Zbulimi i TiO 2 u bë pothuajse njëkohësisht dhe në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri nga anglezi W. Gregor dhe kimisti gjerman M. G. Klaproth. W. Gregor, duke studiuar përbërjen e rërës me ngjyra magnetike (Creed, Cornwall, Angli, 1789), izoloi një "tokë" (oksid) të ri të një metali të panjohur, të cilin ai e quajti menaken. Në 1795, kimisti gjerman Klaproth zbuloi një element të ri në mineralin rutile dhe e quajti atë titan; më vonë ai vërtetoi se rutili dhe toka menaken janë okside të të njëjtit element. Mostra e parë e titanit metalik u mor në 1825 nga J. Ya. Berzelius. Një mostër e pastër e Ti u mor nga holandezët A. van Arkel dhe I. de Boer në 1925 nga dekompozimi termik i avullit të jodurit të titanit TiI 4
Vetitë fizike:
Titani është një metal i lehtë argjendi-bardhë. Plastike, e saldueshme në një atmosferë inerte.
Ka një viskozitet të lartë dhe gjatë përpunimit është i prirur për t'u ngjitur në mjetin prerës dhe për këtë arsye kërkon aplikimin e veshjeve speciale në vegël dhe lubrifikantë të ndryshëm.
Karakteristikat kimike:
Në temperatura të zakonshme, ai mbulohet me një film pasivues mbrojtës të oksidit dhe është rezistent ndaj korrozionit, por kur grimcohet në pluhur digjet në ajër. Pluhuri i titanit mund të shpërthejë (pika e ndezjes 400°C). Kur nxehet në ajër në 1200°C, titani digjet me formimin e fazave okside me përbërje të ndryshueshme TiOx.
Titani është rezistent ndaj solucioneve të holluara të shumë acideve dhe alkaleve (përveç HF, H 3 PO 4 dhe H 2 SO 4 të përqendruar), megjithatë, ai reagon lehtësisht edhe me acide të dobëta në prani të agjentëve kompleksues, për shembull, me acidin hidrofluorik HF formon një anion kompleks 2-.
Kur nxehet, titani ndërvepron me halogjenet. Me azot mbi 400°C, titani formon nitridin TiN x (x=0.58-1.00). Kur titani ndërvepron me karbonin, formohet karbidi i titanit TiC x (x=0.49-1.00).
Titani thith hidrogjenin, duke formuar komponime me përbërje të ndryshueshme TiHx. Kur nxehen, këto hidride dekompozohen, duke lëshuar H2.
Titani formon lidhje me shumë metale.
Në komponimet, titani shfaq gjendje oksidimi +2, +3 dhe +4. Gjendja më e qëndrueshme e oksidimit është +4.
Lidhjet më të rëndësishme:
Dioksid titaniumi, TiO 2 . Pluhur i bardhë, i verdhë kur nxehet, dendësia 3,9-4,25 g/cm 3 . Amfoterike. Në H 2 SO 4 të koncentruar tretet vetëm me ngrohje të zgjatur. Kur shkrihet me sodë Na 2 CO 3 ose potas K 2 CO 3, oksidi TiO 2 formon titanate:
TiO 2 + K 2 CO 3 = K 2 TiO 3 + CO 2
Hidroksid titani (IV)., TiO(OH) 2 *xH 2 O, precipitohet nga tretësirat e kripërave të titanit, duke e kalcinuar me kujdes fitohet oksid TiO 2. Hidroksidi i titanit (IV) është amfoterik.
Tetraklorur titani, TiCl 4 , në kushte normale, është një lëng i verdhë që tymos fort në ajër, gjë që shpjegohet me hidrolizën e fortë të TiCl 4 nga avujt e ujit dhe formimin e pikave të vogla të HCl dhe një suspension të hidroksidit të titanit. Uji i vluar hidrolizohet në acid titanik(??). Kloruri i titanit (IV) karakterizohet nga formimi i produkteve shtesë, për shembull TiCl 4 *6NH 3, TiCl 4 *8NH 3, TiCl 4 *PCl 3, etj. Kur kloruri i titanit (IV) tretet në HCl, formohet acidi kompleks H2, i cili është i panjohur në gjendje të lirë; kripërat e tij Me 2 kristalizohen mirë dhe janë të qëndrueshme në ajër.
Nga reduktimi i TiCl 4 me hidrogjen, alumin, silic dhe agjentë të tjerë të fortë reduktues, fitohen triklorur titani dhe diklorur TiCl 3 dhe TiCl 2 - substanca të ngurta me veti të forta reduktuese.
Nitridi i titanit- përfaqëson fazën intersticiale me një rajon të gjerë homogjeniteti, kristale me një rrjetë kub të përqendruar në fytyrë. Përgatitja - nitrimi i titanit në 1200 °C ose metoda të tjera. Përdoret si një material rezistent ndaj nxehtësisë për të krijuar veshje rezistente ndaj konsumit.
Aplikacion:
Në formën e lidhjeve. Metali përdoret në industrinë kimike (reaktorë, tubacione, pompa), lidhje të lehta dhe osteoproteza. Është materiali më i rëndësishëm strukturor në aeroplanët, raketat dhe ndërtimin e anijeve.
Titani është një aditiv aliazh në disa lloje çeliku.
Nitinol (nikel-titan) është një aliazh me memorie të formës, i përdorur në mjekësi dhe teknologji.
Aluminidet e titanit janë shumë rezistente ndaj oksidimit dhe rezistent ndaj nxehtësisë, gjë që përcaktoi përdorimin e tyre në aviacionin dhe prodhimin e automobilave si materiale strukturore.
Në formën e lidhjeve Dioksidi i bardhë i titanit përdoret në bojëra (për shembull, titan i bardhë), si dhe në prodhimin e letrës dhe plastikës. Aditiv ushqimor E171.
Komponimet organo-titanium (p.sh. tetrabutoksititani) përdoren si katalizator dhe ngurtësues në industrinë kimike dhe të bojës dhe llakut.
Përbërjet inorganike të titanit përdoren në industrinë kimike të elektronikës dhe tekstil me fije qelqi si aditivë.
Matigorov A.V.
Universiteti Shtetëror HF Tyumen
Zirkoni dhe hafniumi formojnë komponime në gjendjen e oksidimit +4; titani është gjithashtu i aftë të formojë komponime në gjendjen e oksidimit +3.
Komponimet me gjendje oksidimi +3. Përbërjet e titanit (III) fitohen nga reduktimi i përbërjeve të titanit (IV). Për shembull:
1200 ºС 650 ºС
2TiO 2 + H 2 ¾ ® Ti 2 O 3 + H 2 O; 2TiCl 4 + H 2 ¾® 2TiCl 3 + 2HCl
Përbërjet e titanit (III) kanë ngjyrë vjollcë. Oksidi i titanit është praktikisht i patretshëm në ujë dhe shfaq veti themelore. Oksid, klorur, kripëra Ti 3+ - agjentë të fortë reduktues:
4Ti +3 Cl 3 + O 2 + 2H 2 O = 4Ti +4 OCl 2 + 4HCl
Për komponimet e titanit (III), reagimet e disproporcionit janë të mundshme:
2Ti +3 Cl 3 (t) ¾® Ti +4 Cl 4 (g) + Ti +2 Cl 2 (t)
Me ngrohje të mëtejshme, kloruri i titanit (II) gjithashtu shpërpjesëtohet:
2Ti +2 Cl 2 (t) = Ti 0 (t) + Ti +4 Cl 4 (g)
Komponimet me gjendje oksidimi +4. Oksidet e titanit (IV), zirkonit (IV) dhe hafniumit (IV) janë substanca refraktare, kimikisht mjaft inerte. Ato shfaqin vetitë e oksideve amfoterike: ato reagojnë ngadalë me acidet gjatë zierjes së zgjatur dhe ndërveprojnë me alkalet gjatë shkrirjes:
TiO2 + 2H2SO4 = Ti(SO4) 2 + 2H2O;
TiO 2 + 2NaOH = Na 2 TiO 3 + H 2 O
Oksidi i titanit TiO 2 përdoret më gjerësisht; përdoret si mbushës në prodhimin e bojrave, gomës dhe plastikës. Oksidi i zirkonit ZrO 2 përdoret për prodhimin e pjatave dhe pllakave zjarrduruese.
Hidroksidet titani(IV), zirkoniumi(IV) dhe hafniumi(IV) janë komponime amorfe me përbërje të ndryshueshme - EO 2 ×nH 2 O. Substancat e sapofituara janë mjaft reaktive dhe treten në acide, hidroksidi i titanit është gjithashtu i tretshëm në alkale. Sedimentet e vjetra janë jashtëzakonisht inerte.
Halidet(kloride, bromide dhe jodide) Ti(IV), Zr(IV) dhe Hf(IV) kanë strukturë molekulare, janë të paqëndrueshme dhe reaktive dhe hidrolizohen lehtësisht. Kur nxehen, jodidet dekompozohen për të formuar metale, të cilat përdoren për të marrë metale me pastërti të lartë. Për shembull:
TiI 4 = Ti + 2I 2
Fluoridet e titanit, zirkonit dhe hafniumit janë polimerikë dhe reaktivë të ulët.
Kripërat elementet e nëngrupit të titanit në gjendje oksidimi +4 janë të pakët në numër dhe hidrolitikisht të paqëndrueshëm. Zakonisht, kur oksidet ose hidroksidet reagojnë me acidet, nuk formohen kripëra të ndërmjetme, por derivate okso- ose hidrokso-. Për shembull:
TiO 2 + 2H 2 SO 4 = TiOSO 4 + H 2 O; Ti(OH) 4 + 2HCl = TiOCl 2 + H 2 O
Janë përshkruar një numër i madh i komplekseve anionike të titanit, zirkonit dhe hafniumit. Më të qëndrueshmet në tretësira dhe që formohen lehtësisht janë komponimet fluori:
EO2 + 6HF = H2 [EF6] + 2H2O; EF 4 + 2KF = K 2 [EF 6 ]
Titani dhe analogët e tij karakterizohen nga komponime koordinuese në të cilat roli i ligandit luhet nga anioni i peroksidit:
E(SO 4) 2 + H 2 O 2 = H 2 [E(O 2) (SO 4) 2 ]
Në këtë rast, tretësirat e përbërjeve të titanit (IV) marrin një ngjyrë të verdhë-portokalli, e cila bën të mundur zbulimin analitik të kationeve të titanit (IV) dhe peroksidit të hidrogjenit.
Hidridet (EN 2), karbitet (ES), nitridet (EN), silicidet (ESi 2) dhe boridet (EV, EV 2) janë komponime me përbërje të ndryshueshme, të ngjashme me metalin. Komponimet binare kanë veti të vlefshme, gjë që u lejon atyre të përdoren në teknologji. Për shembull, një aliazh prej 20% HfC dhe 80% TiC është një nga më zjarrduruesit, m.p. 4400 ºС.
Në temperatura të larta, titani kombinohet me halogjenet, oksigjenin, squfurin, azotin dhe elementë të tjerë. Kjo është baza për përdorimin e lidhjeve të titanit me hekur ( ferrotitanium) si një shtesë për çelikun. Titani kombinohet me azotin dhe oksigjenin e pranishëm në çelikun e shkrirë dhe në këtë mënyrë parandalon lirimin e këtij të fundit kur çeliku ngurtësohet - derdhja është homogjene dhe nuk përmban zbrazëti.
Kur kombinohet me karbonin, titani formon karabit. Nga karbidet e titanit dhe tungstenit me shtimin e kobaltit, fitohen lidhje që janë afër diamantit në fortësi.
Dioksid titaniumi TiO 2 është një substancë e bardhë, zjarrduruese, e patretshme në ujë dhe acide të holluara. Ky është një oksid amfoterik, por si vetitë e tij themelore ashtu edhe ato acide janë të shprehura dobët.
Gjendet në natyrë si rutile(sistemi kub), më rrallë në formë anatase(sistemi tetragonal) dhe brookite(sistemi rombik). Në rutile, çdo jon Ti 4+ është i rrethuar nga gjashtë jone O 2- dhe çdo jon O 2- është i rrethuar nga tre jone Ti 4+. Në dy format e tjera kristalore, fqinjët e menjëhershëm të joneve janë të njëjtë.
Dioksidi i titanit absolutisht i pastër është i pangjyrë. Në natyrë, zakonisht është i ndotur me okside hekuri dhe për këtë arsye është i ngjyrosur.
Plotësisht i patretshëm në ujë dhe acide të holluara. Në acidin sulfurik të përqendruar të ngrohtë tretet ngadalë me formimin e mundshëm sulfit titani Ti(SO 4) 2, i cili, megjithatë, nuk mund të izolohet në formë të pastër për shkak të lehtësisë së kalimit të tij për shkak të hidrolizës në sulfit titanil(TiO)SO4. Kjo kripë, e tretshme në ujë të ftohtë, hidrolizohet edhe kur nxehet për të formuar H 2 SO 4 dhe dioksid titani të hidratuar, i ashtuquajturi c-titanium ose acidi metatitanik. Lehtësia me të cilën ndodh kjo hidrolizë tregon vetitë e dobëta themelore të hidroksidit të titanit. Sulfati i titanit jep, me sulfate të metaleve alkali (të cilat i shtohen acidit sulfurik që përdoret për të tretur dioksidin e titanit), kripëra të dyfishta, për shembull K 2, të cilat janë më rezistente ndaj hidrolizës sesa sulfatet e thjeshta.
Hidroksidet dhe karbonatet e metaleve alkali precipitojnë dioksid titani të hidratuar xhelatinoz nga tretësirat e sulfatit në të ftohtë, të ashtuquajturat Acidi L-titanik, i cili ndryshon nga acidi β-titanik në reaktivitetin e tij më të lartë (për shembull, acidi b-titanik tretet në alkale në të cilat acidi β-titanik është i pazgjidhshëm). Hidroksidi katërvalent i titanit, ose vetë acidi titanik Ti(OH) 4, nuk mund të izolohet, në këtë është i ngjashëm me acidet silicike dhe kallaj. Acidet L- dhe b-titanik, të cilët janë pak a shumë derivate të dehidratuar të hidroksidit të titanit (IV), janë plotësisht të krahasueshëm me acidet b- dhe b-stanoz.
Një zgjidhje neutrale ose e acidifikuar e sulfatit titanil, si dhe kripërave të tjera të titanit, është me ngjyrë portokalli të errët me peroksid hidrogjeni (reagimi i zbulimit të peroksidit të hidrogjenit). Amoniaku precipiton nga këto solucione acid peroksotanik H 4 TiO 5 ka ngjyrë të verdhë-kafe, me formulën Ti(OH) 3 O-OH.
TiO 2 përdoret në prodhimin e qelqit zjarrdurues, glazurës, smaltit, qelqeve laboratorike rezistente ndaj nxehtësisë, si dhe për përgatitjen e bojës së bardhë vaji me fuqi të lartë mbuluese ( e bardhë titani).
Duke shkrirë TiO 2 me BaCO 3 fitohet titanat barium BaTiO3. Kjo kripë ka një konstante dielektrike shumë të lartë dhe, përveç kësaj, ka aftësinë të deformojë nën ndikimin e një fushe elektrike. Kristalet e titanatit të bariumit përdoren në kondensatorë elektrikë me kapacitet të lartë dhe përmasa të vogla, në pajisjet tejzanor, në kapëset e zërit dhe në pajisjet hidroakustike.
Klorur titani(IV) TiCl 4, i marrë në të njëjtën mënyrë si SiCl 4, është një lëng pa ngjyrë me një pikë vlimi 136? C dhe një pikë shkrirjeje prej -32? C, i hidrolizuar nga uji për të formuar TiO 2 dhe 4HCl. Me halidet e metaleve alkali, kloruri i titanit (IV) jep kloride të dyfishta që përmbajnë një jon kompleks 2. Fluori i titanit(IV) TiF 4 është izoluar në formën e një pluhuri të bardhë me një pikë shkrirjeje 284? C; gjithashtu hidrolizohet lehtësisht dhe formohet me HF heksafluorotitanium(IV) acid H 2 TiF 6, i ngjashëm me acidin heksafluorsilicik.
Anhydrous klorur titani(III) TiCl 3 përftohet në formën e një pluhuri vjollcë duke kaluar avullin TiCl 4 së bashku me H 2 përmes një tubi bakri të ngrohur në afërsisht 700? C. Në formën e tretësirës ujore (ngjyrë vjollce) fitohet duke reduktuar TiCl 4 në acid klorhidrik me ndihmën e zinkut ose elektrolitikisht. Përftohet edhe sulfati i titanit (III). Kristalizohet nga një tretësirë ujore e klorurit të titanit (III). heksahidrat vjollce TiCl 3 ?6H 2 O.
Klorur titani(II) TiCl 2, i lyer me ngjyrë të zezë, përftohet nga dekompozimi termik i TiCl 3 në 700°С në një atmosferë hidrogjeni:
Një tretësirë ujore e pangjyrë e këtij kloruri oksidohet shpejt në ajër, dhe fillimisht kthehet në ngjyrë vjollcë dhe më pas bëhet përsëri e pangjyrë për shkak të formimit të fillimit të një përbërjeje Ti(III) dhe më pas të një përbërjeje Ti (IV).
Karbonitridet, oksikarbitet dhe oksinitridet e titanit. U zbulua se natyra e varësisë së shpërbërjes së fazave intersticiale zjarrduruese (TIPs) - karbidet e titanit, nitridet dhe oksidet - nga përbërja lidhet me një ndryshim në shkallën e metalizmit të lidhjeve Ti-Ti në TiC-TiN-TiO seri, përkatësisht: me rritjen e shkallës së metalizmit të fazave në këtë drejtim zvogëlohet rezistenca e tyre kimike në HCl dhe H 2 SO 4, kurse në HNO 3 rritet. Meqenëse karbitet, nitridet dhe monoksidi i titanit karakterizohen nga tretshmëria e plotë e ndërsjellë, mund të pritet që një model i ngjashëm të shfaqet kur tretësirat e tyre të ngurta ndërveprojnë me acidet.
Megjithatë, informacioni i disponueshëm në literaturë mbi varësinë e shkallës së shpërbërjes së TiC x O y dhe TiN x O y nga përbërja në acidet minerale nuk përputhet mirë me këtë supozim. Kështu, tretshmëria e TiC x O y (fraksion<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 g/cm) në të njëjtat kushte arrin 1-2%, pa zbuluar megjithatë ndonjë varësi nga përbërja e fazës. Shkalla e tretjes së TiN x O y në konk. HNO 3 është i ulët (2,5-3,0%) dhe nuk varet nga përbërja e oksinitrit (20°C, 6 orë). Nga ana tjetër, shkalla e shpërbërjes së TiN x O y në HNO 3 në të njëjtat kushte ndryshon brenda kufijve shumë të gjerë: nga 98% për TiC 0,88 O 0,13 në 4,5% për TiC 0,11 O 0,82. Është e vështirë të thuhet diçka e qartë për natyrën e marrëdhënies midis shkallës së shpërbërjes dhe përbërjes së karbonitritit të titanit në acidet klorhidrik dhe sulfurik. Shkalla e tretjes së TiC x O y në HCl është shumë e ulët (0,3%) dhe nuk varet nga përbërja e karbonitritit (60°C, 6 orë). Megjithatë, në fund H 2 SO 4 është një rend i madhësisë më i lartë (3,0-6,5%) dhe karakterizohet nga një minimum (2%) për një kampion me përbërje TiC 0,67 O 0,26.
Të dhënat eksperimentale të marra na lejojnë të pohojmë se natyra e varësisë së shpërbërjes së TiC x N y, TiC x O y dhe TiN x O y nga përbërja në HCl, H 2 SO 4 dhe HNO 3 është mjaft e përcaktuar dhe, për më tepër, e ngjashme me atë të vendosur më parë për TiC x, TiN x dhe TiOx. Kjo do të thotë se arsyet e sjelljes cilësisht të ndryshme të këtyre varësive në HCl dhe H2SO4, nga njëra anë, dhe në HNO3, nga ana tjetër, duhet të jenë të përbashkëta për të gjitha përbërjet e studiuara të sistemit TI-C-N-O, d.m.th. përcaktohet nga shkalla e metalicitetit të lidhjes Ti-Ti dhe aftësia pasivizuese e produkteve të ndërveprimit që rezultojnë.
Titanatet e litiumit Dhe zinku Li 2 ZnTi 3 O 8 dhe Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 kanë një strukturë spineli kub me një shpërndarje të ndryshme të kationeve mbi pozicione. Është vërtetuar se këto komponime janë elektrolite të ngurta që përcjellin litium. Në Li 2 ZnTi 3 O 8, kationet e litiumit dhe titanit janë të renditura në pozicione tetëedrale në një raport 1:3, gjysma e atomeve të litiumit dhe zinkut janë të shpërndara statistikisht në pozicionet tetraedrale: (Li 0,5 Zn 0,5)O 4 . Formula kimike kristalore e Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 mund të shkruhet si (Zn)O 4 . Bazuar në analizën e spektrit IR dhe Raman, propozohet një metodë e ndryshme për shpërndarjen e atomeve të litiumit dhe zinkut në strukturën e këtyre spineleve: litiumi ka koordinim tetraedral, dhe zinku dhe titani kanë koordinim tetëedral. U vu re gjithashtu një shtrembërim i fortë i oktaedrave TiO 6: për shembull, në Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 mjedisi i joneve Ti 4+ është afër pesë koordinimit. Përçueshmëria e ulët jonike e këtyre titanateve në temperatura të ngritura shpjegohet nga koordinimi tetraedral i atomeve të litiumit.
Duke përdorur shembullin e spineleve halide Li 2 MX 4 (M=Mg 2+ ,Mn 2+ ,Fe 2+ ; X=Cl - ,Br -) u konstatua se përbërja kationike dhe shpërndarja e atomeve të litiumit mbi pozicione ka një ndikim të fortë në përçueshmërinë elektrike. Meqenëse nuk ka skaje të përbashkëta midis pozicioneve identike kationike në strukturën e spinelit, disa pozicione të ndryshme përfshihen në transferimin e joneve. Vlerat e larta të përçueshmërisë jonike në spinelet e klorurit janë vërejtur si rezultat i çrregullimit të strukturës së komponimeve të lidhura me kalimin e atomeve të litiumit në temperatura të ngritura nga pozicionet tetraedrale 8 A për të liruar pozicionet oktaedrale 16 Me. Në këtë rast, struktura spineli u shndërrua në një strukturë të tipit NaCl. Një metodë informative për studimin e çrregullimit të strukturës së spinelit të klorurit ishte studimi i spektrave Raman të komponimeve në temperatura të larta.
Karakteristikat e përgjithshme. Historia e zbulimit
Titani, Ti, është një element kimik i grupit IV të tabelës periodike të elementeve të D. I. Mendeleev. Numri i serisë 22, pesha atomike 47,90. Përbëhet nga 5 izotope të qëndrueshme; janë marrë edhe izotope radioaktive artificialisht.
Në 1791, kimisti anglez W. Gregor gjeti një "tokë" të re në rërë nga qyteti Menakan (Angli, Cornwall), të cilin e quajti menakan. Në 1795, kimisti gjerman M. Clairot zbuloi një tokë ende të panjohur në mineralin rutile, metalin e të cilit ai e quajti Titan [në greqisht. mitologji, Titanët janë fëmijët e Uranit (Qielli) dhe Gaia (Toka)]. Në 1797, Klaproth vërtetoi identitetin e kësaj toke me atë të zbuluar nga W. Gregor. Titani i pastër u izolua në vitin 1910 nga kimisti amerikan Hunter duke reduktuar tetrakloridin e titanit me natrium në një bombë hekuri.
Të qenit në natyrë
Titani është një nga elementët më të zakonshëm në natyrë; përmbajtja e tij në koren e tokës është 0.6% (nga pesha). Gjendet kryesisht në formën e dioksidit TiO 2 ose komponimeve të tij - titanateve. Njihen mbi 60 minerale që përmbajnë titan.Ai gjendet gjithashtu në organizmat e tokës, kafshëve dhe bimëve. Ilmenite FeTiO 3 dhe rutile TiO 2 shërben si lënda e parë kryesore për prodhimin e titanit. Skorjet e shkrirjes po bëhen të rëndësishme si burim i titanit. titan-magnetit dhe ilmenite.
Vetite fizike dhe kimike
Titani ekziston në dy gjendje: pluhur amorf - gri e errët, densiteti 3,392-3,395 g/cm 3 dhe kristalor, dendësia 4,5 g/cm 3. Për titanin kristalor, njihen dy modifikime me një pikë kalimi në 885° (nën 885° një formë gjashtëkëndore e qëndrueshme, sipër - një kub); t° pl rreth 1680°; t° kip mbi 3000°. Titani thith në mënyrë aktive gazrat (hidrogjen, oksigjen, azot), të cilat e bëjnë atë shumë të brishtë. Metali teknik mund të formohet në nxehtësi. Metali absolutisht i pastër mund të rrotullohet në të ftohtë. Në ajër në temperatura të zakonshme, titani nuk ndryshon; kur nxehet, formon një përzierje të oksidit Ti 2 O 3 dhe nitridit TiN. Në një rrjedhë oksigjeni në nxehtësinë e kuqe, ai oksidohet në dioksid TiO2. Në temperatura të larta reagon me karbon, silikon, fosfor, squfur etj. Rezistent ndaj ujit të detit, acidit nitrik, klorit të lagësht, acideve organike dhe alkaleve të forta. Ai shpërndahet në acide sulfurik, klorhidrik dhe hidrofluorik, më së miri nga të gjitha në një përzierje të HF dhe HNO 3. Shtimi i një agjenti oksidues në acide mbron metalin nga korrozioni në temperaturën e dhomës. Halidet katërvalente të titanit, me përjashtim të TiCl 4, janë trupa kristalorë, të shkrirë dhe të paqëndrueshëm në një tretësirë ujore, të hidrolizuar, të prirur për formimin e komponimeve komplekse, nga të cilat fluorotitanati i kaliumit K 2 TiF 6 është i rëndësishëm në teknologji dhe praktikë analitike. Karbidi TiC dhe nitridi TiN janë substanca të rëndësishme të ngjashme me metalin, të karakterizuara nga fortësi e lartë (karbidi i titanit është më i fortë se karborundi), refraktariteti (TiC, t° pl = 3140°; TiN, t° pl = 3200°) dhe përçueshmëri e mirë elektrike.
Elementi kimik nr 22. Titanium.
Formula elektronike e titanit është: 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2.
Numri serial i titanit në tabelën periodike të elementeve kimike D.I. Mendeleev - 22. Numri i elementit tregon ngarkesën e oborrit, prandaj titani ka një ngarkesë bërthamore prej +22, dhe një masë bërthamore prej 47,87. Titan është në periudhën e katërt, në një nëngrup dytësor. Numri i periudhës tregon numrin e shtresave elektronike. Numri i grupit tregon numrin e elektroneve të valencës. Nëngrupi anësor tregon se titani i përket elementeve d.
Titani ka dy elektrone valence në orbitalën s të shtresës së jashtme dhe dy elektrone valente në orbitalën d të shtresës së jashtme.
Numrat kuantikë për çdo elektron valent:
Me halogjenet dhe hidrogjenin Ti(IV) formon komponime të tipit TiX 4, të cilët kanë tip hibridizimi sp 3 →q 4.
Titani është një metal. Është elementi i parë i grupit d. Më e qëndrueshme dhe e zakonshme është Ti +4. Ekzistojnë gjithashtu komponime me gjendje më të ulët oksidimi - Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, por këto komponime oksidohen lehtësisht nga ajri, uji ose reagentët e tjerë në Ti +4. Heqja e katër elektroneve kërkon shumë energji, kështu që joni Ti +4 nuk ekziston në të vërtetë dhe komponimet Ti (IV) zakonisht përfshijnë lidhje kovalente. Ti(IV) është i ngjashëm në disa aspekte me elementët Si, Ge, Sn dhe Pb, veçanërisht Sn.
Vetitë e përbërjeve të titanit.
Oksidet e titanit:
Ti(IV) – TiO 2 – Dioksid titani. Ka karakter amfoterik. Më e qëndrueshme dhe ka rëndësinë më të madhe praktike.
Ti(III) – Ti 2 O 3 – oksid titani. Ka një karakter bazë. Është i qëndrueshëm në tretësirë dhe është një agjent i fortë reduktues, si komponimet e tjera Ti(III).
TI(II) – TiO 2 - Oksid titani. Ka një karakter bazë. Më pak e qëndrueshme.
Dioksidi i titanit, TiO2, është një përbërës i titanit me oksigjen, në të cilin titani është katërvalent. Pluhur i bardhë, i verdhë kur nxehet. Gjendet në natyrë kryesisht në formën e mineralit rutil, temperaturë mbi 1850°. Dendësia 3,9 - 4,25 g/cm3. Praktikisht i pazgjidhshëm në alkale dhe acide, me përjashtim të HF. Në H 2 SO 4 të koncentruar tretet vetëm me ngrohje të zgjatur. Kur dioksidi i titanit shkrihet me alkalet kaustike ose karbonike, formohen titanate, të cilat hidrolizohen lehtësisht në të ftohtë për të formuar acidin ortotitanik (ose hidratin) Ti(OH) 4, i cili tretet lehtësisht në acide. Kur qëndron në këmbë, kthehet në acid mstatitanoik (formë), i cili ka strukturë mikrokristaline dhe tretet vetëm në acide sulfurike dhe hidrofluorike të koncentruara të nxehtë. Shumica e titanateve janë praktikisht të pazgjidhshëm në ujë. Vetitë themelore të dioksidit të titanit janë më të theksuara se ato acidike, por kripërat në të cilat titani është një kation hidrolizohen ndjeshëm me formimin e radikalit titanil dyvalent TiO 2 +. Ky i fundit përfshihet në përbërjen e kripërave si një kation (për shembull, sulfat titanil TiOSO 4 * 2H 2 O). Dioksidi i titanit është një nga përbërësit më të rëndësishëm të titanit dhe shërben si lëndë fillestare për prodhimin e përbërjeve të tjera të titanit, si dhe të titanit pjesërisht metalik. Përdoret kryesisht si bojë minerale, përveç kësaj si mbushës në prodhimin e metaleve të gomës dhe plastike. Përfshihet në gota zjarrduruese, glazurat dhe masat prej porcelani. Prej tij janë bërë gurë të çmuar artificialë, të pangjyrë dhe me ngjyra.
Dioksidi i titanit është i patretshëm në ujë dhe në acide minerale të holluara (përveç acidit hidrofluorik) dhe në solucione të holluara alkali.
Shkrihet ngadalë në acid sulfurik të koncentruar:
TiO 2 + 2H 2 SO 4 = Ti(SO4) 2 + 2H 2 O
Me peroksid hidrogjeni formon acidin ortotitanik H4TiO4:
TiO 2 + 2H 2 O 2 = H 4 TiO 4
Në tretësirat e përqendruara të alkalit:
TiO 2 + 2NaOH = Na 2 TiO 3 + H 2 O
Kur nxehet, dioksidi i titanit dhe amoniaku formojnë nitridin e titanit:
2TiO 2 + 2NH 3 = 2TiN + 3H 2 O + O 2
Në një zgjidhje të ngopur të bikarbonatit të kaliumit:
TiO 2 + 2KHCO 3 = K 2 TiO 3 + H 2 O + 2CO 2
Kur shkrihen me oksidet, hidroksidet dhe karbonatet, formohen titanate dhe okside të dyfishta:
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)
Hidroksidet e titanit:
H 2 TiO 3 – 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
Hidrooksidi Ti(IV) - Ti(OH) 4 ose H 4 TiO 4 - acidi ortotitanik me sa duket nuk ekziston fare, dhe precipitati që precipiton kur bazat shtohen në tretësirat e kripërave Ti (IV) është një formë e hidratuar e TiO2. . Kjo substancë shpërndahet në alkalet e përqendruara dhe nga tretësira të tilla mund të izolohen titanate të hidratuar të formulës së përgjithshme: M 2 TiO 3 ∙nH 2 O dhe M 2 Ti 2 O 5 ∙nH 2 O.
Titani karakterizohet nga formimi kompleks me acidet hidrohalike përkatëse dhe veçanërisht me kripërat e tyre. Më tipiket janë derivatet komplekse me formulën e përgjithshme Me 2 TiG 6 (ku Me është një metal monovalent). Ata kristalizohen mirë dhe i nënshtrohen hidrolizës shumë më pak se halidet origjinale TiG 4. Kjo tregon qëndrueshmërinë e joneve komplekse TiG 6 në tretësirë.
Ngjyra e derivateve të titanit varet shumë nga natyra e halogjenit që ato përmbajnë:
Stabiliteti i kripërave të acideve komplekse të tipit H 2 EG 6, në përgjithësi, rritet në serinë Ti-Zr-Hf dhe zvogëlohet në serinë halogjene F-Cl-Br-I.
Derivatet e elementeve trevalente janë pak a shumë karakteristikë vetëm për titanin. Oksidi i purpurt i errët Ti 2 O 3 (mp 1820 °C) mund të merret duke kalcinuar TiO 2 në 1200 °C në një rrjedhë hidrogjeni. Blue Ti 2 O 3 formohet si një produkt i ndërmjetëm në 700-1000 ° C.
Ti 2 O 3 është praktikisht i patretshëm në ujë. Hidroksidi i tij formohet në formën e një precipitati kafe të errët kur alkalet veprojnë në tretësirat e kripërave të titanit trevalent. Fillon të precipitojë nga tretësirat acidike në pH = 4, ka vetëm veti bazë dhe nuk tretet në alkalin e tepërt. Megjithatë, titanitet metalike (Li, Na, Mg, Mn) të prodhuara nga HTiO 2 u morën të thatë. Njihet gjithashtu "bronzi i titanit" blu-zi i përbërjes Na0.2TiO 2.
Hidroksidi i titanit (III) oksidohet lehtësisht nga oksigjeni atmosferik. Nëse nuk ka substanca të tjera të afta për oksidim në tretësirë, peroksidi i hidrogjenit formohet njëkohësisht me oksidimin e Ti(OH) 3. Në prani të Ca(OH) 2 (lidhja H 2 O 2), reaksioni vazhdon sipas ekuacionit:
2Ti(OH) 3 + O 2 + 2H 2 O = 2Ti (OH) 4 + H 2 O 2
Kripërat nitrate Ti(OH) 3 reduktohen në amoniak.
Pluhuri i purpurt TiCl 3 mund të merret duke kaluar një përzierje avulli TiCl 4 me hidrogjen të tepërt përmes një tubi të ngrohur në 650 °C. Ngrohja shkakton sublimimin e tij (me formimin e pjesshëm të molekulave të dimerit Ti 2 Cl 6) dhe më pas shpërbërjen sipas skemës:
2TiCl 3 = TiCl 4 + TiCl 2
Është interesante se edhe në kushte normale, tetrakloridi i titanit reduktohet gradualisht nga bakri metalik, duke formuar një përbërje të zezë me përbërje CuTiCl 4 (d.m.th. CuCl·TiCl 3).
Trikloruri i titanit formohet gjithashtu nga veprimi i hidrogjenit në TiCl 4 në momentin e çlirimit (Zn + acid). Në këtë rast, tretësira e pangjyrë merr ngjyrë vjollce, karakteristikë e joneve Ti 3+ dhe prej saj mund të izolohet një hidratim kristal i përbërjes TiCl 3 · 6H 2 O. Njihet gjithashtu një hidrat kristal i gjelbër me qëndrueshmëri të ulët të së njëjtës përbërje. , i çliruar nga një tretësirë TiCl 3 e ngopur me HCl. Struktura e të dyja formave, si dhe hidratet e ngjashme kristalore të CrCl 3, korrespondojnë me formulat Cl 3 dhe Cl 2H 2 O. Kur qëndron në një enë të hapur, tretësira TiCl 3 gradualisht zbardhet për shkak të oksidimit të Ti 3+ në Ti 4+ nga oksigjeni atmosferik sipas reaksionit:
4TiCl 3 + O 2 + 2H 2 O = 4TiOCl 2 + 4HCl.
Joni Ti3+ është një nga agjentët e paktë reduktues që redukton mjaft shpejt (në një mjedis acid) perkloratet në kloride. Në prani të platinit, Ti 3+ oksidohet nga uji (me çlirimin e hidrogjenit).
Ti 2 anhydrous (SO 4) 3 ka ngjyrë të gjelbër. Është i patretshëm në ujë dhe tretësira e tij në acid sulfurik të holluar ka ngjyrën vjollce të zakonshme për kripërat Ti 3+. Nga sulfati i titanit trivalent, prodhohen kripëra komplekse, kryesisht të llojeve Me·12H 2 O (ku Me është Cs ose Rb) dhe Me (me përmbajtje të ndryshueshme të ujit të kristalizimit në varësi të natyrës së kationit).
Nxehtësia e formimit të TiO (mp 1750 °C) është 518 kJ/mol. Përftohet në formën e një mase kompakte të verdhë-artë duke ngrohur një përzierje të ngjeshur TiO 2 + Ti në vakum në 1700 °C. Një mënyrë interesante e formimit të tij është dekompozimi termik (në një vakum të lartë në 1000 °C) i nitrilit titanil. I ngjashëm në pamje me metalin, TiS kafe e errët përftohet duke kalcinuar TiS 2 në një rrjedhë hidrogjeni (fillimisht, formohen sulfide me përbërje të ndërmjetme, në veçanti Ti 2 S 3). Njihen edhe TiSe, TiTe dhe silicidi i përbërjes Ti 2 Si.
Të gjithë TiG 2 formohen duke ngrohur halidet përkatëse TiG 3 pa akses ajri për shkak të dekompozimit të tyre sipas skemës së mëposhtme:
2TiG 3 = TiG 4 + TiG 2
Në temperatura pak më të larta, vetë halidet TiG 2 pësojnë shpërbërje sipas skemës: 2TiG 2 = TiG 4 + Ti
Dikloruri i titanit mund të merret gjithashtu duke reduktuar TiCl4 me hidrogjen në 700 °C. Është shumë i tretshëm në ujë (dhe alkool), dhe me amoniak të lëngshëm jep amoniak gri TiCl 2 4NH 3 . Një tretësirë TiCl 2 mund të përgatitet duke reduktuar TiCl 4 me amalgamë natriumi. Si rezultat i oksidimit nga oksigjeni atmosferik, tretësira e pangjyrë TiCl 2 shpejt kthehet në kafe, pastaj bëhet vjollcë (Ti 3+) dhe, në fund, zbardhet përsëri (Ti 4+). Precipitati i zi i Ti(OH) 2 i marrë nga veprimi i alkalit në një tretësirë TiCl 2 oksidohet jashtëzakonisht lehtë.
Hidroksidi i titanit (II).- komponim inorganik hidroksid metalik i titanit me formulë Ti(OH) 2, pluhur i zi, i patretshëm në ujë.
Faturë
- Trajtimi i tretësirave të halogjeneve të titanit dyvalent me alkale:
Vetitë fizike
Hidroksidi i titanit (II) formon një precipitat të zi që gradualisht bëhet më i lehtë për shkak të dekompozimit.
Vetitë kimike
- Zbërthehet kur ruhet në prani të ujit:
Shkruani një përmbledhje të artikullit "Hidroksid titani (II)"
Letërsia
- Enciklopedia Kimike / Bordi editorial: Knunyants I.L. dhe të tjerë - M.: Enciklopedia Sovjetike, 1995. - T. 4. - 639 f. - ISBN 5-82270-092-4.
- Manuali i kimistit / Bordi redaktues: Nikolsky B.P. dhe të tjerë - botimi i 3-të, rev. - L.: Kimi, 1971. - T. 2. - 1168 f.
- Ripan R., Ceteanu I. Kimi inorganike. Kimia e metaleve. - M.: Mir, 1972. - T. 2. - 871 f.
|
||||||
| Ky është një draft artikull për lëndën inorganike. Ju mund ta ndihmoni projektin duke e shtuar atë. |
Fragment që karakterizon hidroksidin e titanit (II).
Bukuroshja shkoi te tezja e saj, por Anna Pavlovna ende e mbante Pierre pranë saj, duke u dukur sikur kishte një porosi të fundit të nevojshme për të bërë.- A nuk është ajo e mahnitshme? - i tha ajo Pierre, duke treguar bukurinë madhështore që po lundronte larg. - Et quelle tenue! [Dhe si e mban veten!] Për një vajzë kaq të re dhe një takt të tillë, një aftësi kaq mjeshtërore për të mbajtur veten! Ajo vjen nga zemra! I lumtur do të jetë ai i të cilit do të jetë! Me të, burri më josekular do të zërë në mënyrë të pavullnetshme vendin më të shkëlqyer në botë. A nuk është ajo? Thjesht doja të dija mendimin tuaj”, dhe Anna Pavlovna e liroi Pierre.
Pierre iu përgjigj sinqerisht Anna Pavlovna në pozitivisht pyetjes së saj në lidhje me artin e Helenës për të mbajtur veten. Nëse ai ka menduar ndonjëherë për Helenën, ai mendoi veçanërisht për bukurinë e saj dhe për aftësinë e saj të pazakontë të qetë për të qenë në heshtje të denjë në botë.
Halla pranoi dy të rinj në këndin e saj, por dukej se ajo donte të fshihte adhurimin e saj për Helenën dhe donte të shprehte më shumë frikën e saj për Anna Pavlovna. Ajo shikoi mbesën e saj, sikur të pyeste se çfarë të bënte me këta njerëz. Duke u larguar prej tyre, Anna Pavlovna preku përsëri mëngën e Pierre me gishtin e saj dhe tha:
- J"espere, que vous ne direz plus qu"on s"ennuie chez moi, [shpresoj se nuk do të thuash një herë tjetër se jam mërzitur] - dhe shikoi Helenën.
Helen buzëqeshi me një shprehje që thoshte se nuk e pranonte mundësinë që dikush ta shihte dhe të mos admirohej. Tezja e pastroi fytin, gëlltiti jargët dhe tha në frëngjisht se ishte shumë e lumtur që pa Helenën; pastaj ajo iu drejtua Pierre me të njëjtën përshëndetje dhe me të njëjtën mien. Në mes të një bisede të mërzitshme dhe penguese, Helen shikoi përsëri Pierre dhe i buzëqeshi atij me atë buzëqeshje të qartë, të bukur me të cilën ajo buzëqeshi të gjithëve. Pierre ishte mësuar aq shumë me këtë buzëqeshje, aq pak shprehej për të sa nuk i kushtoi vëmendje. Halla po fliste në këtë kohë për koleksionin e kutive të nuhatjes që kishte i ati i ndjerë i Pierre, Konti Bezukhy, dhe tregoi kutinë e saj të nuhatjes. Princesha Helen kërkoi të shihte portretin e burrit të tezes së saj, i cili ishte bërë në këtë kuti thithëse.
"Kjo ndoshta është bërë nga Vines," tha Pierre, duke përmendur emrin e miniaturës së famshme, duke u përkulur në tryezë për të marrë një kuti thithëse dhe duke dëgjuar bisedën në një tryezë tjetër.
Ai u ngrit në këmbë, duke dashur të shkonte përreth, por tezja ia dha kutinë e nuhatjes pikërisht përballë Helenës, pas saj. Helen u përkul përpara për të lënë vend dhe shikoi prapa, duke buzëqeshur. Ajo ishte si gjithmonë në mbrëmje me një fustan shumë të hapur përpara dhe mbrapa, sipas modës së asaj kohe. Busti i saj, që Pierre-it i dukej gjithmonë mermer, ishte në një distancë kaq të afërt nga sytë e tij, saqë me sytë e tij miop dalloi pa dashje bukurinë e gjallë të shpatullave dhe qafës së saj dhe aq afër buzëve të tij, saqë iu desh të përkulej pak. për ta prekur atë. Ai dëgjoi ngrohtësinë e trupit të saj, erën e parfumit dhe kërcitjen e korsesë së saj ndërsa ajo lëvizte. Nuk e pa bukurinë e saj prej mermeri, e cila ishte një me fustanin e saj, pa dhe ndjeu gjithë sharmin e trupit të saj që mbulohej vetëm nga rrobat. Dhe, pasi ai e pa këtë, ai nuk mund të shihte ndryshe, ashtu siç nuk mund t'i kthehemi një mashtrimi të shpjeguar dikur.
“Pra, nuk e keni vënë re sa e bukur jam deri tani? – dukej se tha Helen. "A e keni vënë re që unë jam një grua?" Po, unë jam një grua që mund t'i përkasë kujtdo dhe edhe juve”, tha look-u i saj. Dhe pikërisht në atë moment Pierre ndjeu se Helen jo vetëm që mund, por duhej të ishte gruaja e tij, se nuk mund të ishte ndryshe.
Ai e dinte atë në atë moment me aq siguri sa do ta dinte duke qëndruar nën korridor me të. Si do të jetë? dhe kur? ai nuk e dinte; ai as nuk e dinte nëse do të ishte mirë (madje e ndjeu se nuk ishte mirë për ndonjë arsye), por ai e dinte se do të ishte.
Pierre uli sytë, i ngriti përsëri dhe përsëri donte ta shihte atë si një bukuri kaq të largët, të huaj, siç e kishte parë çdo ditë më parë; por ai nuk mund ta bënte më këtë. Ai nuk mundet, ashtu si një person që kishte parë më parë në mjegull një teh bari dhe kishte parë një pemë në të, nuk mund të shohë përsëri një pemë në të, pasi të ketë parë fijen e barit. Ajo ishte tmerrësisht afër tij. Ajo tashmë kishte pushtet mbi të. Dhe midis tij dhe saj nuk kishte më asnjë pengesë, përveç barrierave të vullnetit të tij.
- Bon, je vous laisse dans votre petit coin. Je vois, que vous y etes tres bien, [Mirë, do të të lë në cepin tënd. Unë shoh që ndihesh mirë atje, "tha zëri i Anna Pavlovna.
Dhe Pierre, me frikë duke kujtuar nëse kishte bërë diçka të qortueshme, duke u skuqur, shikoi rreth tij. I dukej se të gjithë e dinin, ashtu si ai, për atë që i ndodhi.
Pas pak, kur iu afrua rrethit të madh, Anna Pavlovna i tha:
– On dit que vous embellissez votre maison de Petersbourg. [Ata thonë se ju po dekoroni shtëpinë tuaj në Shën Petersburg.]
(Ishte e vërtetë: arkitekti tha se i duhej dhe Pierre, pa e ditur pse, po dekoronte shtëpinë e tij të madhe në Shën Petersburg.)
"C"est bien, mais ne demenagez pas de chez le prince Vasile. Il est bon d"avoir un ami comme le prince," tha ajo, duke i buzëqeshur Princit Vasil. - J"en sais quelque zgjodhi. N"est ce pas? [Kjo është mirë, por mos u largo nga Princi Vasily. Është mirë të kesh një mik të tillë. Unë di diçka për këtë. A nuk është kështu?] Dhe ju jeni ende kaq i ri. Keni nevojë për këshilla. Mos u zemëro me mua që përfitoj nga të drejtat e grave të moshuara. “Ajo ra në heshtje, pasi gratë heshtin gjithmonë, duke pritur diçka pasi të thonë për vitet e tyre. – Nëse martohesh, atëherë është një çështje tjetër. – Dhe ajo i kombinoi në një pamje. Pierre nuk e shikoi Helenën dhe ajo nuk e shikoi atë. Por ajo ishte ende tmerrësisht afër tij. Ai mërmëriti diçka dhe u skuq.
