са съединения с променлив състав, подобни на метали. Бинарните съединения имат ценни свойства, които им позволяват да се използват в технологиите. Например сплав от 20% HfC и 80% TiC е една от най-огнеупорните, т.т. 4400 ºС.
При високи температури титанът се свързва с халогени, кислород, сяра, азот и други елементи. Това е основата за използването на титанови сплави с желязо ( феротитан) като добавка към стоманата. Титанът се свързва с азота и кислорода, присъстващи в разтопената стомана и по този начин предотвратява отделянето на последния по време на втвърдяването на стоманата - отливката е хомогенна и не съдържа кухини.
Комбинирайки се с въглерод, титанът образува карбид. От титанови и волфрамови карбиди с добавка на кобалт се получават сплави, близки до диаманта по твърдост.
Титанов диоксид TiO 2 е бяло огнеупорно вещество, неразтворимо във вода и разредени киселини. Той е амфотерен оксид, но неговите основни и киселинни свойства са слабо изразени.
Среща се в природата като рутил(кубична сингония), по-рядко във формата анатаз(тетрагонална сингония) и brookita(ромбична сингония). В рутила всеки Ti 4+ йон е заобиколен от шест O 2- йона, а всеки O 2- йон е заобиколен от три Ti 4+ йона. В другите две кристални форми непосредствените съседи на йоните са едни и същи.
Напълно чистият титанов диоксид е безцветен. В природата той обикновено е замърсен с железни оксиди и следователно е оцветен.
Напълно неразтворим във вода и разредени киселини. В топла концентрирана сярна киселина се разтваря бавно с възможно образуване на титанов сулфит Ti(SO 4) 2, който обаче не може да бъде изолиран в чиста форма поради лесното му преминаване поради хидролиза в титанил сулфит(TiO)SO4. Тази разтворима в студена вода сол също се хидролизира при нагряване до образуване на H 2 SO 4 и хидратиран титанов диоксид, т.нар. в-титанили метатитанова киселина. Лекотата, с която протича тази хидролиза, показва слабите основни свойства на титановия хидроксид. Титановият сулфат образува със сулфати на алкални метали (които се добавят към сярната киселина, използвана за разтваряне на титанов диоксид) двойни соли, като K 2 , които са по-устойчиви на хидролиза от обикновените сулфати.
Хидроксиди и карбонати на алкални метали се утаяват от разтвори на сулфати в студения желатинообразен хидратиран титанов диоксид, т.нар. b-титанова киселина, който се различава от β-титан с по-висока реактивност (например β-титановата киселина се разтваря в основи, в които β-титанът е неразтворим). Четировалентен титанов хидроксид или титанова киселина Ti(OH) 4 не може да бъде изолиран; в това той е подобен на силициевата и калаената киселини. b- и b-титанови киселини, които са повече или по-малко дехидратирани производни на титанов (IV) хидроксид, са напълно сравними с b- и b-калаените киселини.
Неутрален или подкислен разтвор на титанил сулфат, както и други титанови соли, стават тъмно оранжеви с водороден пероксид (реакция на откриване на водороден пероксид). От тези разтвори се утаява амоняк пероксотитанова киселина H 4 TiO 5 жълто-кафяв, с формула Ti(OH) 3 O-OH.
TiO 2 се използва в производството на огнеупорни стъкла, глазури, емайли, топлоустойчива лабораторна стъклария, както и за получаване на бяла маслена боя с висока покривност ( титаново бяло).
Получава се сливане на TiO 2 с BaCO 3 бариев титанат BaTio 3 . Тази сол има много висока диелектрична проницаемост и освен това има способността да се деформира под действието на електрическо поле. Кристалите от бариев титанат се използват в електрически кондензатори с голям капацитет и малки размери, в ултразвуково оборудване, в пикапи и в хидроакустични устройства.
Титанов хлорид(IV) TiCl4, получен по същия начин като SiCl4, е безцветна течност с точка на кипене 136°C и точка на топене -32°C, хидролизирайки се с вода до TiO2 и 4HCl. С халидите на алкални метали титановият (IV) хлорид дава двойни хлориди, съдържащи 2-комплексния йон. Титанов флуорид(IV) TiF4 се изолира като бял прах с точка на топене 284°C; също така лесно се хидролизира и образува с HF хексафлуоротитан(IV) киселина H 2 TiF 6 като хексафлуоросилициева киселина.
Безводен титанов хлорид(III) TiCl3 се получава като лилав прах чрез преминаване на пари на TiCl4 заедно с Н2 през медна тръба, нагрята до приблизително 700°C. Под формата на воден разтвор (лилаво) се получава чрез редукция на TiCl 4 в солна киселина с цинк или електролитно. Получава се и титанов (III) сулфат. От воден разтвор на титанов (III) хлорид кристализира лилав хексахидрат TiCl3 -6H2O.
Титанов хлорид(II) TiCl 2 , оцветен в черно, се получава чрез термично разлагане на TiCl 3 при 700ºС във водородна атмосфера:
Безцветният воден разтвор на този хлорид бързо се окислява във въздуха и първо става лилав, а след това отново става безцветен поради образуването първо на съединението Ti(III) и след това на съединението Ti(IV).
Титанови карбонитриди, оксикарбиди и оксинитриди.Установено е, че естеството на зависимостта на разтварянето на огнеупорни интерстициални фази (TPI) - титанови карбиди, нитриди и оксиди - от състава корелира с промяната в степента на металичност на Ti-Ti връзките в TiC- Серия TiN-TiO, а именно: с увеличаване на степента на металност на фазите в тази посока тяхната химическа устойчивост в HCl и H 2 SO 4 намалява, докато в HNO 3 се увеличава. Тъй като карбидите, нитридите и титановият моноксид се характеризират с пълна взаимна разтворимост, може да се очаква, че взаимодействието на техните твърди разтвори с киселини ще покаже подобен модел.
Въпреки това, наличните в литературата данни за зависимостта на степента на разтваряне на TiC x O y и TiN x O y от състава в минерални киселини са в слабо съгласие с това предположение. По този начин разтворимостта на 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 (д=1,19 g/cm) при същите условия достига 1-2%, без обаче да се разкрива каквато и да е зависимост от състава на фазата. Степента на разтваряне на TiN x O y в конц. HNO 3 - ниско (2,5-3,0%) и не зависи от състава на оксинитрида (20ўЄC, 6 h). От друга страна, степента на разтваряне на TiN x O y в HNO 3 при същите условия варира в много широк диапазон: от 98% за TiC 0.88 O 0.13 до 4.5% за TiC 0.11 O 0.82. Трудно е да се каже нещо определено за естеството на връзката между степента на разтваряне и състава на титановия карбонитрид в солната и сярната киселина. Степента на разтваряне на TiC x O y в HCl е много ниска (0,3%) и не зависи от състава на карбонитрида (60ºC, 6 h). Въпреки това, в конц. H 2 SO 4 е с порядък по-висок (3,0-6,5%) и се характеризира с минимум (2%) за проба със състав TiC 0,67 O 0,26.
Получените експериментални данни ни позволяват да твърдим, че естеството на зависимостта на разтварянето на TiC x N y, TiC x O y и TiN x O y от състава в HCl, H 2 SO 4 и HNO 3 е съвсем определено и, освен това, подобно на установеното по-рано за TiC x, TiN x и TiO x. Това означава, че причините за качествено различния ход на тези зависимости в HCl и H2SO4, от една страна, и в HNO3, от друга, трябва да са общи за всички изследвани съединения от системата TI-C-N-O, т.е. се определя от степента на металност на Ti-Ti връзката и способността за пасивиране на получените продукти на взаимодействие.
литиеви титанати И цинк Li 2 ZnTi 3 O 8 и Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 имат кубична структура на шпинел с различно разпределение на катиони по позиции. Установено е, че тези съединения са твърди литиево-проводими електролити. В Li 2 ZnTi 3 O 8 катионите на лития и титана са подредени в октаедрични позиции в съотношение 1:3, половината от литиевите и цинковите атоми са статистически разпределени в тетраедрични позиции: (Li 0,5 Zn 0,5)O 4 . Кристалната химична формула на Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 може да бъде написана като (Zn)O 4 . Въз основа на анализа на IR и Raman спектрите беше предложен друг начин за разпределение на литиеви и цинкови атоми в структурата на тези шпинели: литият има тетраедрична координация, докато цинкът и титанът имат октаедрична. Също така беше отбелязано силно изкривяване на TiO 6 октаедрите: например в Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 средата на Ti 4+ йони е близка до пет-координация. Ниската йонна проводимост на тези титанати при повишени температури се обяснява с тетраедричната координация на литиевите атоми.
На примера на халогенни шпинели Li 2 MX 4 (M=Mg 2+ ,Mn 2+ ,Fe 2+ ; X=Cl - ,Br -) беше установено, че катионният състав и разпределението на литиевите атоми по позиции има силно ефект върху електрическата проводимост. Тъй като няма общи лица в структурата на шпинела между едни и същи катионни позиции, няколко различни позиции участват в йонния транспорт. Високи стойности на йонна проводимост в хлоридни шпинели се наблюдават в резултат на разстройство на структурата на съединенията, свързани с прехода на литиеви атоми при повишени температури от тетраедрични позиции 8 Ав свободни октаедрични позиции 16 с. В този случай структурата на шпинела се трансформира в структура от типа NaCl. Информативен метод за изследване на разстройството на структурата на хлоридните шпинели беше изследването на спектрите на Раман на съединения при високи температури.
Основни характеристики. История на откритията
Титан (Titanium), Ti, е химичен елемент от IV група на периодичната система от елементи на Д. И. Менделеев. Сериен номер 22, атомно тегло 47,90. Състои се от 5 стабилни изотопа; получени са и изкуствено радиоактивни изотопи.
През 1791 г. английският химик У. Грегор открива нова "земя" в пясъка от град Менакан (Англия, Корнуол), която нарича Менаканска. През 1795 г. немският химик М. Клайрот открива в минерала рутил все още неизвестна пръст, чийто метал той нарича Титан [на гръцки. митология, титаните са деца на Уран (Небето) и Гея (Земята)]. През 1797 г. Клапрот доказва идентичността на тази земя с тази, открита от В. Грегор. Чистият титан е изолиран през 1910 г. от американския химик Хънтър чрез редуциране на титанов тетрахлорид с натрий в желязна бомба.
Да бъдеш сред природата
Титанът е един от най-разпространените елементи в природата, съдържанието му в земната кора е 0,6% (тегло). Среща се главно под формата на TiO 2 диоксид или неговите съединения - титанати. Познати са повече от 60 минерала, сред които е титанът, намира се и в почвата, в животинските и растителни организми. Илменит FeTiO 3 и рутил TiO 2 служи като основна суровина за производството на титан. Като източник на титан, шлаките от топенето стават важни титаниеви магнетитии илменит.
Физични и химични свойства
Титанът съществува в две състояния: аморфен - тъмносив прах, плътност 3,392-3,395 g / cm 3 и кристален, плътност 4,5 g / cm 3. За кристален титан са известни две модификации с точка на преход при 885 ° (под 885 °, стабилна шестоъгълна форма, по-горе - кубична); t° pl около 1680°; t° kip над 3000°. Титанът активно абсорбира газове (водород, кислород, азот), което го прави много чуплив. Техническият метал се поддава на обработка с горещо налягане. Идеално чистият метал може да бъде студено валцован. Във въздуха при нормална температура титанът не се променя, когато се нагрява, той образува смес от Ti 2 O 3 оксид и TiN нитрид. В поток от кислород при червено нагряване той се окислява до TiO 2 диоксид. При високи температури реагира с въглерод, силиций, фосфор, сяра и др.. Устойчив на морска вода, азотна киселина, мокър хлор, органични киселини и силни основи. Разтваря се в сярна, солна и флуороводородна киселина, най-добре в смес от HF и HNO3. Добавянето на окислител към киселините предпазва метала от корозия при стайна температура. Тетравалентни титанови халогениди, с изключение на TiCl 4 - кристални тела, топими и летливи във воден разтвор, хидролизирани, склонни към образуване на комплексни съединения, от които калиевият флуоротитанат K 2 TiF 6 е важен в технологията и аналитичната практика. От голямо значение са TiC карбидът и TiN нитридът - металоподобни вещества, характеризиращи се с висока твърдост (титановият карбид е по-твърд от карборунда), огнеупорност (TiC, t° pl = 3140°; TiN, t° pl = 3200°) и добра електропроводимост.
Химичен елемент номер 22. Титан.
Електронната формула на титана е: 1s 2 | 2s 2 2p 6 | 3s 2 3p 6 3d 2 | 4s 2 .
Поредният номер на титана в периодичната система на химичните елементи D.I. Менделеев - 22. Номерът на елемента показва заряда на ярд, следователно титанът има ядрен заряд +22, масата на ядрото е 47,87. Титанът е в четвъртия период, във вторична подгрупа. Номерът на периода показва броя на електронните слоеве. Номерът на групата показва броя на валентните електрони. Странична подгрупа показва, че титанът принадлежи към d-елементите.
Титанът има два валентни електрона в s-орбиталата на външния слой и два валентни електрона в d-орбиталата на пред-външния слой.
Квантови числа за всеки валентен електрон:
С халогени и водород Ti(IV) образува съединения от типа TiX 4, имащи sp 3 → q 4 тип хибридизация.
Титанът е метал. Е първият елемент от d-групата. Най-стабилен и разпространен е Ti +4. Съществуват и съединения с по-ниски степени на окисление - Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, но тези съединения лесно се окисляват от въздух, вода или други реагенти до Ti +4. Отделянето на четири електрона изисква много енергия, така че йонът Ti +4 всъщност не съществува и Ti(IV) съединенията обикновено включват ковалентни връзки. Ti(IV) е в някои отношения подобен на елементите Si, Ge, Sn и Pb, особено Sn.
Свойства на титанови съединения.
Титанови оксиди:
Ti (IV) - TiO 2 - Титанов диоксид. Има амфотерен характер. Най-стабилен и има най-голяма практическа стойност.
Ti(III) - Ti 2 O 3 - титанов оксид. Има основен характер. Той е стабилен в разтвор и е силен редуциращ агент, подобно на други Ti(III) съединения.
TI (II) - TiO 2 - Титанов оксид. Има основен характер. Най-малко стабилен.
Титановият диоксид, TiO2, е съединение на титан с кислород, в което титанът е четиривалентен. Бял прах, жълт при нагряване. Среща се в природата главно под формата на минерала рутил, t ° pl над 1850 °. Плътност 3,9 - 4,25 g / cm3. Практически неразтворим в основи и киселини, с изключение на HF. В концентриран H 2 SO 4 се разтваря само при продължително нагряване. Когато титановият диоксид се слее с каустик или въглеродни основи, се образуват титанати, които лесно се хидролизират до образуване на ортотитанова киселина (или хидрат) Ti(OH) 4 на студено, лесно разтворим в киселини. При престояване се превръща в мстатитанова киселина (форма), която има микрокристална структура и е разтворима само в гореща концентрирана сярна и флуороводородна киселина. Повечето титанати са практически неразтворими във вода. Основните свойства на титановия диоксид са по-изразени от киселинните, но солите, в които титанът е катион, също се хидролизират до голяма степен с образуването на двувалентен титанилов радикал TiO 2 +. Последният е включен в състава на солите като катион (например титанил сулфат TiOSO 4 * 2H 2 O). Титановият диоксид е едно от най-важните титанови съединения; той служи като изходен материал за производството на други титанови съединения, както и частично метален титан. Използва се главно като минерална боя, но също и като пълнител при производството на каучук и пластмасови метали. Включва се в състава на огнеупорни стъкла, глазури, порцеланови маси. От него се правят изкуствени скъпоценни камъни, безцветни и цветни.
Титановият диоксид е неразтворим във вода и разредени минерални киселини (с изключение на флуороводородна) и разредени алкални разтвори.
Бавно се разтваря в концентрирана сярна киселина:
TiO 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ti (SO4) 2 + 2H 2 O
С водороден прекис образува ортотитанова киселина H4TiO4:
TiO 2 + 2H 2 O 2 \u003d H 4 TiO 4
В концентрирани алкални разтвори:
TiO 2 + 2NaOH \u003d Na 2 TiO 3 + H 2 O
При нагряване титановият диоксид с амоняк образува титанов нитрид:
2TiO 2 + 2NH 3 \u003d 2TiN + 3H 2 O + O 2
В наситен разтвор на калиев бикарбонат:
TiO 2 + 2KHCO 3 \u003d K 2 TiO 3 + H 2 O + 2CO 2
При сливане с оксиди, хидроксиди и карбонати се образуват титанати и двойни оксиди:
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)
Титанов хидроксид:
H2TiO3 - P.R. = 1,0∙10 -29
H 2 TiO 4 - P.R. = 3,6∙10 -17
TIO(OH) 2 - P.R. = 1,0∙10 -29
Ti(OH) 2 - P.R. = 1,0∙10 -35
Хидроксид Ti(IV) - Ti(OH) 4 или H 4 TiO 4 - ортотитанова киселина очевидно изобщо не съществува и утайката, която се утаява, когато основи се добавят към разтвори на Ti (IV) соли, е хидратирана форма на TiO 2 . Това вещество се разтваря в концентрирани алкали и от такива разтвори могат да бъдат изолирани хидратирани титанати с обща формула: M 2 TiO 3 ∙nH 2 O и M 2 Ti 2 O 5 ∙nH 2 O.
Титанът се характеризира с комплексообразуване със съответните халогеноводородни киселини и особено с техните соли. Най-характерни са комплексните производни с обща формула Me 2 TiG 6 (където Me е едновалентен метал). Те кристализират добре и се подлагат на хидролиза много по-малко от първоначалните TiG4 халогениди. Това показва стабилността на TiГ 6 комплексните йони в разтвора.
Цветът на титановите производни силно зависи от природата на халогена, включен в тях:
Стабилността на солите на комплексните киселини от типа H 2 EG 6 като цяло се увеличава в серията Ti-Zr-Hf и намалява в серията халогени F-Cl-Br-I.
Производните на тривалентни елементи са повече или по-малко характерни само за титана. Тъмно виолетов оксид Ti 2 O 3 (т.т. 1820 °C) може да се получи чрез калциниране на TiO 2 до 1200 °C в поток от водород. Blue Ti 2 O 3 се образува като междинен продукт при 700-1000 °C.
Ti 2 O 3 е практически неразтворим във вода. Неговият хидроксид се образува като тъмнокафява утайка при действието на алкали върху разтвори на тривалентни титанови соли. Започва да се утаява от киселинни разтвори при pH = 4, има само основни свойства и не се разтваря в излишък от алкали. Въпреки това, метални титанити (Li, Na, Mg, Mn), произведени от HTiO 2, се получават по сух начин. Известен е и синьо-черен „титанов бронз“ със състав Na0.2TiO 2 .
Титановият хидроксид (III) лесно се окислява от атмосферния кислород. Ако в разтвора няма други вещества, които могат да се окисляват, едновременно с окисляването на Ti (OH) 3 се образува водороден пероксид. В присъствието на Ca (OH) 2 (свързващ H 2 O 2), реакцията протича съгласно уравнението:
2Ti(OH) 3 + O 2 + 2H 2 O = 2Ti(OH) 4 + H 2 O 2
Ti(OH) 3 нитратните соли се редуцират до амоняк.
Виолетов TiCl 3 прах може да се получи чрез преминаване на смес от TiCl 4 пари с излишък от водород през тръба, загрята до 650 °C. Нагряването причинява неговата сублимация (с частично образуване на димерни молекули Ti 2 Cl 6) и след това дисмутация по схемата:
2TiCl 3 \u003d TiCl 4 + TiCl 2
Интересно е, че дори при нормални условия титановият тетрахлорид постепенно се редуцира от метална мед, образувайки черно съединение от състава CuTiCl 4 (т.е. СuCl·TiCl 3).
Титановият трихлорид също се образува чрез действието на водород върху TiCl 4 по време на изолирането (Zn + киселина). В този случай безцветният разтвор става лилав, което е характерно за Ti 3+ йони и от него може да се изолира кристален хидрат със състав TiCl 3 6H 2 O. Известен е и нестабилен зелен кристален хидрат със същия състав, който се освобождава от наситен разтвор на HCl на TiCl 3 . Структурата на двете форми, както и подобни кристални хидрати на CrCl 3, съответстват на формулите Cl 3 и Cl 2H 2 O. Когато стои в отворен съд, разтворът на TiCl 3 постепенно става безцветен поради окисляването на Ti 3+ до Ti 4+ чрез атмосферен кислород съгласно реакцията:
4TiCl3 + O2 + 2H2O \u003d 4TiOCl2 + 4HCl.
Йонът Ti3+ е един от малкото редуциращи агенти, които бързо редуцират (в кисела среда) перхлоратите до хлориди. В присъствието на платина Ti 3+ се окислява от вода (с отделяне на водород).
Безводният Ti 2 (SO 4) 3 е зелен. Той е неразтворим във вода и разтворът му в разредена сярна киселина има обичайния виолетов цвят за Ti 3+ соли. От тривалентен титанов сулфат се получават комплексни соли, главно от типа Me 12H 2 O (където Me е Cs или Rb) и Me (със съдържание на кристализационна вода, което варира в зависимост от природата на катиона).
Топлината на образуване на TiO (т.т. 1750°C) е 518 kJ/mol. Получава се под формата на златисто-жълта компактна маса чрез нагряване на компресирана смес от TiO 2 + Ti във вакуум до 1700 ° C. Интересен начин за образуването му е термичното разлагане (във висок вакуум при 1000 °C) на титанил нитрил. Подобно на вид на метал, тъмнокафяв TiS се получава чрез калциниране на TiS 2 в поток от водород (в този случай първоначално се образуват сулфиди с междинен състав, по-специално Ti 2 S 3). Известни са също TiSe, TiTe и силициден състав Ti 2 Si.
Всички TiG 2 се образуват чрез нагряване на съответните TiG 3 халогениди без достъп на въздух поради тяхното разлагане по схемата:
2TiГ 3 = TiГ 4 + TiГ 2
При малко по-високи температури самите TiG 2 халогениди претърпяват дисмутация по схемата: 2TiG 2 \u003d TiG 4 + Ti
Титанов дихлорид може също да се получи чрез редукция на TiCl4 с водород при 700°C. Той е силно разтворим във вода (и алкохол), а с течен амоняк дава сив амоняк TiCl 2 4NH 3 . Разтвор на TiCl2 може да се получи чрез редуциране на TiCl4 с натриева амалгама. В резултат на окисление с атмосферен кислород безцветният разтвор на TiCl 2 бързо става кафяв, след това става виолетов (Ti 3+) и накрая отново става безцветен (Ti 4+). Черната утайка от Ti(OH) 2, получена при действието на алкали върху разтвор на TiCl 2, се окислява изключително лесно.
Титанов(II) хидроксид- неорганично съединение титанов метален хидроксид с формула Ti(OH) 2, черен прах, неразтворим във вода.
Касова бележка
- Третиране на разтвори на двувалентен титанов халогенид с основи:
Физически свойства
Титановият (II) хидроксид образува черна утайка, която постепенно става по-светла поради разлагането.
Химични свойства
- Разлага се при съхранение в присъствието на вода:
Напишете отзив за статията "Титанов(II) хидроксид"
Литература
- Химическа енциклопедия / Ред.: Knunyants I.L. и др.. - М .: Съветска енциклопедия, 1995. - Т. 4. - 639 с. - ISBN 5-82270-092-4.
- Наръчник на химика / Редакционна колегия: Николски Б.П. и др.- 3-то изд., коригирано. - Л.: Химия, 1971. - Т. 2. - 1168 с.
- Рипан Р., Четяну И.Неорганична химия. Химия на металите. - М .: Мир, 1972. - Т. 2. - 871 с.
|
||||||
| Тази статия за неорганична материя все още е мъниче. Можете да помогнете на проекта, като добавите към него. |
Откъс, характеризиращ титанов (II) хидроксид
Красавицата отиде при леля си, но Пиер Анна Павловна все още я държеше до себе си, показвайки вид, сякаш все още трябваше да направи последната необходима поръчка.- Не е ли невероятна? - каза тя на Пиер, сочейки заминаващата величествена красота. - Et quelle tenue! [И как се държи!] За толкова младо момиче и такъв такт, такова майсторско поведение! Идва от сърцето! Щастлив ще бъде този, чието ще бъде! С нея най-несветският съпруг неволно ще заеме най-блестящото място на света. Не е ли? Просто исках да знам вашето мнение - и Анна Павловна пусна Пиер.
Пиер искрено отговори утвърдително на Анна Павловна на въпроса й за изкуството на Елена да се пази. Ако някога е мислил за Хелън, той е мислил точно за красотата й и за необичайната й спокойна способност да бъде безмълвно достойна в света.
Леля прие двама млади в ъгъла си, но като че ли искаше да скрие обожанието си към Елена и искаше да изрази повече страха си от Анна Павловна. Тя погледна племенницата си, сякаш питаше какво да прави с тези хора. Отдалечавайки се от тях, Анна Павловна отново докосна с пръст ръкава на Пиер и каза:
- J "espere, que vous ne direz plus qu" on s "ennuie chez moi, [Надявам се, че друг път няма да кажеш, че ми е скучно] - и погледна Хелън.
Хелън се усмихна с поглед, който казваше, че не допуска възможността някой да я види и да не й се възхищава. Лелята прочисти гърлото си, преглътна слюнката си и каза на френски, че много се радва да види Хелън; след това се обърна към Пиер със същия поздрав и със същия мой. По средата на скучен и препъващ се разговор Хелън отново погледна Пиер и му се усмихна с онази усмивка, ясна, красива, с която се усмихваше на всички. Пиер беше толкова свикнал с тази усмивка, тя изразяваше толкова малко за него, че той не й обърна внимание. По това време леля говореше за колекцията от кутии за енфие, която имаше покойният баща на Пиер, граф Безухи, и показа своята кутия за енфие. Принцеса Хелън поиска да види портрета на съпруга на леля си, който беше направен върху тази табакера.
„Точно така, направено е от Vines“, каза Пиер, назовавайки добре известен миниатюрист, навеждайки се към масата, за да вземе табакера, и слушаше разговора на друга маса.
Той стана, искаше да заобиколи, но лелята донесе табакера точно върху Хелън, зад нея. Хелън се наведе напред, за да направи място и се огледа усмихната. Тя беше, както винаги на вечерите, в рокля, която беше много отворена, по модата на времето, отпред и отзад. Бюстът й, който винаги изглеждаше мраморен на Пиер, беше толкова близо до очите му, че с късогледите си очи той неволно различи живата красота на раменете и шията й и толкова близо до устните си, че трябваше да се наведе малко да я докосна. Можеше да чуе топлината на тялото й, миризмата на парфюм и скърцането на корсета й, докато се движеше. Той не видя мраморната й красота, която беше едно цяло с роклята й, той видя и почувства цялото очарование на тялото й, което беше покрито само с дрехи. И след като веднъж видя това, той не можеше да види иначе, как не можем да се върнем към веднъж обяснената измама.
„Значи все още не сте забелязали колко съм красива? – сякаш каза Елън. Забелязахте ли, че съм жена? Да, аз съм жена, която може да принадлежи на всеки, както и на теб“, каза погледът й. И точно в този момент Пиер почувства, че Елена не само може, но и трябваше да бъде негова съпруга, че не можеше да бъде другояче.
Той знаеше това в този момент толкова сигурно, колкото би го знаел, застанал под короната с нея. Както ще бъде? и когато? той не знаеше; той дори не знаеше дали ще е добре (дори чувстваше, че не е добре по някаква причина), но знаеше, че ще бъде.
Пиер сведе очи, пак ги вдигна и пак поиска да я види с такава далечна, чужда за себе си красота, каквато я беше виждал всеки ден преди това; но не можеше повече. Не би могло, точно както човек, който преди това е гледал в мъглата стрък бурен и е видял дърво в него, видял стрък трева, отново е видял дърво в него, не би могъл. Беше му страшно близка. Тя вече имаше власт над него. И между него и нея вече нямаше никакви бариери, освен бариерите на собствената му воля.
Bon, je vous laisse dans votre petit coin. Je vois, que vous y etes tres bien, [Добре, ще те оставя в твоя ъгъл. Виждам, че се чувствате добре там] - каза гласът на Анна Павловна.
И Пиер, спомняйки си със страх дали не е направил нещо осъдително, изчервявайки се, се огледа. Струваше му се, че всички знаят, както и той, за случилото се с него.
След малко, когато се приближи до голямата чаша, Анна Павловна му каза:
- On dit que vous embellissez votre maison de Petersbourg. [Казват, че завършвате къщата си в Санкт Петербург.]
(Вярно беше: архитектът каза, че има нужда от това, а Пиер, без да знае защо, завършва огромната си къща в Санкт Петербург.)
- C "est bien, mais ne demenagez pas de chez le prince Basile. Il est bon d" avoir un ami comme le prince, каза тя, усмихвайки се на принц Василий. - J "en sais quelque chose. N" est ce pas? [Това е добре, но не се отдалечавайте от княз Василий. Хубаво е да имаш такъв приятел. Знам нещо за това. Не е ли?] А ти си още толкова млад. Имаш нужда от съвет. Не ми се сърдете, че ползвам правата на старите жени. - Тя замълча, както жените винаги мълчат и чакат нещо, след като кажат за годините си. - Ако се ожените, тогава друг въпрос. И тя ги събра в един поглед. Пиер не погледна Хелън, а тя него. Но тя все още беше ужасно близо до него. Той измърмори нещо и се изчерви.
