Upptäckten av TiO 2 gjordes nästan samtidigt och oberoende av engelsmannen W. Gregor och den tyske kemisten M. G. Klaproth. W. Gregor, som studerade sammansättningen av magnetisk järnhaltig sand (Creed, Cornwall, England, 1789), isolerade en ny "jord" (oxid) av en okänd metall, som han kallade menaken. 1795 upptäckte den tyske kemisten Klaproth ett nytt grundämne i mineralet rutil och kallade det titan, och slog senare fast att rutil och menakenjord är oxider av samma grundämne. Det första provet av metalliskt titan erhölls 1825 av J. Ya Berzelius. Ett rent Ti-prov erhölls av holländarna A. van Arkel och J. de Boer 1925 genom termisk sönderdelning av titanjodid TiI 4-ångor.
Fysikaliska egenskaper:
Titan är en lätt silvervit metall. Plast, svetsad i en inert atmosfär.
Den har en hög viskositet, under bearbetning är den benägen att fastna på skärverktyget, och därför krävs applicering av speciella beläggningar på verktyget, olika smörjmedel.
Kemiska egenskaper:
Vid normal temperatur är den täckt med en skyddande passiverande oxidfilm, korrosionsbeständig, men när den krossas till pulver brinner den i luft. Titandamm kan explodera (flampunkt 400°C). Vid upphettning i luft till 1200°C brinner titan ut med bildning av oxidfaser med variabel sammansättning TiO x .
Titan är resistent mot utspädda lösningar av många syror och alkalier (förutom HF, H 3 PO 4 och koncentrerad H 2 SO 4), men det reagerar lätt även med svaga syror i närvaro av komplexbildare, till exempel med fluorvätesyra HF bildar en komplex anjon 2-.
Vid uppvärmning interagerar titan med halogener. Med kväve över 400°C bildar titan nitriden TiN x (x=0,58-1,00). När titan interagerar med kol bildas titankarbid TiC x (x=0,49-1,00).
Titan absorberar väte och bildar föreningar med varierande sammansättning TiH x . Vid upphettning sönderdelas dessa hydrider med frigöring av H 2 .
Titan bildar legeringar med många metaller.
I föreningar uppvisar titan oxidationstillstånd +2, +3 och +4. Det mest stabila oxidationstillståndet är +4.
De viktigaste anslutningarna:
Titandioxid Ti02. Vitt pulver, gult vid upphettning, densitet 3,9-4,25 g/cm 3 . Amfoteren. I koncentrerad H 2 SO 4 löses den endast vid långvarig upphettning. När den smälts med soda Na 2 CO 3 eller kaliumklorid K 2 CO 3, bildar TiO 2-oxid titanater:
TiO 2 + K 2 CO 3 \u003d K 2 TiO 3 + CO 2
Titan(IV)hydroxid TiO(OH)2*xH2O, fälls ut från lösningar av titansalter, den kalcineras noggrant för att erhålla TiO2-oxid. Titan(IV)hydroxid är amfoter.
Titantetraklorid, TiCl 4 , under normala förhållanden - en gulaktig, starkt rykande vätska i luft, vilket förklaras av den starka hydrolysen av TiCl 4 med vattenånga och bildandet av små droppar HCl och en suspension av titanhydroxid. Kokande vatten hydrolyserar till titansyra(??). Titan(IV)klorid kännetecknas av bildning av additionsprodukter, till exempel TiCl 4 * 6NH 3, TiCl 4 * 8NH 3, TiCl 4 * PCl 3, etc. När titan(IV)klorid löses i HCl bildas komplex syra H 2, som är okänd i fritt tillstånd; dess Me 2-salter kristalliserar väl och är stabila i luft.
Reduktion av TiCl 4 med väte, aluminium, kisel och andra starka reduktionsmedel gav titantriklorid och diklorid TiCl 3 och TiCl 2 - fasta ämnen med starkt reducerande egenskaper.
Titannitrid- är en interstitiell fas med ett brett område av homogenitet, kristaller med ett kubiskt ansiktscentrerat gitter. Erhålla - genom nitrering av titan vid 1200 ° C eller med andra metoder. Det används som ett värmebeständigt material för att skapa slitstarka beläggningar.
Ansökan:
i form av legeringar. Metallen används i den kemiska industrin (reaktorer, rörledningar, pumpar), lätta legeringar, osteoproteser. Det är det viktigaste konstruktionsmaterialet inom flygplan, raket- och skeppsbyggnad.
Titan är en legeringstillsats i vissa stålkvaliteter.
Nitinol (nickel-titan) är en formminneslegering som används inom medicin och teknik.
Titanaluminider är mycket motståndskraftiga mot oxidation och värmebeständiga, vilket i sin tur avgjorde deras användning inom flyg- och bilindustrin som konstruktionsmaterial.
I form av kopplingar Vit titandioxid används i färger (till exempel titanvit), samt i tillverkning av papper och plast. Livsmedelstillsats E171.
Organiska titanföreningar (t.ex. tetrabutoxititan) används som katalysator och härdare inom kemi- och färgindustrin.
Oorganiska titanföreningar används i den kemiska, elektroniska, glasfiberindustrin som tillsats.
Matigorov A.V.
HF Tyumen State University
Zirkonium och hafnium bildar föreningar i +4-oxidationstillståndet, titan kan också bilda föreningar i +3-oxidationstillståndet.
Föreningar med ett oxidationstillstånd på +3. Titan(III)-föreningar erhålls genom reduktion av titan(IV)-föreningar. Till exempel:
1200 ºС 650 ºС
2TiO2 + H2¾® Ti2O3 + H2O; 2TiCl4 + H2¾® 2TiCl3 + 2HCl
Titan(III)-föreningar är lila. Titanoxid löser sig praktiskt taget inte i vatten, den uppvisar grundläggande egenskaper. Oxid, klorid, Ti 3+ salter är starka reduktionsmedel:
4Ti +3 Cl3 + O2 + 2H2O \u003d 4Ti +4 OCl2 + 4HCl
För titan(III)-föreningar är disproportioneringsreaktioner möjliga:
2Ti +3 Cl 3 (t) ¾® Ti +4 Cl 4 (g) + Ti + 2 Cl 2 (t)
Vid ytterligare uppvärmning blir titan(II)klorid också oproportionerligt:
2Ti +2 Cl 2 (t) \u003d Ti 0 (t) + Ti + 4 Cl 4 (g)
Föreningar med ett oxidationstillstånd på +4. Titan (IV), zirkonium (IV) och hafnium (IV) oxider är eldfasta, kemiskt ganska inerta ämnen. De uppvisar egenskaperna hos amfotera oxider: de reagerar långsamt med syror under långvarig kokning och interagerar med alkalier under fusion:
TiO2 + 2H2SO4 \u003d Ti (SO4)2 + 2H2O;
TiO2 + 2NaOH \u003d Na2TiO3 + H2O
Titanoxid TiO 2 har den bredaste användningen, den används som fyllmedel vid tillverkning av färger, gummi och plast. Zirkoniumoxid ZrO 2 används för tillverkning av eldfasta deglar och plattor.
Hydroxider titan (IV), zirkonium (IV) och hafnium (IV) - amorfa föreningar med variabel sammansättning - EO 2 × nH 2 O. Nyligen erhållna ämnen är ganska reaktiva och löser sig i syror, titanhydroxid är också löslig i alkalier. Åldrade sediment är extremt inerta.
Halider(klorider, bromider och jodider) Ti(IV), Zr(IV) och Hf(IV) har en molekylstruktur, är flyktiga och reaktiva och är lätta att hydrolysera. Vid upphettning sönderdelas joderna och bildar metaller, som används vid framställning av metaller med hög renhet. Till exempel:
TiI4 = Ti + 2I2
Titan-, zirkonium- och hafniumfluorider är polymera och dåligt reaktiva.
salt element i titanundergruppen i +4-oxidationstillståndet är få och hydrolytiskt instabila. Vanligtvis, när oxider eller hydroxider reagerar med syror, bildas inte mediumsalter utan oxo- eller hydroxoderivat. Till exempel:
TiO2 + 2H2SO4 \u003d TiOSO4 + H2O; Ti (OH) 4 + 2HCl \u003d TiOСl 2 + H 2 O
Ett stort antal anjoniska komplex av titan, zirkonium och hafnium har beskrivits. Den mest stabila i lösningar och lättbildade fluorföreningar:
EO2 + 6HF \u003d H2 [EF 6] + 2H2O; EF 4 + 2KF \u003d K 2 [EF 6]
Titan och dess analoger kännetecknas av koordinationsföreningar där peroxidanjonen spelar rollen som en ligand:
E (SO 4) 2 + H 2 O 2 \u003d H 2 [E (O 2) (SO 4) 2]
I detta fall får lösningar av titan(IV)-föreningar en gul-orange färg, vilket gör det möjligt att analytiskt detektera titan(IV)-katjoner och väteperoxid.
Hydrider (EN 2), karbider (ES), nitrider (EN), silicider (ESi 2) och borider (EV, EV 2) är föreningar med varierande sammansättning, metallliknande. Binära föreningar har värdefulla egenskaper som gör att de kan användas inom teknik. Till exempel är en legering av 20% HfC och 80% TiC en av de mest eldfasta, smp. 4400 ºС.
Vid höga temperaturer kombineras titan med halogener, syre, svavel, kväve och andra element. Detta är grunden för användningen av titanlegeringar med järn ( ferrotitanium) som tillsats till stål. Titan kombineras med kväve och syre som finns i det smälta stålet och förhindrar därigenom att det senare frigörs under stelningen av stålet - gjutgodset är homogent och innehåller inga hålrum.
I kombination med kol bildar titan karbid. Från titan- och volframkarbider med tillsats av kobolt erhålls legeringar som är nära diamant i hårdhet.
Titandioxid TiO 2 är ett vitt eldfast ämne, olösligt i vatten och utspädda syror. Det är en amfoter oxid, men både dess basiska och sura egenskaper är svagt uttryckta.
Finns i naturen som rutil(kubisk syngoni), mer sällan i formen anatas(tetragonal syngoni) och brookita(rombisk syngoni). I rutil är varje Ti 4+-jon omgiven av sex O 2-joner, och varje O 2-jon är omgiven av tre Ti 4+-joner. I de andra två kristallformerna är jonernas omedelbara grannar desamma.
Helt ren titandioxid är färglös. I naturen är den vanligtvis förorenad med järnoxider och därför färgad.
Helt olöslig i vatten och utspädda syror. I varm koncentrerad svavelsyra löses den långsamt med eventuell bildning av titansulfit Ti(SO 4) 2 , som dock inte kan isoleras i ren form på grund av den lätta övergången på grund av hydrolys till titanylsulfit(TiO)SO4. Detta kallvattenlösliga salt hydrolyserar även vid upphettning för att bilda H 2 SO 4 och hydratiserad titandioxid, den s.k. i titan eller metatitansyra. Den lätthet med vilken denna hydrolys sker indikerar de svaga grundläggande egenskaperna hos titanhydroxid. Titansulfat bildar med alkalimetallsulfater (som tillsätts till svavelsyran som används för att lösa upp titandioxid) dubbelsalter, såsom K 2 , som är mer resistenta mot hydrolys än enkla sulfater.
Hydroxider och karbonater av alkalimetaller fälls ut från lösningar av sulfater i den kalla gelatinartade hydratiserade titandioxiden, den s.k. b-titansyra, som skiljer sig från β-titan i en högre reaktivitet (till exempel löses β-titansyra i alkalier, i vilka β-titan är olösligt). Fyrvärd titanhydroxid, eller titansyra Ti(OH) 4, kan inte isoleras, i detta liknar den kiselsyra och tennsyror. b- och b-titansyror, som är mer eller mindre dehydrerade derivat av titan(IV)hydroxid, är helt jämförbara med b- och b-tennsyror.
En neutral eller surgjord lösning av titanylsulfat, såväl som andra titansalter, blir mörkorange med väteperoxid (väteperoxiddetekteringsreaktion). Ammoniak fälls ut från dessa lösningar peroxotitansyra H 4 TiO 5 gulbrun, med formeln Ti(OH) 3 O-OH.
TiO 2 används vid tillverkning av eldfasta glas, glasyrer, emaljer, värmebeständigt laboratorieglas, samt för framställning av vit oljefärg med hög döljande förmåga ( titanvit).
Fusion av TiO2 med BaCO3 erhålls bariumtitanat BaTio 3 . Detta salt har en mycket hög dielektricitetskonstant och har dessutom förmågan att deformeras under inverkan av ett elektriskt fält. Bariumtitanatkristaller används i elektriska kondensatorer med hög kapacitet och små storlekar, i ultraljudsutrustning, i pickuper och i hydroakustiska enheter.
Titanklorid(IV) TiCl4, erhållen på samma sätt som SiCl4, är en färglös vätska med en kokpunkt på 136°C och en smältpunkt på -32°C, hydrolyserad med vatten för att bilda TiO2 och 4HCl. Med alkalimetallhalider ger titan(IV)klorid dubbla klorider som innehåller 2-komplexjonen. Titanfluorid(IV) TiF4 isoleras som ett vitt pulver med en smältpunkt av 284°C; det är också lätt att hydrolyseras och bildas med HF hexafluortitan(IV) syra H2TiF6 som hexafluorkiselsyra.
Vattenfri titanklorid(III) TiCl3 erhålls som ett lila pulver genom att låta TiCl4-ånga tillsammans med H2 passera genom ett kopparrör uppvärmt till ungefär 700°C. I form av en vattenlösning (lila) erhålls den genom reduktion av TiCl 4 i saltsyra med zink eller elektrolytiskt. Titan(III)sulfat erhålls också. Från en vattenlösning av titan(III)klorid kristalliseras lila hexahydrat TiCl3-6H2O.
Titanklorid(II) TiCl 2, färgad svart, erhålls genom termisk sönderdelning av TiCl 3 vid 700ºС i en väteatmosfär:
En färglös vattenlösning av denna klorid oxiderar snabbt i luft, och den blir först lila och blir sedan färglös igen på grund av bildandet av först Ti(III)-föreningen och sedan Ti(IV)-föreningen.
Titankarbonitrider, oxikarbider och oxinitrider. Det har visat sig att arten av beroendet av upplösningen av eldfasta interstitiella faser (TPI) - titankarbider, nitrider och oxider - på kompositionen korrelerar med en förändring i graden av metallicitet hos Ti-Ti-bindningarna i TiC- TiN-TiO-serien, nämligen: med en ökning av metallicitetsgraden hos faserna i denna riktning minskar deras kemiska beständighet i HCl och H 2 SO 4, medan den ökar i HNO 3. Eftersom karbider, nitrider och titanmonoxid kännetecknas av fullständig ömsesidig löslighet, kan det förväntas att interaktionen av deras fasta lösningar med syror kommer att uppvisa ett liknande mönster.
De data som finns tillgängliga i litteraturen om beroendet av graden av upplösning av TiC x O y och TiN x O y på sammansättningen i mineralsyror överensstämmer dock dåligt med detta antagande. Således är lösligheten av TiC x O y (fraktion<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) under samma förhållanden når 1-2 %, utan att dock avslöja något beroende av fasens sammansättning. Graden av upplösning av TiN x O y i konc. HNO 3 - låg (2,5-3,0%) och beror inte på sammansättningen av oxynitrid (20ўЄC, 6 timmar). Å andra sidan varierar graden av upplösning av TiN x O y i HNO 3 under samma förhållanden över ett mycket brett område: från 98 % för TiC 0,88 O 0,13 till 4,5 % för TiC 0,11 O 0,82. Det är svårt att säga något bestämt om karaktären av sambandet mellan graden av upplösning och sammansättningen av titankarbonitrid i salt- och svavelsyror. Graden av upplösning av TiC x O y i HCl är mycket låg (0,3%) och beror inte på sammansättningen av karbonitriden (60ўЄC, 6 timmar). Emellertid i konc. H 2 SO 4 det är en storleksordning högre (3,0-6,5%) och kännetecknas av ett minimum (2%) för ett prov med sammansättningen TiC 0,67 O 0,26.
De erhållna experimentella data tillåter oss att hävda att naturen av beroendet av upplösningen av TiC xN y , TiC x O y och TiN x O y på sammansättningen i HCl, H 2 SO 4 och HNO 3 är ganska bestämd och, dessutom liknande det som tidigare fastställts för TiCx, TiNx och TiOx. Detta innebär att orsakerna till det kvalitativt olika förloppet av dessa beroende i HCl och H2SO4, å ena sidan, och i HNO3, å andra sidan, måste vara gemensamma för alla studerade föreningar i TI-C-N-O-systemet, d.v.s. bestämmas av graden av metallicitet hos Ti-Ti-bindningen och passiveringsförmågan hos de resulterande interaktionsprodukterna.
litiumtitanater Och zink Li 2 ZnTi 3 O 8 och Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 har en kubisk spinellstruktur med olika fördelning av katjoner över positioner. Det har fastställts att dessa föreningar är fasta litiumledande elektrolyter. I Li 2 ZnTi 3 O 8 är katjoner av litium och titan ordnade i oktaedriska positioner i förhållandet 1:3, hälften av litium- och zinkatomerna är statistiskt fördelade över tetraedriska positioner: (Li 0,5 Zn 0,5)O 4 . Den kristallkemiska formeln för Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 kan skrivas som (Zn)O 4 . Baserat på analysen av IR- och Raman-spektra föreslogs ett annat sätt att fördela litium- och zinkatomer i strukturen av dessa spineller: litium har en tetraedrisk koordination, medan zink och titan har en oktaedrisk. En stark förvrängning av TiO 6-oktaedrarna noterades också: till exempel i Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 är miljön för Ti 4+-jonerna nära fem-koordination. Den låga jonkonduktiviteten hos dessa titanater vid förhöjda temperaturer förklaras av den tetraedriska koordinationen av litiumatomer.
På exemplet med halidspineller Li 2 MX 4 (M=Mg 2+ ,Mn 2+ ,Fe 2+ ; X=Cl - ,Br -) fann man att den katjoniska sammansättningen och fördelningen av litiumatomer över positioner har en stark effekt på den elektriska ledningsförmågan. Eftersom det inte finns några gemensamma ytor i spinellstrukturen mellan samma katjoniska positioner är flera olika positioner involverade i jontransport. Höga värden av jonledningsförmåga i kloridspineller observerades som ett resultat av störningen av strukturen hos föreningar associerade med övergången av litiumatomer vid förhöjda temperaturer från tetraedriska positioner 8 A i fria oktaedriska positioner 16 Med. I detta fall omvandlades spinellstrukturen till en struktur av NaCl-typ. En informativ metod för att studera störningen av strukturen hos kloridspineller var studiet av Raman-spektra av föreningar vid höga temperaturer.
Generella egenskaper. Upptäcktshistoria
Titan (Titan), Ti, är ett kemiskt element i grupp IV i det periodiska systemet av element av D. I. Mendeleev. Serienummer 22, atomvikt 47,90. Består av 5 stabila isotoper; artificiellt radioaktiva isotoper har också erhållits.
År 1791 hittade den engelske kemisten W. Gregor en ny "jord" i sanden från staden Menakan (England, Cornwall), som han kallade Menakans. År 1795 upptäckte den tyske kemisten M. Klairot i mineralet rutil en ännu okänd jord, vars metall han kallade Titan [på grekiska. mytologi, titanerna är barn till Uranus (himlen) och Gaia (jorden)]. År 1797 bevisade Klaproth identiteten av detta land med det som upptäcktes av W. Gregor. Rent titan isolerades 1910 av den amerikanske kemisten Hunter genom att reducera titantetraklorid med natrium i en järnbomb.
Att vara i naturen
Titan är ett av de vanligaste grundämnena i naturen, dess innehåll i jordskorpan är 0,6 % (vikt). Det förekommer huvudsakligen i form av TiO 2 dioxid eller dess föreningar - titanater. Mer än 60 mineraler är kända, däribland titan, och det finns även i marken, i djur- och växtorganismer. Ilmenite FeTiO 3 och rutil TiO 2 fungerar som den huvudsakliga råvaran för produktion av titan. Som källa till titan blir slagg från smältning viktig titanmagnetiter och ilmenit.
Fysiska och kemiska egenskaper
Titan finns i två tillstånd: amorft - mörkgrått pulver, densitet 3,392-3,395 g/cm 3 och kristallint, densitet 4,5 g/cm 3. För kristallint titan är två modifikationer kända med en övergångspunkt vid 885° (under 885°, en stabil hexagonal form, över - kubisk); t° pl ca 1680°; t° kip över 3000°. Titan absorberar aktivt gaser (väte, syre, kväve), vilket gör det mycket skört. Teknisk metall lämpar sig för varmtrycksbehandling. Helt ren metall kan kallvalsas. I luft vid normal temperatur förändras inte titan, när det upphettas bildar det en blandning av Ti 2 O 3-oxid och TiN-nitrid. I en ström av syre vid röd värme oxideras det till TiO 2 dioxid. Reagerar vid höga temperaturer med kol, kisel, fosfor, svavel etc. Beständig mot havsvatten, salpetersyra, vått klor, organiska syror och starka alkalier. Det löser sig i svavelsyra, saltsyra och fluorvätesyra, bäst av allt - i en blandning av HF och HNO3. Tillsatsen av ett oxidationsmedel till syror skyddar metallen från korrosion vid rumstemperatur. Fyrvärda titanhalogenider, med undantag för TiCl 4 - kristallina kroppar, smältbara och flyktiga i en vattenlösning, hydrolyserade, benägna att bilda komplexa föreningar, av vilka kaliumfluorotitanat K 2 TiF 6 är viktigt i teknik och analytisk praktik. Av stor betydelse är TiC-karbid och TiN-nitrid - metallliknande ämnen, kännetecknade av hög hårdhet (titankarbid är hårdare än karborundum), eldfasthet (TiC, t° pl = 3140°; TiN, t° pl = 3200°) och bra elektrisk konduktivitet.
Kemiskt grundämne nummer 22. Titan.
Den elektroniska formeln för titan är: 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2 .
Serienumret för titan i det periodiska systemet av kemiska element D.I. Mendeleev - 22. Elementnumret indikerar laddningen av en gård, därför har titan en kärnladdning på +22, kärnans massa är 47,87. Titan är i den fjärde perioden, i en sekundär undergrupp. Periodnumret anger antalet elektronlager. Gruppnumret anger antalet valenselektroner. En sidoundergrupp indikerar att titan tillhör d-elementen.
Titan har två valenselektroner i s-orbitalen i det yttre lagret och två valenselektroner i d-orbitalen i det pre-yttre lagret.
Kvanttal för varje valenselektron:
Med halogener och väte bildar Ti(IV) föreningar av TiX 4-typen, med sp 3 → q 4-hybridiseringstyp.
Titan är metall. Är det första elementet i d-gruppen. Den mest stabila och utbredda är Ti+4. Det finns också föreningar med lägre oxidationstillstånd - Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, men dessa föreningar oxideras lätt av luft, vatten eller andra reagens till Ti +4. Frigörandet av fyra elektroner kräver mycket energi, så Ti+4-jonen existerar inte riktigt, och Ti(IV)-föreningar inkluderar vanligtvis kovalenta bindningar. Ti(IV) liknar i vissa avseenden elementen Si, Ge, Sn och Pb, speciellt Sn.
Egenskaper hos titanföreningar.
Titanoxider:
Ti (IV) - Ti02 - Titandioxid. Har en amfoterisk karaktär. Den mest stabila och har störst praktiska värde.
Ti(III) - Ti2O3 - titanoxid. Har en grundläggande karaktär. Det är stabilt i lösning och är ett starkt reduktionsmedel, liksom andra Ti(III)-föreningar.
TI (II) - Ti02 - Titanoxid. Har en grundläggande karaktär. Minst stabil.
Titandioxid, TiO2, är en förening av titan med syre, i vilken titan är fyrvärt. Vitt pulver, gult vid upphettning. Förekommer i naturen huvudsakligen i form av mineralet rutil, t ° pl över 1850 °. Densitet 3,9 - 4,25 g/cm 3. Praktiskt taget olöslig i alkalier och syror, med undantag för HF. I koncentrerad H 2 SO 4 löses den endast vid långvarig upphettning. När titandioxid smälts samman med kaustik eller kolsyra bildas titanater, som lätt hydrolyseras för att bilda ortotitansyra (eller hydrat) Ti(OH) 4 i kyla, lättlöslig i syror. När den står förvandlas den till mstatitansyra (form), som har en mikrokristallin struktur och är löslig endast i heta koncentrerade svavel- och fluorvätesyror. De flesta titanater är praktiskt taget olösliga i vatten. De huvudsakliga egenskaperna hos titandioxid är mer uttalade än sura, men salter där titan är en katjon hydrolyseras också i stor utsträckning med bildning av en tvåvärd titanylradikal TiO 2 + . Den senare ingår i sammansättningen av salter som en katjon (till exempel titanylsulfat TiOSO 4 * 2H 2 O). Titandioxid är en av de viktigaste titanföreningarna, den fungerar som utgångsmaterial för produktion av andra titanföreningar, såväl som delvis metalliskt titan. Den används främst som mineralfärg, men också som fyllmedel vid tillverkning av gummi- och plastmetaller. Ingår i sammansättningen av eldfasta glas, glasyrer, porslinsmassor. Konstgjorda ädelstenar är gjorda av det, färglösa och färgade.
Titandioxid är olösligt i vatten och utspädda mineralsyror (förutom fluorväte) och utspädda alkalilösningar.
Löser sig långsamt i koncentrerad svavelsyra:
TiO 2 + 2H 2 SO 4 \u003d Ti (SO4) 2 + 2H 2 O
Med väteperoxid bildar den ortotitansyra H4TiO4:
TiO 2 + 2H 2 O 2 \u003d H 4 TiO 4
I koncentrerade alkalilösningar:
TiO2 + 2NaOH \u003d Na2TiO3 + H2O
Vid upphettning bildar titandioxid med ammoniak titannitrid:
2TiO2 + 2NH3 \u003d 2TiN + 3H2O + O2
I en mättad lösning av kaliumbikarbonat:
TiO 2 + 2KHCO 3 \u003d K 2 TiO 3 + H 2 O + 2CO 2
När de smälts samman med oxider, hydroxider och karbonater bildas titanater och dubbeloxider:
TiO 2 + BaO = BaO∙TiO 2 (BaTiO 3)
TiO 2 + BaCO 3 = BaO∙TiO2 + CO 2 (BaTiO 3)
TiO2 + Ba(OH)2 = BaO∙TiO2 (BaTiO3)
Titanhydroxider:
H2TiO3 - P.R. = 1,0∙10 -29
H2TiO4 - P.R. = 3,6∙10 -17
TIO(OH) 2 - P.R. = 1,0∙10 -29
Ti(OH)2 - P.R. = 1,0∙10 -35
Hydroxid Ti(IV) - Ti(OH) 4 eller H 4 TiO 4 - ortotitansyra existerar uppenbarligen inte alls, och fällningen som faller ut när baser tillsätts till lösningar av Ti(IV)-salter är en hydratiserad form av TiO 2 . Detta ämne löser sig i koncentrerade alkalier, och hydratiserade titanater med den allmänna formeln kan isoleras från sådana lösningar: M 2 TiO 3 ∙nH 2 O och M 2 Ti 2 O 5 ∙nH 2 O.
Titan kännetecknas av komplexbildning med motsvarande halogenvätesyror och speciellt med deras salter. De mest typiska är komplexa derivat med den allmänna formeln Me 2 TiG 6 (där Me är en envärd metall). De kristalliserar väl och genomgår hydrolys mycket mindre än de initiala TiГ4-halogeniderna. Detta indikerar stabiliteten hos TiГ 6 komplexa joner i lösning.
Färgen på titanderivat beror starkt på arten av halogenen som ingår i dem:
Stabiliteten för salter av komplexa syror av H2EG6-typ ökar i allmänhet i Ti-Zr-Hf-serien och minskar i F-Cl-Br-I-halogenserien.
Derivat av trevärda grundämnen är mer eller mindre typiska endast för titan. Mörkviolett oxid Ti 2 O 3 (smp 1820 °C) kan erhållas genom att kalcinera TiO 2 till 1200 °C i en väteström. Blå Ti2O3 bildas som en mellanprodukt vid 700-1000 °C.
Ti 2 O 3 är praktiskt taget olösligt i vatten. Dess hydroxid bildas som en mörkbrun fällning genom inverkan av alkalier på lösningar av trevärda titansalter. Det börjar fällas ut från sura lösningar vid pH = 4, har bara grundläggande egenskaper och löser sig inte i ett överskott av alkali. Emellertid erhölls metalltitaniter (Li, Na, Mg, Mn) framställda från HTiO 2 på torr väg. Blåsvart "titanbrons" med Na0.2TiO 2-sammansättning är också känd.
Titanhydroxid (III) oxideras lätt av atmosfäriskt syre. Om det inte finns några andra ämnen som kan oxideras i lösningen, samtidigt med oxidationen av Ti (OH) 3, bildas väteperoxid. I närvaro av Ca (OH) 2 (binder H 2 O 2) fortskrider reaktionen enligt ekvationen:
2Ti(OH)3 + O2 + 2H2O = 2Ti(OH)4 + H2O2
Ti(OH)3-nitratsalter reduceras till ammoniak.
Violett TiCl 3-pulver kan erhållas genom att passera en blandning av TiCl 4-ångor med överskott av väte genom ett rör uppvärmt till 650 °C. Uppvärmning orsakar dess sublimering (med partiell bildning av Ti 2 Cl 6 dimermolekyler) och sedan dismutation enligt schemat:
2TiCl 3 \u003d TiCl 4 + TiCl 2
Intressant nog, även under normala förhållanden, reduceras titantetraklorid gradvis av metallisk koppar, vilket bildar en svart förening med sammansättningen CuTiCl 4 (dvs. СuCl·TiCl 3).
Titantriklorid bildas också genom inverkan av väte på TiCl 4 vid tidpunkten för isolering (Zn + syra). I detta fall blir den färglösa lösningen lila, vilket är karakteristiskt för Ti 3+-joner, och ett kristallint hydrat av kompositionen TiCl 3 6H 2 O kan isoleras från det. Ett instabilt grönt kristallint hydrat av samma komposition är också känt, som frigörs från en mättad HCl-lösning av TiCl3. Strukturen för båda formerna, såväl som liknande CrCl 3 kristallina hydrater, motsvarar formlerna Cl 3 och Cl 2H 2 O. När den står i ett öppet kärl blir TiCl 3-lösningen gradvis färglös på grund av oxidationen av Ti 3+ till Ti 4+ av atmosfäriskt syre enligt reaktionen:
4TiCl3 + O2 + 2H2O \u003d 4TiOCl2 + 4HCl.
Ti3+-jonen är ett av de mycket få reduktionsmedel som snabbt reducerar (i ett surt medium) perklorater till klorider. I närvaro av platina oxideras Ti 3+ av vatten (med utveckling av väte).
Vattenfri Ti 2 (SO 4) 3 är grön. Det är olösligt i vatten, och dess lösning i utspädd svavelsyra har den vanliga violetta färgen för Ti 3+-salter. Från trevärt titansulfat framställs komplexa salter, huvudsakligen av Me 12H 2 O-typerna (där Me är Cs eller Rb) och Me (med varierande innehåll av kristallisationsvatten beroende på katjonens natur).
Bildningsvärmet för TiO (smp 1750°C) är 518 kJ/mol. Den erhålls i form av en gyllengul kompakt massa genom att värma en komprimerad blandning av TiO 2 + Ti i vakuum till 1700 ° C. Ett intressant sätt att bilda dess är den termiska nedbrytningen (i högvakuum vid 1000 °C) av titanylnitril. Liknande till utseendet som en metall erhålls mörkbrunt TiS genom att kalcinera TiS 2 i en ström av väte (initialt bildas sulfider med en mellanliggande sammansättning, i synnerhet Ti 2 S 3). TiSe, TiTe och silicidsammansättning Ti2Si är också kända.
Alla TiГ 2 bildas genom att värma motsvarande TiГ 3-halider utan lufttillgång på grund av deras nedbrytning enligt schemat:
2TiГ 3 = TiГ 4 + TiГ 2
Vid något högre temperaturer genomgår TiG 2-halogeniderna själva dismutation enligt schemat: 2TiG 2 \u003d TiG 4 + Ti
Titandiklorid kan också erhållas genom reduktion av TiCl4 med väte vid 700°C. Det är mycket lösligt i vatten (och alkohol), och med flytande ammoniak ger det grå ammoniak TiCl 2 4NH 3 . En TiCl2-lösning kan erhållas genom att reducera TiCl4 med natriumamalgam. Som ett resultat av oxidation av atmosfäriskt syre blir den färglösa lösningen av TiCl 2 snabbt brun, blir sedan violett (Ti 3+) och blir slutligen färglös igen (Ti 4+). Den svarta fällningen av Ti(OH)2 som erhålls genom inverkan av alkali på en lösning av TiCl2 är extremt lätt att oxidera.
Titan(II)hydroxid- oorganisk förening titanmetallhydroxid med formeln Ti(OH) 2 , svart pulver, olösligt i vatten.
Mottagande
- Behandling av tvåvärda titanhalogenidlösningar med alkalier:
Fysikaliska egenskaper
Titan(II)hydroxid bildar en svart fällning som gradvis blir lättare på grund av sönderdelning.
Kemiska egenskaper
- Sönderdelas vid lagring i närvaro av vatten:
Skriv en recension om artikeln "Titanium(II)hydroxide"
Litteratur
- Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. och andra - M .: Soviet Encyclopedia, 1995. - T. 4. - 639 sid. - ISBN 5-82270-092-4.
- Handbok för en kemist / Redaktion: Nikolsky B.P. m.fl. - 3:e uppl., korrigerad. - L.: Kemi, 1971. - T. 2. - 1168 sid.
- Ripan R., Chetyanu I. Oorganisk kemi. Kemi av metaller. - M .: Mir, 1972. - T. 2. - 871 sid.
|
||||||
| Den här artikeln om oorganiskt material är en stubbe. Du kan hjälpa projektet genom att lägga till det. |
Ett utdrag som kännetecknar titan(II)hydroxid
Skönheten gick till hennes moster, men Pierre Anna Pavlovna höll henne fortfarande bredvid sig och visade en blick som om hon fortfarande måste göra den sista nödvändiga beställningen.- Är hon inte fantastisk? - sa hon till Pierre och pekade på den avgående majestätiska skönheten. - Et quelle tenue! [Och hur hon håller sig!] För en så ung flicka och sådan takt, så mästerligt uppträdande! Det kommer från hjärtat! Lycklig blir den vars den blir! Med henne kommer den mest icke-sekulära mannen ofrivilligt att inta den mest lysande platsen i världen. Är det inte? Jag ville bara veta din åsikt, - och Anna Pavlovna släppte Pierre.
Pierre svarade uppriktigt jakande på Anna Pavlovna på hennes fråga om Helens konst att behålla sig själv. Om han någonsin tänkte på Helen, tänkte han just på hennes skönhet och på hennes ovanliga lugna förmåga att vara tyst värdig i världen.
Moster tog emot två unga människor i sitt hörn, men hon verkade vilja dölja sin tillbedjan för Helen och ville uttrycka sin rädsla för Anna Pavlovna mer. Hon tittade på sin systerdotter, som om hon frågade vad hon skulle göra med dessa människor. Anna Pavlovna gick bort från dem och rörde återigen vid Pierres ärm med fingret och sa:
- J "espere, que vous ne direz plus qu" på s "ennuie chez moi, [Jag hoppas att du inte säger en annan gång att jag har tråkigt,] - och tittade på Helen.
Helen log med en blick som sa att hon inte tillät möjligheten att någon kunde se henne och inte bli beundrad. Tanten harklade sig, svalde hennes saliv och sa på franska att hon var mycket glad över att se Helen; sedan vände hon sig till Pierre med samma hälsning och med samma min. Mitt i ett tråkigt och snubblande samtal tittade Helen tillbaka på Pierre och log mot honom med det där leendet, tydligt, vackert, med vilket hon log mot alla. Pierre var så van vid detta leende, det uttryckte så lite för honom att han inte brydde sig om det. Moster pratade på den tiden om den samling av snusdosor som Pierres bortgångne far, greve Bezukhy, hade och visade hennes snusdosa. Prinsessan Helen bad om att få se porträttet av sin mosters man, som gjordes på denna snusdosa.
"Det stämmer, det gjordes av Vines," sa Pierre och namngav en välkänd miniatyrist, böjde sig ner mot bordet för att ta upp en snusdosa och lyssnade på samtalet vid ett annat bord.
Han reste sig och ville gå runt, men tanten förde snusdosan rakt över Helen, bakom sig. Helen lutade sig fram för att göra plats och såg sig omkring leende. Hon var som alltid på kvällarna i en klänning som var väldigt öppen, på tidens mode, fram och bak. Hennes byst, som alltid verkade marmor för Pierre, var på så nära avstånd från hans ögon att han med sina kortsynta ögon ofrivilligt urskiljde den levande charmen av hennes axlar och nacke, och så nära sina läppar att han var tvungen att böja sig ner. lite för att röra henne. Han kunde höra värmen från hennes kropp, doften av parfym och knarret från hennes korsett när hon rörde sig. Han såg inte hennes marmorskönhet, som var ett med hennes klänning, han såg och kände all charmen i hennes kropp, som bara var täckt av kläder. Och efter att ha sett detta en gång kunde han inte se något annat, hur vi inte kan återvända till det svek som en gång förklarats.
"Så du har fortfarande inte märkt hur vacker jag är? – som sagt Ellen. Har du märkt att jag är kvinna? Ja, jag är en kvinna som kan tillhöra vem som helst, och till dig också”, sa hennes blick. Och just i det ögonblicket kände Pierre att Helen inte bara kunde, utan borde ha varit hans fru, att det inte kunde vara annorlunda.
Han visste detta i det ögonblicket lika säkert som han skulle ha vetat det, stående under kronan med henne. Som det kommer att bli? och när? han visste inte; han visste inte ens om det skulle vara bra (han kände till och med att det inte var bra av någon anledning), men han visste att det skulle bli.
Pierre sänkte ögonen, höjde dem igen och ville åter se henne med en så avlägsen, främmande skönhet för sig själv, som han hade sett henne varje dag förut; men han kunde inte göra det längre. Det kunde det inte, precis som en person som tidigare hade tittat i dimman på ett ogrässtrå och såg ett träd i det, som såg ett grässtrå, återigen såg ett träd i det, inte kunde. Hon stod honom fruktansvärt nära. Hon hade redan makt över honom. Och mellan honom och henne fanns det inte längre några hinder, förutom barriärerna av hans egen vilja.
Bon, je vous laisse dans votre petit coin. Je vois, que vous y etes tres bien, [Okej, jag lämnar dig i ditt hörn. Jag ser att du mår bra där,] - sa Anna Pavlovnas röst.
Och Pierre, som med rädsla kom ihåg om han hade gjort något förkastligt, rodnade och såg sig omkring. Det föreföll honom som om alla visste, lika väl som han, om vad som hade hänt honom.
Efter en stund, när han närmade sig den stora muggen, sa Anna Pavlovna till honom:
- På dit que vous embellissez votre maison de Petersbourg. [De säger att du håller på att göra klart ditt hus i St. Petersburg.]
(Det var sant: arkitekten sa att han behövde det, och Pierre, som inte visste varför, höll på att färdigställa sitt enorma hus i St. Petersburg.)
- C "est bien, mais ne demenagez pas de chez le prince Basile. Il est bon d" avoir un ami comme le prince, sa hon och log mot prins Vasily. - J "en sais quelque chose. N" est ce pas? [Det är bra, men flytta inte från prins Vasily. Det är bra att ha en sådan vän. Jag vet något om det. Är det inte?] Och du är fortfarande så ung. Du behöver råd. Du är inte arg på mig att jag använder gamla kvinnors rättigheter. – Hon tystnade, eftersom kvinnor alltid är tysta och väntar på något efter att de har sagt om sina år. – Om du gifter dig, då en annan sak. Och hon satte ihop dem i en blick. Pierre såg inte på Helen, och hon på honom. Men hon stod honom fortfarande fruktansvärt nära. Han mumlade något och rodnade.
