Hidroxid de titan (III). - compus anorganic, hidroxid de titan metalic cu formula Ti(OH) 3, un precipitat brun-violet, insolubil în apă.
Chitanță
- Format prin tratarea soluțiilor de săruri trivalente de titan cu alcalii la pH = 4:
texvc nu a fost găsit; Consultați math/README pentru ajutor de configurare.: \mathsf(TiCl_3 + 3NaOH \ \xrightarrow()\ Ti(OH)_3\downarrow + 3NaCl )
Nu se poate analiza expresia (Fișier executabil texvc nu a fost găsit; Consultați math/README pentru ajutor de configurare.: \mathsf(Ti_2(SO_4)_3 + 6KOH \ \xrightarrow()\ 2Ti(OH)_3\downarrow + 3K_2SO_4 )
Proprietăți fizice
Hidroxidul de titan (III) formează un precipitat maroniu-violet care devine treptat alb din cauza oxidării.
Proprietăți chimice
- Se oxidează ușor:
texvc nu a fost găsit; Consultați math/README pentru ajutor pentru configurare.): \mathsf(4Ti(OH)_3 + O_2 + 2H_2O \ \xrightarrow()\ 4H_4TiO_4 )
Scrieți o recenzie a articolului „Hidroxid de titan (III)”
Literatură
- Enciclopedia chimică / Colegiul editorial: Knunyants I.L. și alții - M.: Enciclopedia sovietică, 1995. - T. 4. - 639 p. - ISBN 5-82270-092-4.
- Manualul chimistului / Colegiul editorial: Nikolsky B.P. și altele - ed. a 3-a, rev. - L.: Chimie, 1971. - T. 2. - 1168 p.
- Ripan R., Ceteanu I. Chimie anorganică. Chimia metalelor. - M.: Mir, 1972. - T. 2. - 871 p.
|
||||||
| Sticlărie chimică | Acesta este un articol nefinalizat despre materia anorganică. Puteți ajuta proiectul adăugând la el. |
Extras care caracterizează hidroxidul de titan(III).
Cărțile din cameră s-au învârtit ca un vârtej și au căzut împreună pe podea. Părea de parcă un taifun năvăli în interiorul acestui om ciudat. Dar apoi m-am indignat și am spus încet:„Dacă nu te calmezi chiar acum, voi părăsi contactul și poți continua să te revolti singur dacă îți face atât de multă plăcere.”
Bărbatul a fost în mod clar surprins, dar s-a „răcit” puțin. Părea că nu era obișnuit să nu fie ascultat imediat de îndată ce și-a „exprimat” vreuna dintre dorințele sale. Nu mi-au plăcut niciodată oamenii de acest tip – nici atunci, nici când am devenit adult. Mereu am fost revoltat de grosolănie, chiar dacă, ca în cazul de față, a venit de la o persoană moartă...
Oaspetele meu violent a părut să se calmeze și a întrebat cu o voce mai normală dacă vreau să-l ajut? Am spus da, dacă promite că se va comporta normal. Apoi a spus că trebuie neapărat să vorbească cu soția sa și că nu va pleca (de pe pământ) până nu va putea „a ajunge” la ea. Am crezut naiv că aceasta este una dintre acele opțiuni când soțul și-a iubit foarte mult soția (în ciuda cât de sălbatic i s-a părut) și a decis să ajut, chiar dacă nu-l plăcea foarte mult. Am convenit că se va întoarce la mine mâine când nu eram acasă și voi încerca să fac tot ce pot pentru el.
A doua zi, chiar de dimineață i-am simțit prezența nebună (nu pot să-i spun altceva). I-am trimis mental un semnal că nu pot grăbi lucrurile și că voi pleca din casă când voi putea, pentru a nu ridica întrebări inutile în rândul familiei mele. Dar nu a fost cazul... Noua mea cunoștință era din nou complet insuportabilă, se pare că ocazia de a vorbi din nou cu soția lui l-a făcut pur și simplu nebun. Apoi am decis să grăbesc lucrurile și să scap de el cât mai curând posibil. De obicei am încercat să nu refuz ajutorul nimănui, așa că nu am refuzat această entitate ciudată, excentrică. I-am spus bunicii mele că vreau să fac o plimbare și am ieșit în curte.
„Ei bine, dă drumul”, i-am spus mental însoțitorului meu.
Am mers vreo zece minute. Casa lui era pe o stradă paralelă, foarte aproape de noi, dar din anumite motive nu-mi aminteam deloc de acest bărbat, deși părea să-mi cunosc toți vecinii. Am întrebat cât timp în urmă a murit? A spus că au trecut deja zece ani (!!!)... Era cu totul imposibil, iar după părerea mea a fost prea demult!
„Dar cum poți să mai fii aici?” – am întrebat uluit.
„Ți-am spus, nu voi pleca până nu vorbesc cu ea!” – răspunse el iritat.
Ceva nu era în regulă aici, dar nu mi-am putut da seama ce. Dintre toți „oaspeții” mei morți, niciunul nu a fost aici pe pământ atât de mult timp. Poate m-am înșelat și asta om ciudatȘi-a iubit atât de mult soția încât nu s-a putut decide să o părăsească?.. Deși, sincer să fiu, din anumite motive mi-a fost mare dificultăți să cred asta. Ei bine, nu arăta ca un „cavaler veșnic îndrăgostit”, chiar și cu mare întindere... Ne-am apropiat de casă... și apoi am simțit brusc că străinul meu este timid.
- Ei bine, mergem? - Am întrebat.
— Nu-mi știi numele, mormăi el.
„Ar fi trebuit să te gândești la asta la început”, i-am răspuns.
Apoi, deodată, mi s-a deschis un fel de ușă în memoria mea - mi-am amintit ce știam despre acești vecini...
Era o casă destul de „renumită” pentru ciudateniile ei (în care, după părerea mea, doar eu credeam în întregul nostru cartier) casă. Au existat zvonuri printre vecini că proprietara nu era aparent complet normală, deoarece povestea în mod constant niște povești „sălbatice” cu obiecte zburând în aer, pixuri scrise, fantome etc. etc... (lucruri asemanatoare se arata foarte bine in filmul „Ghost”, pe care l-am vazut multi ani mai tarziu).
Vecina era o femeie foarte plăcută de vreo patruzeci și cinci de ani, al cărei soț chiar a murit acum vreo zece ani. Și de atunci, toate aceste minuni incredibile au început în casa ei. Am vizitat-o de mai multe ori, dornic să aflu ce se întâmplă acolo, dar, din păcate, nu am reușit niciodată să-mi fac vecinul reticent să vorbească. Prin urmare, acum am împărtășit complet nerăbdarea soțului ei ciudat și m-am grăbit să intru cât mai repede posibil, anticipând din timp ceea ce, după ideile mele, trebuia să se întâmple acolo.
„Numele meu este Vlad”, a grăunt fostul meu vecin.
M-am uitat la el surprinsă și mi-am dat seama că îi era foarte frică... Dar am decis să nu-i dau atenție și am intrat în casă. Un vecin stătea lângă șemineu și broda o pernă. I-am salutat și era pe cale să explic de ce am venit aici, când ea a spus brusc repede:
- Te rog, iubito, pleacă repede! Aici poate fi periculos.
Biata femeie s-a speriat pe jumătate de moarte și am înțeles deodată de ce îi era atât de frică... Se pare că simțea mereu prezența soțului ei când venea la ea!.. Și toate manifestările poltergeist care i se întâmplaseră înainte. a apărut aparent din vina lui. Prin urmare, simțindu-i din nou prezența, biata femeie a vrut doar să mă „protejeze” de un posibil șoc... I-am luat cu blândețe mâinile și i-am spus cât se poate de blând:
— Știu de ce ți-e frică. Vă rog să ascultați ce am de spus și totul se va termina pentru totdeauna.
Am încercat să-i explic cât de bine am putut despre sufletele care vin la mine și cum încercam să le ajut pe toți. Am văzut că mă credea, dar din anumite motive îi era frică să mi-l arate.
Zirconiul și hafniul formează compuși în starea de oxidare +4, de asemenea, titanul este capabil să formeze compuși în starea de oxidare +3.
Compuși cu stare de oxidare +3. Compușii de titan (III) sunt obținuți prin reducerea compușilor de titan (IV). De exemplu:
1200 ºС 650 ºС
2TiO2 + H2¾® Ti2O3 + H2O; 2TiCl4 + H2¾® 2TiCl3 + 2HCI
Compușii de titan (III) au culoarea violet. Oxidul de titan este practic insolubil în apă și prezintă proprietăți de bază. Săruri de oxid, clorură, Ti 3+ - agenți reducători puternici:
4Ti +3 Cl 3 + O 2 + 2H 2 O = 4Ti +4 OCl 2 + 4HCl
Pentru compușii de titan (III), sunt posibile reacții de disproporționare:
2Ti +3 Cl 3 (t) ¾® Ti +4 Cl 4 (g) + Ti +2 Cl 2 (t)
Odată cu încălzirea suplimentară, clorura de titan (II) de asemenea disproporționează:
2Ti +2 Cl 2 (t) = Ti 0 (t) + Ti +4 Cl 4 (g)
Compuși cu stare de oxidare +4. Oxizii de titan (IV), zirconiu (IV) și hafniu (IV) sunt substanțe refractare, mai degrabă inerte din punct de vedere chimic. Ei prezintă proprietățile oxizilor amfoteri: reacţionează lent cu acizii în timpul fierberii prelungite și interacționează cu alcalii în timpul fuziunii:
Ti02 + 2H2S04 = Ti(S04)2 + 2H20;
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H2O
Oxidul de titan TiO 2 este utilizat pe scară largă ca umplutură în producția de vopsele, cauciuc și materiale plastice. Oxidul de zirconiu ZrO 2 este utilizat pentru fabricarea creuzetelor și plăcilor refractare.
Hidroxizi titanul(IV), zirconiul(IV) și hafniul(IV) sunt compuși amorfi cu compoziție variabilă - EO 2 ×nH 2 O. Substanțele proaspăt obținute sunt destul de reactive și se dizolvă în acizi, hidroxidul de titan este solubil și în alcalii. Sedimentele îmbătrânite sunt extrem de inerte.
Halogenuri(cloruri, bromuri și ioduri) Ti(IV), Zr(IV) și Hf(IV) au o structură moleculară, sunt volatile și reactive și sunt ușor hidrolizate. Când sunt încălzite, iodurile se descompun pentru a forma metale, care sunt utilizate în producția de metale grad înalt curăţenie. De exemplu:
TiI 4 = Ti + 2I 2
Fluorurile de titan, zirconiu și hafniu sunt polimerice și slab reactive.
Săruri elementele subgrupului de titan în starea de oxidare +4 sunt puține la număr și instabile hidrolitic. De obicei, atunci când oxizii sau hidroxizii reacţionează cu acizii, nu se formează sărurile medii, ci derivaţii oxo sau hidroxo. De exemplu:
Ti02 + 2H2S04 = TiOS04 + H20; Ti(OH)4 + 2HCI = TiOCl2 + H20
Descris număr mare complexe anionice de titan, zirconiu și hafniu. Cei mai stabili în soluții și ușor formați sunt compușii cu fluor:
EO2 + 6HF = H2[EF6] + 2H20; EF 4 + 2KF = K 2 [EF 6 ]
Titanul și analogii săi sunt caracterizați prin compuși de coordonare în care rolul ligandului este jucat de anionul peroxid:
E(SO4)2 + H2O2 = H2 [E(O2)(SO4)2]
În acest caz, soluțiile de compuși de titan (IV) capătă o culoare galben-portocalie, ceea ce face posibilă detectarea analitică a cationilor de titan (IV) și a peroxidului de hidrogen.
Hidrururile (EN 2), carburile (ES), nitrururile (EN), siliciurile (ESi 2) și borurile (EV, EV 2) sunt compuși de compoziție variabilă, asemănătoare metalelor. Compușii binari au proprietăți valoroase, ceea ce le permite să fie utilizați în tehnologie. De exemplu, un aliaj de 20% HfC și 80% TiC este unul dintre cele mai refractare, p.t. 4400 ºС.
6. Compuși de titan
La temperatură ridicată titanul se combină cu halogeni, oxigen, sulf, azot și alte elemente. Aceasta este baza pentru utilizarea aliajelor de titan-fier (ferotitan) ca aditiv pentru oțel. Titanul se combină cu azotul și oxigenul prezent în oțelul topit și astfel împiedică eliberarea acestuia din urmă atunci când oțelul se solidifică - turnarea este omogenă și nu conține goluri.
Când este combinat cu carbonul, titanul formează carbură. Din carburi de titan și tungsten cu adaos de cobalt se obțin aliaje cu duritate apropiată de diamant.
Dioxidul de titan TiO 2 este o substanță albă, refractară, insolubilă în apă și acizi diluați. Este un oxid amfoter, dar atât bazic cât și proprietăți acide ale lui sunt slab exprimate.
Apare în natură sub formă de rutil (sistem cubic), mai rar sub formă de anatază (sistem tetragonal) și brookite (sistem rombic). În rutil, fiecare ion Ti 4+ este înconjurat de șase ioni O 2- și fiecare ion O 2- este înconjurat de trei ioni Ti 4+. În celelalte două forme de cristal, vecinii imediati ai ionilor sunt aceiași.
Dioxidul de titan absolut pur este incolor. În natură, este de obicei contaminat cu oxizi de fier și, prin urmare, este colorat.
Complet insolubil în apă și acizi diluați. În acid sulfuric concentrat cald se dizolvă lent cu posibila formare a sulfitului de titan Ti(SO 4) 2, care însă nu poate fi izolat în formă pură datorită uşurinţei tranziţiei sale datorită hidrolizei în sulfit de titanil (TiO)SO 4 . Această sare solubilă în apă rece se hidrolizează și atunci când este încălzită pentru a forma H2S04 și dioxid de titan hidratat, așa-numitul acid β-titanic sau metatitanic. Ușurința cu care are loc această hidroliză indică proprietățile de bază slabe ale hidroxidului de titan. Sulfatul de titan dă, împreună cu sulfații de metale alcaline (care se adaugă la acidul sulfuric folosit pentru dizolvarea dioxidului de titan), săruri duble, de exemplu K 2, care sunt mai rezistente la hidroliză decât sulfații simpli.
Hidroxizii și carbonații de metale alcaline precipită din soluțiile de sulfat în dioxidul de titan hidratat gelatinos rece, așa-numitul acid ά-titanic, care diferă de β-titan în reactivitate(de exemplu, acidul ά-titanic se dizolvă în alcalii, în care acidul β-titanic este insolubil). Hidroxidul de titan tetravalent, sau acidul titanic Ti(OH) 4 în sine, nu poate fi izolat, prin aceasta este similar cu acizii silicic și staniu. Acizii ά- și β-titanic, care sunt derivați mai mult sau mai puțin deshidratați ai hidroxidului de titan (IV), sunt complet comparabili cu acizii ά- și β-stannosi.
O soluție neutră sau acidificată de sulfat de titanil, precum și alte săruri de titan, este colorată în portocaliu închis cu peroxid de hidrogen (reacție de detectare a peroxidului de hidrogen). Amoniacul precipită acid peroxotitanic galben-brun H 4 TiO 5 din aceste soluţii, având formula Ti(OH) 3 O-OH.
TiO 2 este utilizat la fabricarea sticlei refractare, glazura, emailul, sticla de laborator termorezistenta, precum si pentru prepararea vopselei albe in ulei cu putere mare de acoperire (alb titan).
Prin fuzionarea TiO2 cu BaCO3, se obține titanat de bariu BaTiO3. Această sare are o constantă dielectrică foarte mare și, în plus, are capacitatea de a se deforma sub influența câmp electric. Cristalele de titanat de bariu sunt utilizate în condensatoare electrice capacitate mare si dimensiuni reduse, in echipamente cu ultrasunete, in pickup-uri de sunet, in aparate hidroacustice.
Clorura de titan(IV) TiCl 4, obținută în același mod ca SiCl 4, este un lichid incolor cu un punct de fierbere de 136 °C și un punct de topire de -32 °C, care se hidrolizează cu apă pentru a forma TiO2 și 4HCl. Cu halogenuri de metale alcaline, clorura de titan (IV) dă cloruri duble care conțin ion complex 2- . Fluorura de titan(IV) TiF4 este izolată sub formă de pulbere albă cu un punct de topire de 284°C; de asemenea, hidrolizează cu ușurință și formează acid hexafluorotitanic (IV) H 2 TiF 6 cu HF, similar acidului hexafluorosilic.
Clorura de titan(III) anhidru TiCl3 este obținută sub formă de pulbere violet prin trecerea vaporilor de TiCl4 împreună cu H2 printr-un tub de cupru încălzit la aproximativ 700°C. Sub formă de soluție apoasă (culoare violet) se obține prin reducerea TiCl 4 în acid clorhidric folosind zinc sau electrolitic. Se obține și sulfat de titan(III). Hexahidratul violet TiCl 3 6H 2 O cristalizează dintr-o soluție apoasă de clorură de titan (III).
Clorura de titan(II) TiCl 2, vopsită în negru, se obține prin descompunerea termică a TiCl 3 la 700˚C în atmosferă de hidrogen:
Incolor soluție apoasă Această clorură se oxidează rapid în aer și devine mai întâi violet și apoi devine din nou incoloră datorită formării mai întâi a unui compus Ti(III) și apoi a unui compus Ti(IV).
Carbonitruri, oxicarbide și oxinitruri de titan. S-a constatat că natura dependenței dizolvării fazelor interstițiale refractare (TIP) - carburi, nitruri și oxizi de titan - de compoziție se corelează cu o modificare a gradului de metalicitate a legăturilor Ti-Ti în TiC-TiN-TiO serie si anume: cu cresterea gradului de metalicitate al fazelor in aceasta directie scade rezistenta lor chimica in HCl si H 2 SO 4, iar in HNO 3 creste. Deoarece carburile, nitrururile și monoxidul de titan se caracterizează printr-o solubilitate reciprocă completă, se poate aștepta ca un model similar să apară atunci când soluțiile lor solide interacționează cu acizii.
Cu toate acestea, informațiile disponibile în literatură cu privire la dependența gradului de dizolvare a TiC x O y și TiN x O y de compoziția în acizi minerali nu sunt de acord cu această ipoteză. Astfel, solubilitatea TiC x O y (fracția<56 мкм) в конц. HCl отсутствует вообще (20˚C, 6 ч и 100˚С, 3 ч), а в H 2 SO 4 – отсутствует при 20˚C (6 ч), но монотонно возрастает от 3% (TiC 0.30 O 0.78) до 10% (TiC 0.86 O 0.12) при 100˚C (3 ч). Степень растворения TiC x O y (фракция 15-20 мкм) в 92%-ной H 2 SO 4 (100˚C, 1 ч), напротив, уменьшается с ростом содержания углерода от 16% (TiC 0.34 O 0.66) до 2%(TiC 0.78 O 0.22). Степень растворения TiC x O y в конц. HCl (d=1,19 г/см) в тех же условиях достигает 1-2%, не обнаруживая,однако, какой-либо зависимости от состава фазы. Степень растворения TiN x O y в конц. HNO 3 – низкая (2,5-3,0%) и не зависит от состава оксинитрида (20˚C, 6 ч). С другой стороны степень растворения TiN x O y в HNO 3 в тех же условиях варьирует в очень широких пределах: от 98% для TiC 0.88 O 0.13 до 4,5% для TiC 0.11 O 0.82 . Трудно сказать что-либо определенное о характере зависимости степень растворения – состав карбонитрида титана в соляной и серной кислотах. Степень растворения TiC x O y в HCl очень мала (0,3%) и не зависит от состава карбонитрида (60˚C, 6 ч). Однако в конц. H 2 SO 4 она на порядок выше (3,0-6,5%) и характеризуется минимумом (2%) для образца состава TiC 0.67 O 0.26 .
Datele experimentale obținute ne permit să afirmăm că natura dependenței dizolvării TiC x N y, TiC x O y și TiN x O y de compoziția în HCl, H 2 SO 4 și HNO 3 este destul de certă și, în plus, similar cu cel stabilit anterior pentru TiC x , TiN x și TiO x . Aceasta înseamnă că motivele comportamentului calitativ diferit al acestor dependențe în HCl și H2SO4, pe de o parte, și în HNO3, pe de altă parte, ar trebui să fie comune tuturor compușilor studiați ai sistemului TI-C-N-O, adică. determinat de gradul de metalicitate al legăturii Ti-Ti și capacitatea de pasivare a produselor de interacțiune rezultate.
Titanații de litiu și zinc Li 2 ZnTi 3 O 8 și Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 au o structură spinel cubică cu o distribuție diferită a cationilor pe poziții. S-a stabilit că acești compuși sunt electroliți solizi conducători de litiu. În Li 2 ZnTi 3 O 8 , cationii de litiu și titan sunt ordonați în poziții octaedrice într-un raport de 1:3, jumătate din atomii de litiu și zinc sunt repartizați statistic pe poziții tetraedrice: (Li 0,5 Zn 0,5)O 4 . Formula chimică cristalină a Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 poate fi scrisă ca (Zn)O 4 . Pe baza analizei spectrelor IR și Raman, se propune o metodă diferită de distribuție a atomilor de litiu și zinc în structura acestor spineluri: litiul are coordonare tetraedrică, iar zincul și titanul au coordonare octaedrică. S-a remarcat și o distorsiune puternică a octaedrelor TiO 6: de exemplu, în Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 mediul ionilor de Ti 4+ este aproape de cinci cei de coordonare. Conductivitatea ionică scăzută a acestor titanați la temperaturi ridicate se explică prin coordonarea tetraedrică a atomilor de litiu.
Folosind exemplul spinelelor cu halogenuri Li 2 MX 4 (M=Mg 2+ ,Mn 2+ ,Fe 2+ ; X=Cl - ,Br -) s-a stabilit că compoziția cationică și distribuția atomilor de litiu pe poziții are o influență puternică asupra conductivității electrice. Deoarece nu există margini comune între pozițiile cationice identice în structura spinelului, în transferul de ioni sunt implicate mai multe poziții diferite. Valori ridicate ale conductivității ionice în spinelele clorurate au fost observate ca urmare a dezordonării structurii compușilor asociați cu tranziția atomilor de litiu la temperaturi ridicate de la pozițiile tetraedrice 8a la pozițiile octaedrice libere 16c. În acest caz, structura spinelului s-a transformat într-o structură de tip NaCl. O metodă informativă pentru studierea tulburării structurii spinelelor clorurate a fost studiul spectrelor Raman ale compușilor la temperaturi ridicate.
Literatură
1. N.L. Glinka. Chimie generală - L.: Chimie, 1981, - 720 p.;
2. K. Nenitsescu. Chimie generală - M.: Mir, 1968, 816 p.;
3. N.S. Ahmetov. Chimie generală şi anorganică - M.: Şcoala Superioară, 743 p.;
4. V.A. Jiliaev, A.P. Shtin. „Interacțiunea carbonitrurilor, oxicarbidelor și oxinitrurilor de titan cu acizi minerali concentrați”, Journal of Anorganic Chemistry, v. 48, nr. 8 (august 2003), p. 1402;
5. I.A. Lenidov, L.A. Perelyaeva și colab. „Studiul dezordonării spinelelor Li 2 x Zn 2-3 x Ti 1+ x O 4 (x=0,33, 0,5) prin spectroscopie Raman: Corelation with ionic conductivity”, Journal of Anorganic Chemistry, v. 48, nr. 11 (noiembrie 2003), p.1841;
6. M.M. Godneva, D.L. Motov, Chimia subgrupului de titan - L.: Nauka, 1980, - 175 p.;
oxizi de titan:
Ti(IV) –TiO 2 – Dioxid de titan. Are un caracter amfoter. Cel mai stabil și are cea mai mare semnificație practică.
Ti(III) –Ti 2 O 3 – oxid de titan. Are un caracter de bază. Este stabil în soluție și este un agent reducător puternic, ca și alți compuși Ti(III).
TI(II) –TiO 2 - Oxid de titan. Are un caracter de bază. Cel mai puțin stabil.
Dioxidul de titan, TiO2, este un compus al titanului cu oxigen, în care titanul este tetravalent. Pulbere albă, galbenă când este încălzită. Se găsește în natură în principal sub formă de rutil mineral, temperatură peste 1850°. Densitate 3,9 - 4,25 g/cm3. Practic insolubil în alcali și acizi, cu excepția HF. În H2SO4 concentrat se dizolvă numai cu încălzire prelungită. Când dioxidul de titan este fuzionat cu alcaline caustice sau carbonice, se formează titanați, care sunt ușor hidrolizați la rece pentru a forma acid ortotitanic (sau hidrat) Ti(OH) 4, care este ușor solubil în acizi. Când sta în picioare, se transformă în acid mstatitanoic (formă), care are o structură microcristalină și este solubil numai în acizi sulfuric și fluorhidric concentrați la cald. Majoritatea titanaților sunt practic insolubili în apă. Proprietățile de bază ale dioxidului de titan sunt mai pronunțate decât cele acide, dar sărurile în care titanul este un cation sunt, de asemenea, hidrolizate semnificativ cu formarea radicalului titanil divalent TiO 2 +. Acesta din urmă este inclus în compoziția sărurilor ca cation (de exemplu, sulfat de titan TiOSO 4 * 2H 2 O). Dioxidul de titan este unul dintre cei mai importanți compuși ai titanului și servește ca materie primă pentru producerea altor compuși ai titanului, precum și a titanului parțial metalic. Este folosit în principal ca vopsea minerală, în plus ca umplutură în producția de cauciuc și metale plastice. Inclus în pahare refractare, glazuri și masele de porțelan. Din el sunt realizate pietre prețioase artificiale, incolore și colorate.
Dioxidul de titan este insolubil în apă și acizi minerali diluați (cu excepția acidului fluorhidric) și soluții alcaline diluate.
Se dizolvă încet în acid sulfuric concentrat:
TiO2 + 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O
Cu peroxid de hidrogen formează acid ortotitanic H4TiO4:
Ti02 + 2H2O2 = H4TiO4
În soluții alcaline concentrate:
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H2O
Când sunt încălzite, dioxidul de titan și amoniacul formează nitrură de titan:
2TiO 2 + 2NH 3 = 2TiN + 3H 2 O + O 2
Într-o soluție saturată de bicarbonat de potasiu:
TiO 2 + 2KHCO 3 = K 2 TiO 3 + H 2 O + 2CO 2
Când se topesc cu oxizi, hidroxizi și carbonați, se formează titanați și oxizi dubli:
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)
Hidroxizi de titan:
H 2 TiO 3 – 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
Hidroxidul Ti(IV) –Ti(OH) 4 sau H 4 TiO 4 - acid ortotitanic aparent nu există deloc, iar precipitatul care precipită atunci când se adaugă baze la soluțiile de săruri de Ti(IV) este forma hidratată de TiO 2. Această substanță se dizolvă în alcalii concentrate, iar din astfel de soluții pot fi izolați titanați hidratați cu formula generală: M 2 TiO 3 ∙nH 2 O și M 2 Ti 2 O 5 ∙nH 2 O.
Titanul se caracterizează prin formarea complexă cu acizii hidrohalici corespunzători și în special cu sărurile acestora. Cei mai tipici sunt derivații complecși cu formula generală Me 2 TiG 6 (unde Me este un metal monovalent). Ele cristalizează bine și suferă hidroliză mult mai puțin decât halogenurile TiG4 originale. Aceasta indică stabilitatea ionilor complexului TiG 6 în soluție.
Culoarea derivaților de titan depinde foarte mult de natura halogenului pe care îl conțin:
Stabilitatea sărurilor acizilor complecși de tip H 2 EG 6, în general, crește în seria Ti-Zr-Hf și scade în seria halogenului F-Cl-Br-I.
Derivații elementelor trivalente sunt mai mult sau mai puțin caracteristici doar titanului. Oxidul violet închis Ti2O3 (p.t. 1820 °C) poate fi obținut prin calcinarea TiO2 la 1200 °C într-un curent de hidrogen. Blue Ti 2 O 3 se formează ca produs intermediar la 700-1000 ° C.
Ti 2 O 3 este practic insolubil în apă. Hidroxidul său se formează sub formă de precipitat maro închis atunci când alcalii acționează asupra soluțiilor de săruri trivalente de titan. Începe să precipite din soluții acide la pH = 4, are numai proprietăți bazice și nu se dizolvă în exces alcalin. Cu toate acestea, titanitele metalice (Li, Na, Mg, Mn) produse din HTiO2 au fost obținute uscate. Este cunoscut și „bronzul de titan” albastru-negru din compoziția Na0.2TiO 2.
Hidroxidul de titan (III) este ușor oxidat de oxigenul atmosferic. Dacă nu există alte substanțe capabile de oxidare în soluție, peroxidul de hidrogen se formează simultan cu oxidarea Ti(OH) 3. În prezența Ca(OH)2 (se leagă H2O2), reacția se desfășoară conform ecuației:
2Ti(OH) 3 + O 2 + 2H 2 O = 2Ti(OH) 4 + H 2 O 2
Sărurile azotate Ti(OH)3 sunt reduse la amoniac.
Pudra de TiCl 3 violet poate fi obținută prin trecerea unui amestec de vapori de TiCl 4 cu hidrogen în exces printr-un tub încălzit la 650 °C. Încălzirea provoacă sublimarea acesteia (cu formarea parțială a moleculelor de dimer Ti 2 Cl 6) și apoi dismutarea conform schemei:
2TiCl3 = TiCl4 + TiCl2
Este interesant că, chiar și în condiții normale, tetraclorura de titan este redusă treptat de cupru metalic, formând un compus negru din compoziția CuTiCl 4 (adică CuCl·TiCl 3).
Triclorura de titan se formează și prin acțiunea hidrogenului asupra TiCl 4 în momentul eliberării (Zn + acid). În acest caz, soluția incoloră devine violet, caracteristică ionilor de Ti 3+, și din aceasta poate fi izolat un cristal hidrat de compoziție TiCl3·6H2O , eliberat dintr-o soluţie de TiCI3 saturată cu HCI. Structura ambelor forme, precum și hidrații cristalini similari ai CrCl 3 corespund formulelor Cl 3 și Cl 2H 2 O. Când se află într-un vas deschis, soluția de TiCl 3 se decolorează treptat din cauza oxidării Ti 3+ la Ti 4+ de oxigenul atmosferic conform reacției:
4TiCl3 + O2 + 2H20 = 4TiOCl2 + 4HCI.
Ionul Ti3+ este unul dintre puținii agenți reducători care reduc destul de repede (în mediu acid) perclorații la cloruri. În prezența platinei, Ti 3+ este oxidat de apă (cu eliberare de hidrogen).
Ti2 (SO4)3 anhidru este de culoare verde. Este insolubil în apă, iar soluția sa în acid sulfuric diluat are culoarea violetă obișnuită pentru sărurile de Ti 3+. Din sulfatul de titan trivalent se produc săruri complexe, în principal de tipurile Me·12H 2 O (unde Me este Cs sau Rb) și Me (cu un conținut variabil de apă de cristalizare în funcție de natura cationului).
Căldura de formare a TiO (p.t. 1750 °C) este de 518 kJ/mol. Se obține sub forma unei mase compacte galben-aurii prin încălzirea unui amestec comprimat TiO 2 + Ti în vid la 1700 °C. Un mod interesant de formare este descompunerea termică (în vid înalt la 1000 °C) a nitrilului de titanil. Similar ca aspect cu metalul, TiS maro închis este obţinut prin calcinarea TiS2 într-un curent de hidrogen (iniţial se formează sulfuri cu compoziţie intermediară, în special Ti2S3). TiSe, TiTe si siliciura din compozitia Ti2Si sunt de asemenea cunoscute.
Toate TiG 2 sunt formate prin încălzirea halogenurilor de TiG 3 corespunzătoare fără acces la aer datorită descompunerii lor conform următoarei scheme:
2TiG3 =TiG4 +TiG2
La temperaturi puțin mai ridicate, halogenurile de TiG 2 în sine suferă dismutare conform schemei: 2TiG 2 = TiG 4 + Ti
Diclorura de titan poate fi obținută și prin reducerea TiCl4 cu hidrogen la 700 °C. Este foarte solubil în apă (și alcool), iar cu amoniacul lichid dă amoniac gri TiCl 2 4NH 3 . O soluție de TiCl2 poate fi preparată prin reducerea TiCl4 cu amalgam de sodiu. Ca urmare a oxidării de către oxigenul atmosferic, soluția incoloră de TiCl 2 devine rapid maro, apoi devine violetă (Ti 3+) și, în final, devine din nou decolorată (Ti 4+). Precipitatul negru de Ti(OH) 2 obţinut prin acţiunea alcalinei asupra unei soluţii de TiCl 2 se oxidează extrem de uşor.
Descoperirea TiO 2 a fost făcută aproape simultan și independent unul de celălalt de către englezul W. Gregor și chimistul german M. G. Klaproth. W. Gregor, studiind compoziția nisipului feruginos magnetic (Creed, Cornwall, Anglia, 1789), a izolat un nou „pământ” (oxid) dintr-un metal necunoscut, pe care l-a numit menaken. În 1795, chimistul german Klaproth a descoperit un nou element în mineralul rutil și l-a numit titan, mai târziu a stabilit că rutilul și pământul menaken sunt oxizi ai aceluiași element. Prima mostră de titan metal a fost obținută în 1825 de J. Ya Berzelius. O probă pură de Ti a fost obținută de olandezii A. van Arkel și I. de Boer în 1925 prin descompunerea termică a vaporilor de iodură de titan TiI 4
Proprietăți fizice:
Titanul este un metal alb-argintiu ușor. Plastic, sudabil în atmosferă inertă.
Are o vâscozitate ridicată și, în timpul prelucrării, este predispus să se lipească de unealta de tăiere și, prin urmare, necesită aplicarea de acoperiri speciale pe unealtă și diferiți lubrifianți.
Proprietăți chimice:
La temperaturi obișnuite este acoperit cu o peliculă de pasivizare protectoare de oxid și este rezistent la coroziune, dar atunci când este zdrobit în pulbere arde în aer. Praful de titan poate exploda (punct de aprindere 400°C). Când este încălzit în aer la 1200°C, titanul arde cu formarea de faze de oxid cu compoziție variabilă TiOx.
Titanul este rezistent la soluțiile diluate ale multor acizi și alcalii (cu excepția HF, H 3 PO 4 și H 2 SO 4 concentrat), totuși, reacţionează cu ușurință chiar și cu acizi slabi în prezența agenților de complexare, de exemplu, cu acid fluorhidric HF formează un anion complex 2-.
Când este încălzit, titanul interacționează cu halogenii. Cu azot peste 400°C, titanul formează nitrură TiN x (x=0,58-1,00). Când titanul interacționează cu carbonul, se formează carbură de titan TiC x (x=0,49-1,00).
Titanul absoarbe hidrogenul, formând compuși cu compoziție variabilă TiHx. Când sunt încălzite, aceste hidruri se descompun eliberând H2.
Titanul formează aliaje cu multe metale.
În compuși, titanul prezintă stări de oxidare +2, +3 și +4. Cea mai stabilă stare de oxidare este +4.
Cele mai importante conexiuni:
Dioxid de titan, Ti02. Pulbere albă, galbenă la încălzire, densitate 3,9-4,25 g/cm3. Amfoter. În H2SO4 concentrat se dizolvă numai cu încălzire prelungită. Atunci când este fuzionat cu sodă de Na 2 CO 3 sau K 2 CO 3 potasiu, oxidul de TiO 2 formează titanați:
TiO2 + K2CO3 = K2TiO3 + CO2
Hidroxid de titan (IV)., TiO(OH) 2 *xH 2 O, se precipită din soluţii de săruri de titan prin calcinarea cu grijă a acestuia, se obţine oxid de TiO 2; Hidroxidul de titan (IV) este amfoter.
tetraclorura de titan, TiCl 4 , în condiții normale, este un lichid gălbui care emană puternic fum în aer, ceea ce se explică prin hidroliza puternică a TiCl 4 de către vaporii de apă și formarea de picături minuscule de HCI și o suspensie de hidroxid de titan. Apa clocotită se hidrolizează în acid titanic (??). Clorura de titan(IV) se caracterizează prin formarea de produși de adiție, de exemplu TiCl4*6NH3, TiCl4*8NH3, TiCl4*PCl3 etc. Când clorura de titan (IV) este dizolvată în HCI, se formează acid complex H2, care este necunoscut în stare liberă; sărurile sale Me 2 cristalizează bine și sunt stabile în aer.
Prin reducerea TiCl 4 cu hidrogen, aluminiu, siliciu și alți agenți reducători puternici, se obțin triclorura și diclorura de titan TiCl 3 și TiCl 2 - substanțe solide cu proprietăți reducătoare puternice.
Nitrură de titan- reprezinta faza interstitiala cu o regiune larga de omogenitate, cristale cu reteaua centrata pe fata cubica. Preparare - nitrurare de titan la 1200 °C sau alte metode. Este folosit ca material rezistent la căldură pentru a crea acoperiri rezistente la uzură.
Aplicație:
Sub formă de aliaje. Metalul este utilizat în industria chimică (reactoare, conducte, pompe), aliaje ușoare și osteoproteze. Este cel mai important material structural în avioane, rachete și construcții navale.
Titanul este un aditiv de aliaj în unele clase de oțel.
Nitinolul (nichel-titan) este un aliaj cu memorie de formă, folosit în medicină și tehnologie.
Aluminurile de titan sunt foarte rezistente la oxidare și rezistente la căldură, ceea ce a determinat, la rândul său, utilizarea lor în producția de aviație și de automobile ca materiale structurale.
Sub formă de conexiuni Dioxidul de titan alb este utilizat în vopsele (de exemplu, alb de titan), precum și în producția de hârtie și materiale plastice. Aditiv alimentar E171.
Compușii organo-titan (de exemplu, tetrabutoxititan) sunt utilizați ca catalizator și întăritor în industria chimică și a vopselelor și a lacurilor.
Compușii anorganici de titan sunt utilizați în industria electronică chimică și în industria fibrei de sticlă ca aditivi.
Matigorov A.V.
Universitatea de Stat HF Tyumen
