TiO2'nin keşfi, İngiliz W. Gregor ve Alman kimyager M. G. Klaproth tarafından neredeyse aynı anda ve birbirinden bağımsız olarak yapıldı. Manyetik demirli kumun (Creed, Cornwall, İngiltere, 1789) bileşimini inceleyen W. Gregor, menaken adını verdiği bilinmeyen bir metalden yeni bir "toprak" (oksit) izole etti. 1795 yılında Alman kimyager Klaproth, rutil mineralinde yeni bir element keşfetti ve buna titanyum adını verdi; daha sonra rutil ve menaken toprağının aynı elementin oksitleri olduğunu tespit etti. İlk metal titanyum örneği 1825 yılında J.Ya.Berzelius tarafından elde edildi. Hollandalı A. van Arkel ve I. de Boer tarafından 1925 yılında titanyum iyodür buharı TiI 4'ün termal ayrışmasıyla saf bir Ti örneği elde edildi.
Fiziki ozellikleri:
Titanyum hafif, gümüşi beyaz bir metaldir. Plastiktir, inert atmosferde kaynaklanabilir.
Yüksek bir viskoziteye sahiptir ve işleme sırasında kesici takıma yapışmaya eğilimlidir ve bu nedenle takıma özel kaplamaların ve çeşitli yağlayıcıların uygulanmasını gerektirir.
Kimyasal özellikler:
Normal sıcaklıklarda koruyucu pasifleştirici bir oksit filmi ile kaplanır ve korozyona dayanıklıdır, ancak toz haline getirilince havada yanar. Titanyum tozu patlayabilir (parlama noktası 400°C). Havada 1200°C'ye ısıtıldığında titanyum, değişken TiOx bileşimine sahip oksit fazlarının oluşumuyla yanar.
Titanyum birçok asit ve alkalinin (HF, H3PO4 ve konsantre H2S04 hariç) seyreltik çözeltilerine dayanıklıdır, ancak kompleksleştirici maddelerin varlığında zayıf asitlerle bile, örneğin hidroflorik asit HF ile kolayca reaksiyona girer. karmaşık bir anyon oluşturur 2-.
Titanyum ısıtıldığında halojenlerle etkileşime girer. Nitrojen 400°C'nin üzerinde olduğunda titanyum nitrür TiNx (x=0,58-1,00) oluşturur. Titanyum karbonla etkileşime girdiğinde titanyum karbür TiC x (x=0,49-1,00) oluşur.
Titanyum hidrojeni emerek değişken bileşimli TiHx bileşikleri oluşturur. Bu hidritler ısıtıldığında ayrışır ve H2 açığa çıkar.
Titanyum birçok metalle alaşımlar oluşturur.
Bileşiklerde titanyum +2, +3 ve +4 oksidasyon durumlarını sergiler. En kararlı oksidasyon durumu +4'tür.
En önemli bağlantılar:
Titanyum dioksit, TiO2 . Beyaz toz, ısıtıldığında sarı, yoğunluk 3,9-4,25 g/cm3. Amfoterik. Konsantre H2S04'te yalnızca uzun süreli ısıtmayla çözünür. Na2C03 soda veya K2C03 potas ile birleştirildiğinde TiO2 oksit titanatlar oluşturur:
TiO2 + K2C03 = K2TiO3 + C02
Titanyum(IV) hidroksit, TiO(OH) 2 *xH 2 O, titanyum tuzlarının çözeltilerinden çökeltilir, dikkatlice kalsine edilerek TiO 2 oksit elde edilir. Titanyum (IV) hidroksit amfoteriktir.
Titanyum tetraklorür, TiCl4 normal koşullar altında havada güçlü bir şekilde duman çıkaran sarımsı bir sıvıdır; bu, TiCl4'ün su buharı ile güçlü hidrolizi ve küçük HCl damlacıklarının ve bir titanyum hidroksit süspansiyonunun oluşmasıyla açıklanır. Kaynar su titanik asite(??) hidrolize olur. Titanyum(IV) klorür, ilave ürünlerin oluşmasıyla karakterize edilir, örneğin TiCl 4 *6NH3, TiCl 4 *8NH3, TiCl 4 *PCl 3, vb. Titanyum(IV) klorür HCl içinde çözüldüğünde, serbest halde bilinmeyen kompleks asit H2 oluşur; Me 2 tuzları iyi kristalleşir ve havada stabildir.
TiCl4'ün hidrojen, alüminyum, silikon ve diğer güçlü indirgeyici maddelerle indirgenmesiyle, titanyum triklorür ve diklorür TiCl3 ve TiCl2 elde edilir - güçlü indirgeme özelliklerine sahip katı maddeler.
Titanyum nitrür- geniş bir homojenlik bölgesine sahip ara fazı, kübik yüz merkezli kafesli kristalleri temsil eder. Hazırlık - 1200 °C'de titanyum nitrürleme veya diğer yöntemler. Aşınmaya dayanıklı kaplamalar oluşturmak için ısıya dayanıklı bir malzeme olarak kullanılır.
Başvuru:
Alaşımlar şeklinde. Metal kimya endüstrisinde (reaktörler, boru hatları, pompalar), hafif alaşımlarda ve osteoprotezlerde kullanılır. Uçak, roket ve gemi yapımında en önemli yapısal malzemedir.
Titanyum bazı çelik sınıflarında kullanılan bir alaşım katkı maddesidir.
Nitinol (nikel-titanyum), tıpta ve teknolojide kullanılan, şekil hafızalı bir alaşımdır.
Titanyum alüminidler oksidasyona ve ısıya karşı çok dirençlidir, bu da onların havacılık ve otomotiv üretiminde yapısal malzeme olarak kullanımını belirlemiştir.
Bağlantılar şeklinde Beyaz titanyum dioksit boyalarda (örneğin titanyum beyazı) ve ayrıca kağıt ve plastik üretiminde kullanılır. Gıda katkı maddesi E171.
Organo-titanyum bileşikleri (örneğin tetrabutoksititanyum), kimya ve boya ve vernik endüstrilerinde katalizör ve sertleştirici olarak kullanılır.
İnorganik titanyum bileşikleri kimyasal elektronik ve fiberglas endüstrilerinde katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.
Matigorov A.V.
HF Tümen Devlet Üniversitesi
Zirkonyum ve hafniyum +4 oksidasyon durumunda bileşikler oluşturur; titanyum da +3 oksidasyon durumunda bileşikler oluşturma kapasitesine sahiptir.
Oksidasyon durumu +3 olan bileşikler. Titanyum(III) bileşikleri, titanyum(IV) bileşiklerinin indirgenmesiyle elde edilir. Örneğin:
1200 °C 650 °C
2TiO2 + H2¾® Ti203 + H20; 2TiCl 4 + H 2 ¾® 2TiCl 3 + 2HCl
Titanyum(III) bileşikleri mor renktedir. Titanyum oksit suda pratik olarak çözünmez ve temel özellikler gösterir. Oksit, klorür, Ti 3+ tuzları - güçlü indirgeyici maddeler:
4Ti +3 Cl3 + O2 + 2H2O = 4Ti +4 OCl2 + 4HCl
Titanyum(III) bileşikleri için orantısızlık reaksiyonları mümkündür:
2Ti +3 Cl 3 (t) ¾® Ti +4 Cl 4 (g) + Ti +2 Cl 2 (t)
Daha fazla ısıtıldığında titanyum(II) klorür de orantısız hale gelir:
2Ti +2 Cl 2 (t) = Ti 0 (t) + Ti +4 Cl 4 (g)
Oksidasyon durumu +4 olan bileşikler. Titanyum(IV), zirkonyum(IV) ve hafniyum(IV) oksitleri refrakter, kimyasal olarak oldukça inert maddelerdir. Amfoterik oksitlerin özelliklerini gösterirler: uzun süreli kaynama sırasında asitlerle yavaş reaksiyona girerler ve füzyon sırasında alkalilerle etkileşime girerler:
Ti02 + 2H2S04 = Ti(S04)2 + 2H20;
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H20
Titanyum oksit TiO2 en yaygın olarak kullanılır; boya, kauçuk ve plastik üretiminde dolgu maddesi olarak kullanılır. Zirkonyum oksit ZrO 2, refrakter potaların ve plakaların üretiminde kullanılır.
Hidroksitler titanyum(IV), zirkonyum(IV) ve hafniyum(IV), değişken bileşime sahip amorf bileşiklerdir - EO 2 ×nH2O. Yeni elde edilen maddeler oldukça reaktiftir ve asitlerde çözünür, titanyum hidroksit de alkalilerde çözünür. Yaşlı çökeltiler son derece inerttir.
Halojenürler(klorürler, bromürler ve iyodürler) Ti(IV), Zr(IV) ve Hf(IV) moleküler bir yapıya sahiptir, uçucu ve reaktiftir ve kolayca hidrolize edilir. Isıtıldığında iyodürler, yüksek saflıkta metaller elde etmek için kullanılan metalleri oluşturmak üzere ayrışır. Örneğin:
TiI4 = Ti + 2I2
Titanyum, zirkonyum ve hafniyumun florürleri polimeriktir ve düşük reaktiftir.
Tuzlar+4 oksidasyon durumundaki titanyum alt grubunun elemanları sayıca azdır ve hidrolitik olarak kararsızdır. Genellikle oksitler veya hidroksitler asitlerle reaksiyona girdiğinde ara tuzlar değil okso veya hidrokso türevleri oluşur. Örneğin:
Ti02 + 2H2S04 = TiOSO4 + H20; Ti(OH)4 + 2HCl = TiOCl2 + H20
Titanyum, zirkonyum ve hafniyumun çok sayıda anyonik kompleksi tanımlanmıştır. Çözeltilerde en kararlı ve kolayca oluşturulabilenler florür bileşikleridir:
EO2 + 6HF = H2[EF6] + 2H20; EF 4 + 2KF = K 2 [EF 6 ]
Titanyum ve analogları, ligandın rolünün peroksit anyonu tarafından oynandığı koordinasyon bileşikleri ile karakterize edilir:
E(S04)2 + H202 = H2[E(O2)(S04)2 ]
Bu durumda titanyum(IV) bileşiklerinin çözeltileri sarı-turuncu bir renk alır, bu da titanyum(IV) katyonlarının ve hidrojen peroksitin analitik olarak tespit edilmesini mümkün kılar.
Hidridler (EN 2), karbürler (ES), nitrürler (EN), silisitler (ESi 2) ve borürler (EV, EV 2), metal benzeri değişken bileşimli bileşiklerdir. İkili bileşikler, teknolojide kullanılmalarına olanak tanıyan değerli özelliklere sahiptir. Örneğin %20 HfC ve %80 TiC alaşımı en dayanıklı alaşımlardan biridir, m.p. 4400 ºС.
Yüksek sıcaklıklarda titanyum halojenler, oksijen, kükürt, nitrojen ve diğer elementlerle birleşir. Demir ile titanyum alaşımlarının kullanımının temeli budur ( ferrotitanyum) çeliğe katkı maddesi olarak. Titanyum, erimiş çelikte bulunan nitrojen ve oksijenle birleşir ve böylece çelik katılaştığında ikincisinin salınmasını önler; döküm homojendir ve boşluk içermez.
Titanyum karbonla birleştiğinde karbür oluşturur. Titanyum ve tungstenli karbürlerden kobalt ilavesiyle elmasa yakın sertlikte alaşımlar elde edilir.
Titanyum dioksit TiO2, suda ve seyreltik asitlerde çözünmeyen beyaz, refrakter bir maddedir. Bu bir amfoterik oksittir, ancak hem bazik hem de asidik özellikleri zayıf bir şekilde ifade edilir.
Doğada şu şekilde bulunur: rutil(kübik sistem), daha az sıklıkla formda anataz(dörtgen sistem) ve brookite(eşkenar dörtgen sistem). Rutilde her Ti 4+ iyonu altı O 2- iyonu ile çevrelenir ve her O 2- iyonu üç Ti 4+ iyonu ile çevrilidir. Diğer iki kristal formda iyonların yakın komşuları aynıdır.
Kesinlikle saf titanyum dioksit renksizdir. Doğada genellikle demir oksitlerle kirlenir ve bu nedenle renklidir.
Suda ve seyreltik asitlerde tamamen çözünmez. Sıcak konsantre sülfürik asitte olası oluşumla yavaş yavaş çözünür titanyum sülfit Bununla birlikte, hidroliz nedeniyle geçişinin kolaylığı nedeniyle saf formda izole edilemeyen Ti(SO 4) 2 titanil sülfit(TiO)S04. Soğuk suda çözünen bu tuz ayrıca ısıtıldığında H2S04 ve hidratlanmış titanyum dioksit oluşturmak üzere hidrolize olur. c-titanyum veya metatitanik asit. Bu hidrolizin meydana gelme kolaylığı, titanyum hidroksitin zayıf temel özelliklerini gösterir. Titanyum sülfat, alkali metal sülfatlarla (titanyum dioksiti çözmek için kullanılan sülfürik asit eklenir), hidrolize basit sülfatlardan daha dirençli olan çift tuzları, örneğin K2'yi verir.
Alkali metal hidroksitler ve karbonatlar, soğukta sülfat çözeltilerinden jelatinimsi hidratlı titanyum dioksiti çökeltir. L-titanik asitβ-titanik asitten daha yüksek reaktivitesinde farklılık gösterir (örneğin, b-titanik asit, β-titanik asidin çözünmediği alkalilerde çözünür). Dört değerlikli titanyum hidroksit veya titanik asit Ti(OH)4'ün kendisi izole edilemez, bu yönüyle silisik ve kalay asitlere benzer. Titanyum(IV) hidroksitin az çok susuzlaştırılmış türevleri olan L- ve b-titanik asitler, b- ve b-kalay asitleriyle tamamen karşılaştırılabilir.
Nötr veya asitlendirilmiş bir titanil sülfat çözeltisi ve diğer titanyum tuzları, hidrojen peroksit ile koyu turuncu renktedir (hidrojen peroksit tespit reaksiyonu). Bu çözeltilerden amonyak çöker peroksotitanik asit H4Ti05 sarı-kahverengi renktedir ve Ti(OH)30-OH formülüne sahiptir.
TiO 2, refrakter cam, sır, emaye, ısıya dayanıklı laboratuvar cam eşyalarının imalatında ve ayrıca yüksek kaplama gücüne sahip beyaz yağlı boyanın hazırlanmasında kullanılır ( titanyum beyazı).
TiO2'yi BaCO3 ile birleştirerek baryum titanat BaTiO3. Bu tuz çok yüksek bir dielektrik sabitine sahiptir ve ayrıca bir elektrik alanının etkisi altında deforme olma özelliğine de sahiptir. Baryum titanat kristalleri, yüksek kapasiteli ve küçük boyutlu elektrik kapasitörlerinde, ultrasonik ekipmanlarda, ses alıcılarında ve hidroakustik cihazlarda kullanılır.
Titanyum klorür(IV) SiCl 4 ile aynı şekilde elde edilen TiCl 4, 136°C kaynama noktasına ve -32°C erime noktasına sahip, Ti02 ve 4HCl oluşturmak üzere su ile hidrolize edilen renksiz bir sıvıdır. Alkali metal halojenürlerle titanyum(IV) klorür, 2-kompleks iyonu içeren çift klorürler verir. Titanyum florür(IV) TiF4, erime noktası 284°C olan beyaz bir toz formunda izole edilir; aynı zamanda kolayca hidrolize olur ve HF ile oluşur heksaflorotitanyum(IV) asit H2TiF6, heksaflorosilikik asite benzer.
Susuz titanyum klorür(III) TiCl3, TiCl4 buharının H2 ile birlikte yaklaşık 700 ° C'ye ısıtılmış bir bakır tüpten geçirilmesiyle mor bir toz formunda elde edilir. Sulu çözelti halinde (mor renkli) TiCl4'ün hidroklorik asit içerisinde çinko yardımıyla veya elektrolitik olarak indirgenmesiyle elde edilir. Titanyum(III) sülfat da elde edilir. Sulu bir titanyum (III) klorür çözeltisinden kristalleşir menekşe heksahidrat TiCl3 ?6H20.
Titanyum klorür(II) Siyah boyalı TiCl2, TiCl3'ün hidrojen atmosferinde 700°С'de termal ayrışmasıyla elde edilir:
Bu klorürün renksiz sulu çözeltisi havada hızla oksitlenir ve önce bir Ti(III) bileşiğinin, ardından bir Ti(IV) bileşiğinin oluşması nedeniyle önce mora döner, sonra tekrar renksiz hale gelir.
Titanyum karbonitridler, oksikarbürler ve oksinitrürler. Refrakter ara fazların (TIP'ler) - titanyum karbürler, nitrürler ve oksitler - çözünmesinin bileşime bağımlılığının doğasının, TiC-TiN-TiO içindeki Ti-Ti bağlarının metaliklik derecesindeki bir değişiklikle ilişkili olduğu bulundu. seri, yani: fazların metaliklik derecesinin bu yönde artmasıyla, HCl ve H2SO4'teki kimyasal dirençleri azalır ve HNO3'te artar. Karbürler, nitrürler ve titanyum monoksit karşılıklı tam çözünürlükle karakterize edildiğinden, katı çözeltileri asitlerle etkileşime girdiğinde benzer bir modelin ortaya çıkması beklenebilir.
Bununla birlikte, TiC x O y ve TiN x O y'nin çözünme derecesinin mineral asitlerdeki bileşime bağımlılığına ilişkin literatürde mevcut olan bilgiler bu varsayımla pek uyuşmamaktadır. Böylece TiC x O y'nin çözünürlüğü (kesir)<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) aynı koşullar altında %1-2'ye ulaşır, ancak fazın bileşimine herhangi bir bağımlılık ortaya çıkmaz. Kons.'de TiN x O y'nin çözünme derecesi. HNO3 düşüktür (%2,5-3,0) ve oksinitritin bileşimine bağlı değildir (20°C, 6 saat). Öte yandan, aynı koşullar altında TiN x O y'nin HNO3 içinde çözünme derecesi çok geniş sınırlar içinde değişir: TiC 0,88 O 0,13 için %98'den TiC 0,11 O 0,82 için %4,5'e kadar. Hidroklorik ve sülfürik asitlerdeki titanyum karbonitridin çözünme derecesi ile bileşimi arasındaki ilişkinin doğası hakkında kesin bir şey söylemek zordur. TiC x Oy'nin HCl'de çözünme derecesi çok düşüktür (%0,3) ve karbonitridin bileşimine bağlı değildir (60°C, 6 saat). Ancak sonunda H 2 SO 4 daha yüksek bir büyüklük sırasıdır (% 3,0-6,5) ve TiC 0,67 O 0,26 bileşimli bir numune için minimum (% 2) ile karakterize edilir.
Elde edilen deneysel veriler, TiC x Ny, TiC x O y ve TiN x O y'nin HCl, H 2 SO 4 ve HNO 3'teki bileşime çözünmesinin doğasının oldukça kesin olduğunu iddia etmemizi sağlar ve, ayrıca daha önce TiCx, TiNx ve TiOx için belirlenene benzer. Bu, bir yandan HCl ve H2SO4'te, diğer yandan HNO3'teki bu bağımlılıkların niteliksel olarak farklı davranışlarının nedenlerinin, TI-C-N-O sisteminin çalışılan tüm bileşikleri için ortak olması gerektiği anlamına gelir; Ti-Ti bağının metaliklik derecesi ve ortaya çıkan etkileşim ürünlerinin pasifleştirme yeteneği ile belirlenir.
Lityum titanatlar Ve çinko Li 2 ZnTi 3 O 8 ve Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12, katyonların konumlara göre farklı dağılımına sahip kübik bir spinel yapıya sahiptir. Bu bileşiklerin katı lityum iletken elektrolitler olduğu tespit edilmiştir. Li 2 ZnTi 3 O 8'de lityum ve titanyum katyonları 1:3 oranında oktahedral konumlarda sıralanır, lityum ve çinko atomlarının yarısı dört yüzlü konumlara istatistiksel olarak dağıtılır: (Li 0,5 Zn 0,5)O4. Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12'nin kristal kimyasal formülü (Zn)O 4 olarak yazılabilir. IR ve Raman spektrumlarının analizine dayanarak, bu spinellerin yapısındaki lityum ve çinko atomlarının dağılımı için farklı bir yöntem önerilmektedir: lityum tetrahedral koordinasyona sahiptir ve çinko ve titanyum oktahedral koordinasyona sahiptir. TiO 6 oktahedrada güçlü bir bozulma da kaydedildi: örneğin, Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12'de Ti 4+ iyonlarının ortamı beş koordinasyona yakındır. Bu titanatların yüksek sıcaklıklardaki düşük iyonik iletkenliği, lityum atomlarının tetrahedral koordinasyonu ile açıklanmaktadır.
Halojenür spinelleri Li 2 MX 4 (M=Mg 2+ ,Mn 2+ ,Fe 2+ ; X=Cl - ,Br -) örneğini kullanarak, katyonik bileşimin ve lityum atomlarının konumlara göre dağılımının elektriksel iletkenlik üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Spinel yapısında aynı katyonik konumlar arasında ortak kenarlar olmadığından iyon transferinde birkaç farklı konum söz konusudur. Lityum atomlarının tetrahedral konumlardan yüksek sıcaklıklarda geçişiyle ilişkili bileşiklerin yapısının bozulmasının bir sonucu olarak klorür spinellerinde yüksek iyonik iletkenlik değerleri gözlendi 8 A oktahedral konumları serbest bırakmak için 16 İle. Bu durumda spinel yapı NaCl tipi bir yapıya dönüştü. Klorür spinellerinin yapısındaki bozukluğu incelemek için bilgilendirici bir yöntem, yüksek sıcaklıklarda bileşiklerin Raman spektrumlarının incelenmesiydi.
Genel özellikleri. Keşif tarihi
Titanyum, Ti, D. I. Mendeleev'in periyodik tablosunun IV. grubunun kimyasal bir elementidir. Seri numarası 22, atom ağırlığı 47,90. 5 kararlı izotoptan oluşur; yapay olarak radyoaktif izotoplar da elde edilmiştir.
1791 yılında İngiliz kimyager W. Gregor, Menakan adını verdiği Menakan kasabasından (İngiltere, Cornwall) kumda yeni bir "toprak" buldu. 1795 yılında Alman kimyager M. Clairot, metaline Titan [Yunanca. Mitolojide Titanlar Uranüs'ün (Cennet) ve Gaia'nın (Dünya) çocuklarıdır. 1797 yılında Klaproth bu toprakların W. Gregor tarafından keşfedilen topraklarla aynı olduğunu kanıtladı. Saf titanyum, 1910 yılında Amerikalı kimyager Hunter tarafından bir demir bombasında titanyum tetraklorürün sodyum ile indirgenmesiyle izole edildi.
Doğada olmak
Titanyum doğadaki en yaygın elementlerden biridir; yerkabuğundaki içeriği %0,6'dır (ağırlıkça). Esas olarak Ti02 dioksit veya onun bileşikleri - titanatlar formunda bulunur. Titanyumun içerdiği 60'ın üzerinde mineral bilinmektedir ve ayrıca toprakta, hayvan ve bitki organizmalarında da bulunur. İlmenit FeTiO3 ve rutil TiO 2, titanyum üretimi için ana hammadde görevi görür. Eritme cürufları titanyum kaynağı olarak önem kazanmaktadır. titanyum-manyetitler ve ilmenit.
Fiziksel ve kimyasal özellikler
Titanyum iki durumda bulunur: amorf - koyu gri toz, yoğunluk 3,392-3,395 g/cm3 ve kristal, yoğunluk 4,5 g/cm3. Kristalin titanyum için, 885°'lik bir geçiş noktasına sahip iki modifikasyon bilinmektedir (885°'nin altında stabil bir altıgen şekil, üstünde - kübik bir şekil); t° pl yaklaşık 1680°; t° kip 3000°'nin üzerinde. Titanyum gazları (hidrojen, oksijen, nitrojen) aktif olarak emer ve bu da onu çok kırılgan hale getirir. Teknik metal sıcak şekillendirilebilir. Kesinlikle saf metal soğukta haddelenebilir. Normal sıcaklıklarda havada titanyum değişmez, ısıtıldığında Ti203 oksit ve TiN nitrür karışımı oluşturur. Kırmızı sıcaklıkta bir oksijen akışında Ti02 dioksite oksitlenir. Yüksek sıcaklıklarda karbon, silikon, fosfor, kükürt vb. ile reaksiyona girer. Deniz suyuna, nitrik asit, ıslak klor, organik asitler ve güçlü alkalilere karşı dayanıklıdır. Sülfürik, hidroklorik ve hidroflorik asitlerde, en iyisi HF ve HNO3 karışımında çözünür. Asitlere oksitleyici bir madde eklemek, metali oda sıcaklığında korozyona karşı korur. TiCl 4 hariç dört değerlikli titanyum halojenürler, sulu bir çözelti içinde eriyebilir ve uçucu, hidrolize edilmiş, potasyum florotitanat K2 TiF 6'nın teknoloji ve analitik uygulamada önemli olduğu karmaşık bileşiklerin oluşumuna yatkın kristal gövdelerdir. Karbür TiC ve nitrür TiN, yüksek sertlik (titanyum karbür karborundumdan daha serttir), refrakterlik (TiC, t° pl = 3140°; TiN, t° pl = 3200°) ve iyi elektrik iletkenliği ile karakterize edilen önemli metal benzeri maddelerdir.
22 numaralı kimyasal element. Titanyum.
Titanyumun elektronik formülü şöyledir: 1s 2 |2s 2 2p 6 |3s 2 3p 6 3d 2 |4s 2.
Kimyasal elementlerin periyodik tablosundaki titanyum seri numarası D.I. Mendeleev - 22. Element numarası avlunun yükünü gösterir, bu nedenle titanyumun nükleer yükü +22 ve nükleer kütlesi 47,87'dir. Titan dördüncü periyotta ikincil bir alt gruptadır. Dönem numarası elektronik katmanların sayısını gösterir. Grup numarası değerlik elektronlarının sayısını gösterir. Yan alt grup, titanyumun d-elementlerine ait olduğunu gösterir.
Titanyumun dış katmanın s yörüngesinde iki değerlik elektronu ve dış katmanın d yörüngesinde iki değerlik elektronu vardır.
Her değerlik elektronunun kuantum sayıları:
Halojenler ve hidrojen ile Ti(IV), sp 3 →q 4 hibridizasyon tipine sahip TiX 4 tipi bileşikler oluşturur.
Titanyum bir metaldir. D grubunun ilk elemanıdır. En kararlı ve yaygın olanı Ti +4'tür. Daha düşük oksidasyon durumlarına sahip bileşikler de vardır - Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, ancak bu bileşikler hava, su veya diğer reaktifler tarafından kolayca Ti +4'e oksitlenir. Dört elektronun çıkarılması çok fazla enerji gerektirir, dolayısıyla Ti +4 iyonu aslında mevcut değildir ve Ti(IV) bileşikleri genellikle kovalent bağlar içerir. Ti(IV) bazı açılardan Si, Ge, Sn ve Pb, özellikle Sn elementlerine benzer.
Titanyum bileşiklerinin özellikleri.
Titanyum oksitler:
Ti(IV) – TiO2 – Titanyum dioksit. Amfoterik bir karaktere sahiptir. En istikrarlı ve en büyük pratik öneme sahiptir.
Ti(III) – Ti203 – titanyum oksit. Temel bir karaktere sahiptir. Çözeltide stabildir ve diğer Ti(III) bileşikleri gibi güçlü bir indirgeyici maddedir.
TI(II) – TiO2 - Titanyum oksit. Temel bir karaktere sahiptir. En az kararlı.
Titanyum dioksit, TiO2, titanyumun dört değerlikli olduğu oksijenli bir titanyum bileşiğidir. Beyaz toz, ısıtıldığında sarı renktedir. Doğada esas olarak rutil minerali halinde bulunur ve sıcaklığı 1850°'nin üzerindedir. Yoğunluk 3,9 - 4,25 g/cm3. HF hariç, alkalilerde ve asitlerde pratik olarak çözünmez. Konsantre H2S04'te yalnızca uzun süreli ısıtmayla çözünür. Titanyum dioksit kostik veya karbonik alkalilerle birleştirildiğinde, soğukta kolayca hidrolize edilerek asitlerde kolayca çözünen ortotitanik asit (veya hidrat) Ti(OH)4'ü oluşturan titanatlar oluşur. Durduğunda mikrokristalin bir yapıya sahip olan ve yalnızca sıcak konsantre sülfürik ve hidroflorik asitlerde çözünen mstatitanoik asit (form) haline dönüşür. Çoğu titanat suda pratik olarak çözünmez. Titanyum dioksitin temel özellikleri asidik olanlardan daha belirgindir, ancak titanyumun katyon olduğu tuzlar da iki değerlikli titanil radikali TiO2 + oluşumuyla önemli ölçüde hidrolize edilir. İkincisi, bir katyon olarak tuzların bileşimine dahil edilir (örneğin, titanil sülfat TiOSO 4 * 2H20). Titanyum dioksit, en önemli titanyum bileşiklerinden biridir ve kısmen metalik titanyumun yanı sıra diğer titanyum bileşiklerinin üretimi için bir başlangıç malzemesi olarak hizmet eder. Esas olarak mineral boya olarak, ayrıca kauçuk ve plastik metallerin üretiminde dolgu maddesi olarak kullanılır. Refrakter camlar, sırlar ve porselen kütlelere dahildir. Bundan renksiz ve renkli yapay değerli taşlar yapılır.
Titanyum dioksit suda çözünmez ve seyreltik mineral asitler (hidroflorik asit hariç) ve seyreltik alkali çözeltiler.
Konsantre sülfürik asitte yavaşça çözünür:
TiO2 + 2H2S04 = Ti(SO4)2 + 2H2O
Hidrojen peroksit ile ortotitanik asit H4TiO4'ü oluşturur:
TiO2 + 2H202 = H4TiO4
Konsantre alkali çözeltilerde:
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H20
Titanyum dioksit ve amonyak ısıtıldığında titanyum nitrür oluşturur:
2TiO2 + 2NH3 = 2TiN + 3H20 + O2
Doymuş bir potasyum bikarbonat çözeltisinde:
TiO2 + 2KHCO3 = K2TiO3 + H2O + 2CO2
Oksitler, hidroksitler ve karbonatlarla birleştirildiğinde titanatlar ve çift oksitler oluşur:
TiO 2 + BaO = BaO∙TiO 2 (BaTiO 3)
TiO2 + BaCO3 = BaO∙TiO2 + CO2 (BaTiO3)
TiO 2 + Ba(OH) 2 = BaO∙TiO 2 (BaTiO 3)
Titanyum hidroksitler:
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
Hidroksit Ti(IV) - Ti(OH)4 veya H4TiO4 - ortotitanik asit görünüşte hiç mevcut değildir ve Ti(IV) tuzlarının çözeltilerine bazlar eklendiğinde çöken çökelti, TiO2'nin hidratlanmış bir formudur. . Bu madde konsantre alkalilerde çözünür ve bu tür çözeltilerden genel formüle sahip hidratlı titanatlar izole edilebilir: M2TiO3 ∙nH20 ve M2Ti205∙nH2O.
Titanyum, karşılık gelen hidrohalik asitlerle ve özellikle bunların tuzlarıyla kompleks oluşumuyla karakterize edilir. En tipik olanları Me 2 TiG 6 genel formülüne sahip karmaşık türevlerdir (burada Me tek değerlikli bir metaldir). İyi kristalleşirler ve orijinal TiG 4 halojenürlerden çok daha az hidrolize uğrarlar. Bu, TiG 6 kompleks iyonlarının çözelti içindeki stabilitesini gösterir.
Titanyum türevlerinin rengi büyük ölçüde içerdikleri halojenin doğasına bağlıdır:
H2EG6 tipi kompleks asitlerin tuzlarının stabilitesi genel olarak Ti-Zr-Hf serisinde artar ve F-Cl-Br-I halojen serisinde azalır.
Üç değerlikli elementlerin türevleri az çok yalnızca titanyumun karakteristik özelliğidir. Koyu mor oksit Ti203 (en 1820 °C), TiO2'nin bir hidrojen akışı içinde 1200 °C'ye kadar kalsine edilmesiyle elde edilebilir. Mavi Ti 2 O 3, 700-1000 ° C'de ara ürün olarak oluşur.
Ti203 suda pratik olarak çözünmez. Hidroksidi, alkaliler üç değerlikli titanyum tuzlarının çözeltileri üzerine etki ettiğinde koyu kahverengi bir çökelti şeklinde oluşur. PH = 4'te asidik çözeltilerden çökelmeye başlar, yalnızca bazik özelliklere sahiptir ve fazla alkalide çözünmez. Ancak HTiO2'den üretilen metal titanitler (Li, Na, Mg, Mn) kuru olarak elde edilmiştir. Na0.2TiO2 bileşiminin mavi-siyah "titanyum bronzu" da bilinmektedir.
Titanyum (III) hidroksit atmosferik oksijen tarafından kolayca oksitlenir. Çözeltide oksidasyon yeteneğine sahip başka madde yoksa, Ti(OH)3'ün oksidasyonu ile aynı anda hidrojen peroksit oluşur. Ca(OH)2'nin (H202'yi bağlayan) varlığında reaksiyon aşağıdaki denkleme göre ilerler:
2Ti(OH)3 + O2 + 2H20 = 2Ti(OH)4 + H202
Nitrat tuzları Ti(OH)3 amonyağa indirgenir.
Mor TiCl3 tozu, TiCl4 buharının fazla hidrojenle karışımının 650 °C'ye ısıtılmış bir tüpten geçirilmesiyle elde edilebilir. Isıtma, süblimleşmesine (dimer Ti2Cl6 moleküllerinin kısmi oluşumuyla) ve ardından şemaya göre dismutasyonuna neden olur:
2TiCl3 = TiCl4 + TiCl2
Normal koşullar altında bile titanyum tetraklorürün metalik bakır tarafından kademeli olarak indirgenerek CuTiCl4 (yani CuCl·TiCl3) bileşimine sahip siyah bir bileşik oluşturması ilginçtir.
Titanyum triklorür ayrıca salınım sırasında (Zn + asit) hidrojenin TiCl4 üzerindeki etkisi ile de oluşur. Bu durumda, renksiz çözelti, Ti 3+ iyonlarının karakteristiği olan mora döner ve TiCl 3 · 6H 2 O bileşiminin bir kristal hidratı bundan izole edilebilir. Aynı bileşime sahip düşük kararlı bir yeşil kristal hidrat da bilinmektedir. HC1 ile doyurulmuş bir TiCl3 çözeltisinden salınır. Her iki formun yapısı ve CrCl3'ün benzer kristalli hidratları, Cl3 ve Cl2H20 formüllerine karşılık gelir. Açık bir kapta durduğunda, TiCl3 çözeltisinin rengi, Ti3+'nin oksidasyonu nedeniyle yavaş yavaş renk değiştirir. reaksiyona göre atmosferik oksijen ile Ti 4+'ya:
4TiCl3 + O2 + 2H20 = 4TiOCl2 + 4HCl.
Ti3+ iyonu, (asidik bir ortamda) perkloratları oldukça hızlı bir şekilde klorürlere indirgeyen çok az sayıda indirgeyici maddeden biridir. Platin varlığında Ti3+ su ile oksitlenir (hidrojen salınımıyla).
Susuz Ti 2 (SO 4) 3 yeşil renktedir. Suda çözünmez ve seyreltik sülfürik asit içindeki çözeltisi, Ti3+ tuzları için olağan mor renge sahiptir. Üç değerlikli titanyum sülfattan, esas olarak Me·12H20 (Me'nin Cs veya Rb olduğu) ve Me (katyonun doğasına bağlı olarak değişken kristalizasyon suyu içeriğine sahip) türlerinde kompleks tuzlar üretilir.
TiO oluşum ısısı (erime noktası 1750 °C) 518 kJ/mol'dür. Sıkıştırılmış TiO2 + Ti karışımının vakumda 1700 °C'ye ısıtılmasıyla altın sarısı kompakt bir kütle formunda elde edilir. Oluşumunun ilginç bir yolu, titanil nitrilin termal ayrışmasıdır (1000 °C'de yüksek vakumda). Görünüş olarak metale benzer şekilde koyu kahverengi TiS, TiS2'nin bir hidrojen akışında kalsine edilmesiyle elde edilir (başlangıçta ara bileşimdeki sülfitler, özellikle Ti2S3 oluşur). TiSe, TiTe ve Ti2Si bileşiminin silisidi de bilinmektedir.
Tüm TiG2'ler, aşağıdaki şemaya göre ayrışmaları nedeniyle karşılık gelen TiG3 halojenürlerin hava erişimi olmadan ısıtılmasıyla oluşturulur:
2TiG3 = TiG4 + TiG2
Biraz daha yüksek sıcaklıklarda, TiG2 halojenürlerin kendisi şu şemaya göre dismutasyona uğrar: 2TiG2 = TiG4 + Ti
Titanyum diklorür ayrıca TiCl4'ün 700 °C'de hidrojen ile indirgenmesiyle de elde edilebilir. Suda (ve alkolde) oldukça çözünür ve sıvı amonyakla gri amonyak TiCl2 4NH3 verir. Bir TiCl2 çözeltisi, TiCl4'ün sodyum amalgam ile indirgenmesiyle hazırlanabilir. Atmosferdeki oksijenle oksidasyonun bir sonucu olarak, renksiz TiCl2 çözeltisi hızla kahverengiye döner, ardından mora döner (Ti 3+) ve son olarak yeniden rengi değişir (Ti 4+). Alkalinin bir TiCl2 çözeltisi üzerindeki etkisiyle elde edilen siyah Ti(OH)2 çökeltisi son derece kolay oksitlenir.
Titanyum(II) hidroksit- Ti(OH)2 formülüne sahip inorganik bileşik titanyum metal hidroksit, kara toz, suda çözünmez.
Fiş
- İki değerlikli titanyum halojenür çözeltilerinin alkalilerle işlenmesi:
Fiziki ozellikleri
Titanyum(II) hidroksit, ayrışma nedeniyle giderek daha hafif hale gelen siyah bir çökelti oluşturur.
Kimyasal özellikler
- Su varlığında saklandığında ayrışır:
"Titanyum(II) hidroksit" makalesi hakkında yorum yazın
Edebiyat
- Kimyasal Ansiklopedisi / Yayın Kurulu: Knunyants I.L. ve diğerleri - M .: Sovyet Ansiklopedisi, 1995. - T. 4. - 639 s. - ISBN 5-82270-092-4.
- Kimyagerin El Kitabı / Yayın Kurulu: Nikolsky B.P. ve diğerleri - 3. baskı, rev. - L.: Kimya, 1971. - T. 2. - 1168 s.
- Ripan R., Ceteanu I.İnorganik kimya. Metallerin kimyası. - M.: Mir, 1972. - T. 2. - 871 s.
|
||||||
| Bu inorganik maddelerle ilgili bir taslak makaledir. Projeye katkıda bulunarak katkıda bulunabilirsiniz. |
Titanyum(II) Hidroksit'i karakterize eden alıntı
Güzel, teyzesine gitti, ama Anna Pavlovna, sanki yapması gereken son bir sipariş varmış gibi, Pierre'i hâlâ yanında tutuyordu.– Harika değil mi? - dedi Pierre'e, yelken açan görkemli güzelliğe işaret ederek. - Et quelle tenue! [Ve kendini nasıl da koruyor!] Bu kadar genç bir kız için bu kadar incelik, kendini tutma konusunda ne kadar ustaca bir yetenek! Kalpten geliyor! Mutlu olacak olan kişi olacak! Onunla birlikte, en laik olmayan koca, istemeden dünyanın en parlak yerini işgal edecek. Değil mi? Sadece fikrini öğrenmek istedim,” dedi ve Anna Pavlovna, Pierre’i serbest bıraktı.
Pierre, Anna Pavlovna'nın Helen'in kendini tutma sanatı hakkındaki sorusuna içtenlikle olumlu yanıt verdi. Eğer Helen'i düşündüyse, özellikle onun güzelliğini ve dünyada sessizce layık olma konusundaki alışılmadık sakin yeteneğini düşünüyordu.
Teyze iki genci köşesine kabul etti ama görünüşe göre Helen'e olan hayranlığını gizlemek ve Anna Pavlovna'ya olan korkusunu daha fazla ifade etmek istiyordu. Bu insanlarla ne yapması gerektiğini sorar gibi yeğenine baktı. Onlardan uzaklaşan Anna Pavlovna, parmağıyla Pierre'in koluna tekrar dokundu ve şöyle dedi:
- J"espere, que vous ne direz plus qu"on s"ennuie chez moi, [Umarım bir dahaki sefere sıkıldığımı söylemezsin] - ve Helen'e baktı.
Helen kimsenin onu görüp hayran kalmama ihtimalini kabul etmediğini belirten bir ifadeyle gülümsedi. Teyze boğazını temizledi, salyasını yuttu ve Fransızca olarak Helen'i gördüğüne çok sevindiğini söyledi; sonra aynı selamlama ve aynı tavırla Pierre'e döndü. Sıkıcı ve tökezleyen bir konuşmanın ortasında Helen, Pierre'e baktı ve herkese gülümsediği o net, güzel gülümsemeyle ona gülümsedi. Pierre bu gülümsemeye o kadar alışmıştı ki, onun için o kadar az şey ifade ediyordu ki, ona hiç aldırış etmedi. Teyze bu sırada Pierre'in merhum babası Kont Bezukhy'nin sahip olduğu enfiye kutusu koleksiyonundan bahsediyor ve ona enfiye kutusunu gösteriyordu. Prenses Helen, teyzesinin kocasının bu enfiye kutusunun üzerine yapılmış portresini görmek istedi.
Pierre, ünlü nakkaşın adını vererek, "Bu muhtemelen Vines tarafından yapılmıştır" dedi, bir enfiye kutusu almak için masaya eğildi ve başka bir masadaki konuşmayı dinledi.
Etrafı dolaşmak isteyerek ayağa kalktı ama teyze enfiye kutusunu Helen'in tam karşısına, arkasından uzattı. Helen yer açmak için öne eğildi ve gülümseyerek geriye baktı. Her akşam olduğu gibi o zamanın modasına göre önü ve arkası çok açık bir elbise giyiyordu. Pierre'e her zaman mermer gibi görünen göğsü, gözlerinden o kadar uzaktaydı ki, miyop gözleriyle istemeden omuzlarının ve boynunun canlı güzelliğini fark etti ve dudaklarına o kadar yakındı ki biraz eğilmek zorunda kaldı. ona dokunmak. Vücudunun sıcaklığını, parfüm kokusunu ve hareket ederken korsesinin gıcırtısını duydu. Elbisesiyle bir olan mermer güzelliğini görmüyordu, sadece kıyafetlerle örtülen vücudunun tüm çekiciliğini görüyor ve hissediyordu. Ve bunu bir kez görünce, başka türlü göremedi, tıpkı bir kez açıklanan bir aldatmacaya geri dönemeyeceğimiz gibi.
"Yani şu ana kadar ne kadar güzel olduğumu fark etmedin mi? – Helen der gibiydi. “Kadın olduğumu fark ettin mi?” Evet ben herkese ve sana da ait olabilecek bir kadınım” dedi bakışı. Ve tam o anda Pierre, Helen'in karısı olabileceğini, aynı zamanda olması gerektiğini, başka türlü olamayacağını hissetti.
O anda bunu koridorun altında onunla birlikte dururken bileceği gibi kesinlikle biliyordu. Nasıl olacak? ve ne zaman? o bilmiyordu; bunun iyi olup olmayacağını bile bilmiyordu (hatta bazı nedenlerden dolayı iyi olmadığını hissetmişti), ama olacağını biliyordu.
Pierre gözlerini indirdi, tekrar tekrar kaldırdı, onu her gün gördüğü kadar uzak, yabancı bir güzellik olarak görmek istiyordu; ama artık bunu yapamazdı. Tıpkı daha önce sisin içinde bir yabani ot bıçağına bakıp içinde bir ağaç gören bir kişinin, çim bıçağını gördükten sonra tekrar onun içindeki bir ağacı görememesi gibi o da olamazdı. Ona çok yakındı. Onun üzerinde zaten gücü vardı. Ve onunla onun arasında artık kendi iradesinin engelleri dışında hiçbir engel kalmamıştı.
- Bon, je vous laisse dans votre petit coin. Je vois, que vous y etes tres bien, [Tamam, seni köşene bırakacağım. Orada kendini iyi hissettiğini görüyorum,” dedi Anna Pavlovna’nın sesi.
Ve Pierre, kınanacak bir şey yapıp yapmadığını hatırlamaktan korkarak, kızararak etrafına baktı. Ona, tıpkı kendisi gibi herkesin başına gelenleri bildiği anlaşılıyordu.
Bir süre sonra büyük çevreye yaklaştığında Anna Pavlovna ona şöyle dedi:
– Petersbourg evinizi süslemeniz için. [St. Petersburg evinizi dekore ettiğinizi söylüyorlar.]
(Doğruydu: Mimar buna ihtiyacı olduğunu söyledi ve Pierre nedenini bilmeden St. Petersburg'daki devasa evini dekore ediyordu.)
Prens Vasily'e gülümseyerek, "C"est bien, mais ne demenagez pas de chez le prens Vasile. Il est bon d"avoir un ami comme le prens" dedi. - J'en sais quelque seçti. N'est ce pas? [Bu iyi ama Prens Vasily’den uzaklaşmayın. Böyle bir arkadaşa sahip olmak güzel. Bu konuda bir şeyler biliyorum. Öyle değil mi?] Ve sen hâlâ çok gençsin. Tavsiyeye ihtiyacın var. Yaşlı kadın haklarından yararlandığım için bana kızmayın. “Kadınların hep susması gibi o da sustu, yıllarını anlattıktan sonra bir şeyler beklediklerini. – Evlenirsen o zaman iş değişir. – Ve bunları tek bir görünümde birleştirdi. Pierre Helen'e bakmadı ve o da ona bakmadı. Ama hâlâ ona çok yakındı. Bir şeyler mırıldandı ve kızardı.
