Какъв хидроксид. Метода за получаване на титанов хидроксид

Използване: боя и лак индустрия за получаване на титанов диоксид. Модна същност: титанов тетрахлорид пречистен или технически, въведен директно в лимово мляко със скорост на смяна на средата на средата 0.05 0.1 u / рН на минута. Топлина. Процесът води до рН на средата 6.5 7.5. Утайката от титанов хидроксид се отделя, промива се. 1 s. F-LI, 1 таб.

Изобретението се отнася до индустрията за боя, по-специално до получаването на титанов хидроксид за производството на титанов пигмент диоксид и може да бъде използван при получаването на блокови катализатори за изхвърляне на промишлени газове. Известен е метод за получаване на титанов хидроксид от титанов тетрахлорид чрез хидролиза в подкислена вода, когато се нагрява, последващо разделяне на седиментът, който се измива. Преди измиване на утайката се лекува с централен неорганична киселина , органична киселина, съдържаща няколко карбоксилни и / или оксигрупи, фенол или тяхна сол и високомолекулно колебаещо средство. Недостатъкът на известния метод за получаване на титанов хидроксид е ниско качество на продукта, получен поради високото съдържание на хлоро-йонното примеси в него. Това се дължи на образуването в процеса на хидролиза на тетрахлорид титан с нискоразтворими титанови хидроксихлориди. В допълнение, недостатъкът на известния метод е получаването на разредена солна киселина като отпадъци, които трябва да бъдат неутрализирани или изхвърлени, за прилагане на метода, е необходим скъп инструмент, устойчив на корозия. Най-близкото от техническата същност и постигнатия технически резултат до претендирания е методът за получаване на титанов хидроксид. Съгласно известен метод, титан тетрахлорид се разтваря във вода и след това се утаява титанов хидроксид с алкални реагенти при нагряване. Получената утайка се отделя и се измива. Като основи на утаителите на титанов хидроксид, натрий и калиеви хидроксиди се използват водни разтвори на амоняк, разтвори на поташ и сода. В този случай белият кристален хидроксид на титанов титан се получава чрез недостатък на известен метод е, че полученият титанов хидроксид се характеризира с високо съдържание на хлорни йонни примеси, дължащи се на образуването на титанов тетрахлорид хидроксихлорид и титанов хидроксихлориди. Недостатъкът на известния метод е също такава ниска експлоатация: за прилагане на метода е необходим устойчива на корозия оборудване, тъй като се образува солна киселина в хидролизата на титанов тетрахлорид; Скъпите реактиви се използват като утайки; Измиване на титанов тетрахлорид, големи обеми на миене на вода се изразходват за получената утайка поради относително ниската разтворимост на натриеви хлориди, калий, амониев, образуван по време на неутрализиране на хидроксид натриев хидроксиди, калий, амонячни разтвори, поташ, сода; За да се отстрани прекомерното количество топлина, пуснато при разтваряне на титанов тетрахлорид във вода, е необходима инсталирането на топлообменници. Техническият резултат, който претендираното изобретение е насочено към постигането на изобретението, е да се намали нечистотата на хлорните йони в целевия продукт, като подобрява процесите на метода при осигуряване на процеса на процеса. Техническият резултат се постига от факта, че в известния метод за получаване на титанов хидроксид от титанов тетрахлорид чрез отлагане чрез алкален реагент при нагряване, последващото отделяне на утайката и промине, е, че титанов тетрахлорид се прилага директно в алкален реагент , който използва лайм мляко и процесът води до рН на средата 6.5-7.5 при промяна в рН на средата от 0.05-0.1 единици от рН / min. Титанов тетрахлорид може да се използва като титанов тетрахлорид. Същността на предложения метод е както следва. При директното прилагане на титанов тетрахлорид в лайм до рН на средата от 6.5-7.5, заобикаляйки разтвора на титанов тетрахлорид във вода, образуването на титанов хидроксид е реакцията: TICL 4 + 2Ca (OH) 2
Tio 2H2O + 2Cacl 2 + H 2 O
Това елиминира образуването на солна киселина и следователно, необходимостта от упражняване на метод, използвайки скъпо оборудване, устойчиво на корозия и неутрализация или изхвърляне на солна киселина. В първоначалния момент на прилагане на титанов тетрахлорид в лайм мляко образуването на титанов хидроксид идва с повтарящ се излишък на алкален реагент. Частиците от титанов хидроксид, образувани в този момент, извършват ролята на ембриони, които допринасят за образуването на кристална утайка, осигурява висока скорост на утаяване и филтриране. Експериментално се установява, че с директното прилагане на титанов тетрахлорид в алкален реагент, който използва лимово мляко, с промяна на рН на средата от 0.05-0.1 единици. РН / min се образува от титанов хидроксид, характеризиращ се с ниско съдържание на титанови хидроксихлориди и оксихлориди и кристалноподобна структура. При по-висока степен на промени в рН на средата (над лимита на изобретението), съдържанието на титанови оксихлориди в получената седимент се увеличава. При скоростта на промяната на рН на средата под претендирания лимит за значително намаляване на съдържанието на хидроксилокси хлорид и титанови оксихлориди в получения титанов хидроксид не се появява и следователно изпълнението не е необходимо. Използването на лайм алкален реагент в комбинация с претендирания скорост на рН на средата гарантира, че температурата на реакционната смес се поддържа при 40-80 ° С, елиминира необходимостта от принудителен топлообмен поради високата термична стойност Проводимост на разтвора на калциев хлорид. В допълнение, разтворимостта на калциев хлорид е по-висока от разтворимостта на натриевите хлориди, калий и амоняк. Следователно, по-малко промивна вода се консумира за измиване на калциев хлорид. Търговски продукт с калциев хлорид, той може да бъде получен с изпаряване с по-малко потребление на енергия. Титановият тетрахлорид може да се използва като титанов тетрахлорид, който се пречиства, съдържащ, wt. Ванадий 0.0002-0.0006; Силиций 0.0002-0.001 и титанов тетрахлорид, съдържащ, wt. Ванадий 0.1-0,15; Силицик 0.001-0.02 или съдържащ титанов тетрахлорид, wt. Тантал не повече от 0.01; Ниобий 0.02; силиций 0.02. Представете в титанов тетрахлорид титанов ванадий, Tanthal и Niobia играят ролята на катализатори за процеса на образуване на титанов хидроксид и да се елиминира отрицателния ефект на силицийното примес, процесът на прилагане на титанов тетрахлорид в лимово мляко води до рН на средата Не по-малко от 6.5, тъй като гелът се образува при по-ниско рН. силиконова киселина, което затруднява филтрирането на валежите на титанов хидроксид. Въвеждането на титанов тетрахлорид в лимово мляко до рН на средата над 7.5 е неподходящо, защото В този случай свободната липа остава в решение. Методът на изобретението е както следва. В контейнер с лимово мляко, съдържащо 50-180 g / 1 активна вар, при температура 40-80 ° С, титанов тетрахлорид се въвежда с интензивно разбъркване при скорост на промяна на рН на средата 0.05-0.1 рН / мин. Процесът е завършен при достигнатото рН на средата 6.5-7.5. Получава се бялата кристална утайка от титанов хидроксид, която след това се защитава, филтрува се и се промива във вакуумно филтър. След това утайката се подлага на 3-6 пъти противоток. Полученият титанов хидроксид се използва като продукт или директно, за да се получи пигментен титанов диоксид, блокиращи катализатори и др. Филтратът и промивната вода на противоточъкът се смесват и подлагат на изпаряване, за да се получи калциев търговски хлорид. В лабораторните условия бяха извършени сравнителни тестове на предложения метод за получаване на титанов хидроксид и прототип. Титанов тетрахлорид се използва като титанов тетрахлорид (виж таблица. Експерименти NN 1-9), технически експерименти от титанов тетрахлорид NN 10-18, тетрахлорид Технически експерименти NN 19-27, който се прилага директно в лимово мляко, съдържащо 80 g / l и 150 g / l активна вар. Промяната на рН на средата се променя от 0.3 до 0,12 единици рН / min (cm. Събития nn 1-5, 10-14, 19-23). В този случай, процесът се провежда до рН на средата 7. В експериментите на NN6-9, 15-18, 24-27, процесът се провежда до рН на средата 6.0-8.0 при промяна на скоростта на рН на средната стойност от 0.07 единици. ph / min. В титанов хидроксид, получен след филтруване и промиване, съдържанието на хлорни йони се определя чрез титанимитричния метод. Изпълнението на процеса също се контролира. Таблицата показва данни за работата на процеса, в зависимост от степента на измерване на рН на средата по отношение на TIO2 (t / h), с условния работен обем на реактора 1 m 3 и различни концентрации на лимово мляко . Също така се провежда прототип, съгласно който титанов тетрахлорид е предварително разтворен (хидролизиран) във вода, и след това получената солна киселина се неутрализира с натриев хидроксид (виж опит n 16). Резултатите от експериментите са представени в таблицата. От таблицата може да се види, че оптималната промяна на скоростта на рН на средата е скоростта от 0.05-0.1 единици. рН / min, осигуряване на производството на титанов хидроксид с ниско съдържание на хлорни йонни примеси и приемливи характеристики на процеса (виж Експерименти NN 2-4, 11-13, 20-22). Намаляване на скоростта на промяна на рН на средата под лимита на изобретението (експерименти NN 1, 10, 19) са непрактични, защото Въпреки че има известно намаляване на съдържанието на хлорни йонни примеси в титанов хидроксид, но производителността на процеса на Мала. С увеличаване на скоростта на смяна на средата на средата над претендирания лимит, съдържанието на хлор-йонна примеси в титанов хидроксид се увеличава (виж експериментите NN 5, 14, 23). Процесът на прилагане на титанов тетрахлорид в лимово мляко е препоръчително да се поддържа до рН на средата 6.5-7.5. В този случай се оказва кристална добре филтрирана утайка от титанов хидроксид на анатазичната модификация. В случай на края на процеса, гел на силициева киселина се образува при рН на средата 6.0, което прави процеса на филтриране (виж експериментите NN 6, 15, 24). Поддържането на процеса до рН на средата 8.0 е неподходящо поради неефективното изразходване на липа мляко, защото В този случай разтворът остава свободен вар (виж експериментите NN 9, 18, 27). Таблицата също така се наблюдава, че използването на технически титанов тетрахлорид осигурява по-висока производителност на процеса в сравнение с титанов тетрахлорид, пречистен поради каталитичния ефект на примесите, съдържащи се в TICL 4 технически. Съдържанието на хлор-йонното примес в титанов хидроксид в този случай е малко по-високо, но 4-10 пъти по-ниско в сравнение с прототипа (виж опит n 16). Използването на лайм млечен титанов хидроксид като утаител е направил възможно провеждането на процес без принудително охлаждане, намаляване на обема на водите на промиване с 30% в сравнение с прототипа и следователно с по-малко консумация на енергия, за да се получи друг продукт калциев хлорид .

За високи температури Титан се комбинира с халогени, кислородни, азотни и други елементи. Това се основава на използването на титанови сплави с желязо ( феротитан) Като добавка към стомана. Титаниерът е свързан към азота и кислорода в стопената стомана и това предотвратява освобождаването на последното по време на стоманената втвърдяване, леярят се получава хомогенност и не съдържа празнота.

Свързване с въглерод, титанов формира карбид. От карбидите на титан и волфрам с добавка на кобалт се получават сплави, върху твърдост, наближаваща диаманта.

Титанов диоксидTio 2 е бяло огнеупорно вещество, неразтворимо във вода и разредени киселини. Това е амфотерричен оксид, но и двете основни и киселинни свойства Той е слабо изразен.

Се среща в природата като рутил (Кубични Singonia), по-рядко като anataza. (Tetragonal Singonia) и бурукита (Ромбик Синьония). В рутинната, всеки йон Ti 4+ е заобиколен от шест йони около 2- и всеки йон около 2 е заобиколен от три Ti 4+ йони. В останалите две кристални форми, непосредствените съседи на йоните са еднакви.

Напълно чист титанов диоксид без наем. В природата обикновено е замърсен с железен овес и следователно боядисани.

Тя не се разтваря във вода и да разрежда киселини. При топло концентрирана сярна киселина тя се разтваря бавно с възможно образуване sulfite Titan.Ti (SO 4) 2, които обаче не могат да бъдат изолирани в чистата му форма поради лекотата на прехода му поради хидролиза в титанила сулфит(Tio) SO 4. Това разтворим Б. студена вода Солта, когато се нагрява, също е хидролизирана с образуването на Н2СО 4 и хидратиран титанов диоксид, т.нар в Титановаили метатитанова киселина. Лекотата, с която се появява тази хидролиза, показва слабите основни свойства на титанов хидроксид. Титанов сулфат дава сулфати алкални метали (които се добавят към сярна киселина, използвана за разтваряне на титанови диоксид) двойни соли, например, К2, по-устойчив на хидролиза, отколкото прости сулфати.

Hydrooksi и карбонатите на алкални метали се утаяват от разтвори на сулфат върху студен жонглиращ хидратиран титанов диоксид, т.нар В-титанова киселина, различаващи се от B-титанов по-висока реактивност (така, например, b-титанова киселина се разтварят в алкали, в които b-титаничен неразтворим). Vergial Titanium хидроксид или всъщност титанова киселина Ti (OH) 4, не може да бъде изолирана, прилича на силиций и калай. L- и в титанови киселини, които са повече или по-малко дехидратирани дехидратирани производни на титанов хидроксид (IV), са напълно сравними с B-кафявите киселини.

Неутралният или подкислен разтвор на титанил сулфат, както и други титанови соли е боядисан водороден пероксид в тъмно оранжев цвят (реакция за откриване на водороден пероксид). Амонякът се утаява от тези решения перочотитанова киселинаН 4 ТИО 5 жълто-кафяв, с формула Ti (ОН) 3 О-ОН.

Tio 2 се използва при производството на огнеупорни очила, стъклари, емайл, топлоустойчиви лабораторни ястия, както и за приготвяне на бяла маслена боя с висока покривна способност ( титан Белила.).

Получава се TIO 2 с BACO 3 titanate Barium.BATIO 3. Тази сол има много висока диелектрична константа и освен това има способността да се деформира под действието на електрическото поле. Баривите титанат кристали се използват в електрически кондензатори с голям капацитет и малки размери, в ултразвуково оборудване, в пикапите, в хидроакустични устройства.

Хлорид Титан(Iv) TICL 4, получен по същия метод като SICL 4, е безцветна течност с точка на кипене 136 ° С и точка на топене -32 ° С, хидролизираща вода с образуването на TiO 2 и 4HC1. С халид на алкален метал, титанов хлорид (IV) дава двойни хлориди, съдържащи сложен йон 2-. Титанов флуорид(Iv) TIF4 се изолира като бял прах с точка на топене 284 ° С; Той също така е лесно хидролизиран и форми с HF hexafluorotitanova.(Iv) киселина Н 2 TIF 6, подобна на хексафлуорошинова киселина.

Безводен хлорид Титан(Iii) TICL 3 се получава като лилав прах чрез преминаване на TICL 4 пара заедно с Н2 през медната тръба, загрята до около 700 ° С. Под формата на воден разтвор (лилав) се получава чрез възстановяване на TICL 4 в солна киселина, използвайки цинк или електролит. Получава се и титанов сулфат (III). От водния разтвор на титанов хлорид (III) кристализиран лилав шестнаг TICL 3? 6H 2H2O.

Хлорид Титан(Ii) TICL 2, боядисано в черно, се получава чрез термично разлагане на TICL3 при 700 ° С в водородна атмосфера: \\ t

Безцветно воден разтвор Този хлорид бързо се окислява във въздуха, а първо се боядисва в лилав цвят и след това отново става безцветен поради образуването на първо съединение Ti (III) и след това Ti (IV) съединения.

Карбонитриди, оксикарбиди и титанов оксинитриди. Установено е, че естеството на разтварянето на огнеупорните фази на изпълнението (TFV) - карбиди, нитриди и титанови оксиди - от състава корелира с промяна в степента на металичност на Ti-Ti Bonds в серия от TIC- \\ t TIO, а именно: с повишаване на степента на металичност на фазите в тази посока, тяхната химическа устойчивост в НС1 и Н2СО 4 намалява и в HNO 3 - расте. Тъй като карбидите, нитридите и титанов оксид се характеризират с пълна взаимна разтворимост, може да се очаква, че при взаимодействието на техните твърди разтвори с киселини ще се прояви подобен модел.

Въпреки това, наличната информация в литературата за зависимостта на степента на разтваряне на TIC X O Y и TIN X O Y от състава в минерални киселини Правете лошо съгласие с това предположение. Така, разтворимост tic x o y (фракция<56 мкм) в конц. HCl отсутствует вообще (20ўЄC, 6 ч и 100ўЄС, 3 ч), а в H 2 SO 4 - отсутствует при 20ўЄC (6 ч), но монотонно возрастает от 3% (TiC 0.30 O 0.78) до 10% (TiC 0.86 O 0.12) при 100ўЄC (3 ч). Степень растворения TiC x O y (фракция 15-20 мкм) в 92%-ной H 2 SO 4 (100ўЄC, 1 ч), напротив, уменьшается с ростом содержания углерода от 16% (TiC 0.34 O 0.66) до 2%(TiC 0.78 O 0.22). Степень растворения TiC x O y в конц. HCl (д.\u003d 1.19 g / cm) при същите условия достигат 1-2%, без да се открива всяка зависимост от състава на фазата. Степента на разтваряне на калай X O Y е в конц. HNO 3 е нисък (2.5-3.0%) и не зависи от състава на оксимиминитрид (20ўч, 6 h). От друга страна, степента на разтваряне на калай X O Y в HNO 3 варира в същите условия в много широки граници: от 98% за TIC 0.88 ° 0.13 до 4,5% за TIC 0.11 0 0.82. Трудно е да се каже нещо, определено за естеството на степента на разтваряне - съставът на титановия карбонитрид в сол и сярна киселини. Степента на разтваряне на TIC X O Y в НС1 е много малка (0.3%) и не зависи от състава на карбонитрид (60ўч, 6 h). Въпреки това, в конц. H2S04 е порядък по-висок (3.0-6.5%) и се характеризира с минимален (2%) за проба от състава TIC 0.67O 0.26.

Получените експериментални данни предполагат, че естеството на разтварянето на TIC XN Y, TIC XO Y и TIN XO Y от състава в НС1, Н2 така 4 и HNO 3 е доста дефинирано и освен това, подобно на предварително зададения за TIC X , Калай x и tio x. Това означава, че причините за качествено различния ход на тези зависимости в НС1 и Н2 така 4, от една страна, и в HNO 3, от друга, трябва да бъдат общи за всички изследвани съединения на TI-C - без система, IE. За да се определи степента на металичност на TI-TI комуникация и способността за пасивна способност на продуктите на взаимодействието.

Литиеви титанати и цинк. Li 2 Znti 3 O 8 и Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12 имат кубична структура на спинела с различно разпределение на катиони на позиции. Установено е, че тези съединения са твърди литиево-проводящи електролити. В Li 2 Znti 3 O 8, литий и титанови катиони се подреждат в октаедрични позиции в съотношение 1: 3, половината от литий и цинковите атоми са статистически разпределени над тетраедрични позиции: (Li 0.5 Zn 0.5) O4. Кристалната химична формула LI2 ZN3 Ti4O 12 може да бъде записана като (Zn) O4. Въз основа на анализа на IR и CR-Spectra се предлага друг метод за разпределение на литий и цинкови атоми в структурата на тези спинърс: литий има тетраедрена координация и цинк и титан - октаедрица. Забелязва се и силно изкривяване на Octahedra TIO 6: така, в Li 2 Zn 3 Ti 4 O 12, околната среда на TI 4+ йони, близо до пет координация. Ниската йонна проводимост на тези титанати при повишени температури се обяснява с тетраедрата на литиевите атоми.

При примера на галидни спинели Li 2 mx 4 (m \u003d mg2+, mn2 +, fe2 +; x \u003d CI -, Br -) установи, че катионният състав и разпределението на литиевите атоми в позициите имат силен ефект относно количеството електрическа проводимост. Тъй като в структурата на спинела няма общи лица между същите катионни позиции, няколко различни позиции участват в ION трансфер. Високи стойности на йонната проводимост в хлоридни спинели са наблюдавани в резултат на нарушаване на структурата на съединенията, свързани с прехода на литиевите атоми при повишени температури от тетраедрични позиции 8 нов безплатни октаедрични позиции 16 от. В същото време структурата на спинела се превърна в конструкция тип NaCl. Информационен метод за изучаване на разстройващата структура на хлоридните спинели е изследването на CR-спектрите на съединения при високи температури.

Основни характеристики. Откриване на историята

Титан (титан), TI, - Химичен елемент IV Група от периодична система от елементи Д. I. Менделеев. Последовател номер 22, атомно тегло 47.90. Се състои от 5 стабилни изотопа; Получават се и изкуствено радиоактивни изотопи.

През 1791 г. английският химик У. Грегор намира в пясъка от Менакан (Англия, Корнуол) нова "земя", наречена Менаканова. През 1795 г. германският химик М. Клаварот, открит в минералния рутилов непозната земя, металът, на който наричаше Титан [на гръцки език. Титаниевата митология е децата на уран (небе) и гей (земя)]. През 1797 г. Клапарот доказа самоличността на тази земя с отворен W. Gregor. Чист титан е осветен през 1910 г. от американския хеликоплен ловец чрез възстановяване на четири хлоридния титан натрий в желязната бомба.

Намиране в природата

Титан е сред най-често срещаните елементи в природата, съдържанието му в земната кора е 0.6% (претегляне). Той е главно под формата на тио2 диоксид или неговите съединения - титанати. Известни са повече от 60 минерала, които включват титан, съдържа се и в почвата, при животни и зеленчукови организми. Ilmenite. Fetio 3 I. рутил TIO 2 служи като основна суровина за получаване на титан. Като източник на титан придобива стойността на шлака от топене титано-магнетити И ilmenit.

Физични и химични свойства

Титан съществува в две състояния: аморфен - тъмен прах, плътност 3.392-3.395г / cm3, и кристална, плътност 4.5 g / cm3. За кристален титан, две модификации са известни с преходна точка при 885 ° (под 885 ° стабилна шестоъгълна форма, над-кубична); T ° pl около 1680 °; T ° кай е над 3000 °. Титан активно абсорбира газове (водород, кислород, азот), които го правят много крехък. Техническият метал е податлив на обработка на гореща налягане. Един напълно чист метал може да се търкаля. Във въздух, при обикновени температури, титанът не се променя, когато се влияе, се образува смес от оксид Ti2O3 и калай нитрид. В ток на кислорода по време на червени ригри се окислява до тио2 диоксид. При високи температури тя реагира с въглерод, силиций, фосфор, сяра и др. Устойчив на морска вода, азотна киселина, влажен хлор, органични киселини и силни основи. Тя е разтворима в сяра, солна и кисела киселина, най-добре в сместа от HF и HN03. Добавянето на окислител предотвратява метала от корозия при стайна температура. Хахедите на четирикостните титаний, с изключение на TICL 4-кристални тела, ниско топене и летливи във воден разтвор, се хидролализират, предразположени към образуването на сложни съединения, от които калиев флуоротитанат K 2 TIF 6 е в технологична и аналитична практика . ТИК карбид и нитридни тела-метал вещества, характеризиращи се с много твърдост (карбид титан по-твърд), огнеупорна (Tic, t ° проба \u003d 3140 °; калай, t ° pl \u003d 3200 °) и добра електрическа проводимост.

Химичен елемент номер 22. Титан.

Електронната формула Титаниеум е: 1S 2 | 2S 2 2g6 6 | 3S 2 3P 6 3D 2 | 4S 2.

Последователният номер на Титан в периодичната система на химични елементи D.I. Mendeleeeva - 22. Номерът на елемента показва коефициента на двора, следователно ядрото на титан - +22, масата на ядрото - 47.87. Титан е в четвъртия период, в странична подгрупа. Номерът на периода показва броя на електронните слоеве. Броят на групата обозначава броя на валентните електрони. Страничната подгрупа показва, че титанът се отнася до D-елементи.

Титан има два валентни електрона на външния слой S-Orbital и два валентни електрона на D-Orbital на полусух слоя.

Квантови номера за всеки валентен електрон:

С халогени и водород Ti (IV), образува съединения от типа Tix 4, притежаващи SP 3 → Q 4 Вид хибридизация.

Титан - метал. Това е първият елемент на D-групата. Най-стабилната и обичайна е Ti +4. Има и връзки с по-ниски степени на окисление - Ti 0, Ti -1, Ti +2, Ti +3, но тези съединения са лесно окислени по въздух, вода или други реагенти в Ti +4. Разделянето на четири електрони изисква високи енергийни разходи, затова Ion Ti +4 всъщност не съществува и съединение Ti (IV) обикновено включва ковалентна връзка. Ti (iv) в някои отношения е подобен на елементите - Si, Ge, SN и PB, особено с SN.

Свойства на титанови съединения.

Титанови оксиди:

Ti (IV) - Тио 2 - титанов диоксид. Има амфотерричен характер. Най-стабилната и има общо практическо значение.

Ti (III) - Ti 2 o 3 - титанов оксид. Той има главния герой. Устойчив на разтвор и е силно редуциращ агент, както и останалите Ti (III) съединения.

Ti (II) - TIO 2 - титанов. Той има главния герой. Най-малко стабилни.

Титанов диоксид, TIO2, - съединение от титан с кислород, в който Титан е квадратен. Бял прах, жълт в нагрята държава. Той се намира в природата главно под формата на минерален рутил, t ° Pl над 1850 °. Плътността е 3.9 - 4.25 g / cm3. Практически неразтворим в алкали и киселини, с изключение на HF. В концентриран Н2S04 се разтваря само с продължително отопление. При поставяне на титанати с каустични или карбонски алкали се образуват титанати, които лесно се хидролизират с образуването на ортотитска киселина (или хидрат) Ti (OH) 4, лесно разтворимо в киселини. Когато стоите, той преминава в мъглатанова киселина (форма), която има микрокристална структура и разтворима само в горещи концентрирани сяра и флуороводородни киселини. Повечето титанати са практически неразтворими във вода. Основните свойства на титанов диоксид са по-силни от киселите, но солите, в които титанът е катион, също е до голяма степен хидролизиран с образуването на двувалентен Ti02 + титанилов радикал. Последното е част от солите като катион (например, тиосо 4 х 2Н20 титанил сулфат). Титанов диоксид е един от най-важните титанови съединения, служи като източник на материали за получаване на други съединения, както и частично метален титан. Използва се главно като минерална боя, в допълнение към пълнителя в производството на каучукови и пластмасови метали. Той е част от огнеупорни очила, глазури, оформящи се маси. Произвеждат се изкуствени скъпоценни камъни, безцветни и боядисани от нея.

Титанов диоксид не се разтваря във вода и разредени минерални киселини (с изключение на флуид) и разредени алкални разтвори.

Бавно се разтварят в концентрирана сярна киселина:

Tio 2 + 2H2S04 \u003d Ti (SO4) 2 + 2H2O

С водороден пероксид се образува ортотитанната киселина H4TIO4:

TIO 2 + 2H2O2 \u003d H 4 TiO 4

В концентрирани алкални разтвори:

Tio 2 + 2naoh \u003d Na2 Tio 3 + H20

При нагряване, титанов диоксид с амоняк формира титанов нитрид:

2TIO 2 + 2NH3 \u003d 2Tin + 3H2O + O2

В наситен разтвор на калиев бикарбонат:

Tio 2 + 2KHCO 3 \u003d K2 TiO 3 + H2O + 2CO2

Когато се образуват оксиди, хидроксиди и карбонати, се образуват титанати и двойни оксиди:

TIO 2 + BAO \u003d BAO ∙ TIO 2 (BATIO 3)

TIO 2 + BACO 3 \u003d BAO ∙ TIO2 + CO 2 (BATIO 3)

TIO 2 + BA (OH) 2 \u003d BAO ∙ TIO 2 (BATIO 3)

Титанови хидроксиди:

H 2 Tio 3 - P.R. \u003d 1.0 ∙ 10 -29

H 2 Tio 4 - P.R. \u003d 3.6 ∙ 10-17

Тио (о) 2 - стр. \u003d 1.0 ∙ 10 -29

Ti (о) 2 - p.r. \u003d 1.0 ∙ 10 -35

Ti (IV) - TI (ОН) 4 или Н 4 Тио 4 - ОН) 4 или Н 4 Тио 4 - Ортотитова киселина изобщо не съществува и утайката пада при добавяне на основи към разтвори Ti (IV), е хидратирана TIO 2 форма. Това вещество се разтваря в контрактните алкални и хидратираните титанати с обща формула могат да бъдат разграничени от такива разтвори: m 2 tio 3 ∙ NH2O и m2 ti2 o5 ∙ NH20.

Титанът се характеризира с комплекс с подходящи халогенни киселини и особено с техните соли. Най-типичните сложни производни с общата формула за мен 2 TIG 6 (където аз съм моновалентен метал). Те са добре кристализирани и подложени на хидролиза са много по-малко от първоначалните халиди на TIG. Това показва стабилността на сложните йони TIG 6 в разтвор.

Боядисането на титанови производни силно зависи от естеството на халогенния входящ в тях:

Устойчивостта на соли на комплексни киселини от тип НК2, например 6, като цяло се увеличава според серия Ti-ZR-HF и намалява в редица халогени F-CL-BR-i.

Деривативните елементи са повече или по-малко характерни само за титан. Тъмно лилав оксид Ti2O3 (t. Pl. 1820 ° С) може да бъде получено чрез калциниране на тио2 до 1200 ° С в поток от водород. Като междинен продукт при 700-1000 ° С се образува син Ti 2O3.

Във вода Ti 2 O 3 почти неразрешим. Неговият хидроксид е оформен под формата на тъмнокафява утайка под действието на алкализира на решетките на тривалентни титанови соли. Започва да утаява киселинните разтвори при рН \u003d 4, има само основни свойства и в излишък на алкали не се разтваря. Въпреки това, металите (Li, Na, mg, mn) са произведени от HIVI 2, са получени по сух начин. Известен е и синьо-черен "титанов бронз" състав на Na0,2Tio 2.

Титанов хидроксид (III) е лесно окислен от въздушния кислород. Ако в разтвора няма други твърди вещества, едновременно с окисляването Ti (OH) 3 е формулиран водороден пероксид. В присъствието на SA (OH) 2 (свързващ Н202), реакцията протича чрез уравнение:

2ti (OH) 3 + O 2 + 2H2O \u003d 2TI (OH) 4 + Н202

Соли на азотна киселина TI (OH) 3 възстановява към амоняк.

PURPLE TICL 3 Прах може да бъде получен чрез предаване на смес от парен TICL 4 с излишък на водород през тръбата, загрята до 650 ° С. Нагряването причинява сублимация (с частично образуване на димерни Ti2C1 6 молекули) и след това разграждането съгласно схемата:

2TICL 3 \u003d TICL 4 + TICL 2

Интересното е, че при нормални условия титанов тетрахлорид постепенно се възстановява чрез мед на метал, образувайки черно съединение от състава на CUSICL 4 (т.е. CUCL · TICL 3).

Три хлоридният титан също се образува при действие върху TICL 4 водород по време на изолацията (Zn + киселина). В този случай безцветният разтвор е боядисан в пурпурно цветово характеристика на Ti 3+ йони, а С13 · 6Н20. кристалид може да бъде изолиран от него. Известен е и малък резистентен зелен кристал хидрат от същия Състав, освободен от наситен разтвор на HCI TICL 3. Структурата на двете форми, както и подобни кристалохидрати CRC1, съответства на формула С13 и CI · 2N2O. при отваряне в отворен съд, разтворът на TICL3 постепенно се обезцветете поради окислението на Ti 3+ към Ti 4+ въздушен кислород чрез реакцията:

4TICL 3 + O 2 + 2H2O \u003d 4TIOCL 2 + 4HC1.

ION Ti3 + е един от малкото редуциращи агенти, по-скоро бързо възстановяване (в кисели) перхлорати към хлориди. В присъствието на Platinum Ti 3+ окислява с вода (с освобождаване на водород).

Безводен Ti 2 (SO 4) 3 има зелен цвят. Във вода, тя е неразтворима и нейният разтвор в разредена сярна киселина има лилав лилав цвят за соли на Ti 3+. От сулфата на трохулантния титан се правят сложни соли, главно видове от мен · 12H2O (където аз cs или rb) и аз (с променливи в зависимост от естеството на катирането на кристализационната вода).

Топлината на образуването на Tio (t. пл. 1750 ° С) е 518 kJ / mol. Получава се под формата на златна жълта компактна маса с нагряване под вакуум до 1700 ° С Компресирана смес от TiO 2 + Ti. Интересен начин за формиране на образуването му е термичното разлагане (във висок вакуум при 1000 ° C) Титанил нитрил. Подобен тип метал, тъмнокафяв тис се получава чрез калциниране на TIS 2 в поток от водород (първоначално се образуват сулфидите на междинния състав, по-специално Ti 2 s3). Известни са също и тенджери и силицид на състава Ti 2 Si.

Всички TIG 2 се образуват при нагряване от съответните хилоди TIG 3 без достъп до въздуха поради тяхното разлагане съгласно схемата:

2tig 3 \u003d TIG 4 + TIG 2

С донякъде по-високи температури на Halides TIG 2 са подложени на разграждане съгласно схемата: 2tig 2 \u003d TIG 4 + TI

Титан с две ръце може също да бъде получен чрез възстановяване на водород TICL4 при 700 ° С. Тя е добре разтворима във вода (и алкохол), а с течен амоняк дава сив амоняк TICL 2 · 4NH3. Разтворът TICL 2 може да бъде получен чрез възстановяване на TICL 4 натриев амалгам. В резултат на окисление на кислород, безцветният разтвор TICL 2 бързо ще бъде бързо, след това става лилав (Ti 3+) и най-накрая се разтревожи отново (Ti 4+). TICL 2 разтвор Ti (ОН) 2 се получава чрез TI (OH) 2 разтвор, е изключително лесно окислен.

Титанови оксиди:

Ti (iv) - tio 2 - Титанов диоксид. Има амфотерричен характер. Най-стабилната и има общо практическо значение.

Ti (iii) - ti 2 o 3 - Титанов оксид. Той има главния герой. Устойчив на разтвор и е силно редуциращ агент, както и останалите Ti (III) съединения.

Ti (II) - TIO 2 - Zaku Titanium. Той има главния герой. Най-малко стабилни.

Бавно се разтварят в концентрирана сярна киселина:

Tio 2 + 2H2S04 \u003d Ti (SO4) 2 + 2H2O

С водороден пероксид се образува ортотитанната киселина H4TIO4:

TIO 2 + 2H2O2 \u003d H 4 TiO 4

В концентрирани алкални разтвори:

Tio 2 + 2naoh \u003d Na2 Tio 3 + H20

При нагряване, титанов диоксид с амоняк формира титанов нитрид:

2TIO 2 + 2NH3 \u003d 2Tin + 3H2O + O2

В наситен разтвор на калиев бикарбонат:

Tio 2 + 2KHCO 3 \u003d K2 TiO 3 + H2O + 2CO2

Когато се образуват оксиди, хидроксиди и карбонати, се образуват титанати и двойни оксиди:

TIO 2 + BAO \u003d BAO ∙ TIO 2 (BATIO 3)

TIO 2 + BACO 3 \u003d BAO ∙ TIO2 + CO 2 (BATIO 3)

TIO 2 + BA (OH) 2 \u003d BAO ∙ TIO 2 (BATIO 3)

Титанови хидроксиди:

H 2 Tio 3 - P.R. \u003d 1.0 ∙ 10 -29

H 2 Tio 4 - P.R. \u003d 3.6 ∙ 10-17

Тио (о) 2 - стр. \u003d 1.0 ∙ 10 -29

Ti (о) 2 - p.r. \u003d 1.0 ∙ 10 -35

Боядисането на титанови производни силно зависи от естеството на халогенния входящ в тях:

2ti (OH) 3 + O 2 + 2H2O \u003d 2TI (OH) 4 + Н202

Соли на азотна киселина TI (OH) 3 възстановява към амоняк.

2TICL 3 \u003d TICL 4 + TICL 2

4TICL 3 + O 2 + 2H2O \u003d 4TIOCL 2 + 4HC1.

2tig 3 \u003d TIG 4 + TIG 2

С малко по-високи температури на халоенидите TIG 2 сами подлежат на разграждане съгласно схемата: 2tig 2 \u003d TIG 4 + Ti. Титан с две ръце може също да бъде получен чрез възстановяване на водород TICL4 при 700 ° С. Тя е добре разтворима във вода (и алкохол), а с течен амоняк дава сив амоняк TICL 2 · 4NH3. Разтворът TICL 2 може да бъде получен чрез възстановяване на TICL 4 натриев амалгам. В резултат на окисление на кислород, безцветният разтвор TICL 2 бързо ще бъде бързо, след това става лилав (Ti 3+) и най-накрая се разтревожи отново (Ti 4+). TICL 2 разтвор Ti (ОН) 2 се получава чрез TI (OH) 2 разтвор, е изключително лесно окислен.

Титан - доста активен метал; Стандартният потенциал на електрода на системата Ti / Ti 2+ е -1.63 V. Въпреки това, поради образуването на плътно защитно фолио, титанът има изключително висока устойчивост срещу корозия, превишаваща съпротивлението от неръждаема стомана. Той не окислява във въздуха, в морската вода и не се променя в редица агресивни химични среди, по-специално в разредена и концентрирана азотна киселина и дори кралска водка.

Титанът при ниска температура е по-устойчив на кислородно действие от желязо, но когато се нагрява във въздух, той изгаря до Tio 2. С хлор Титан реагира при около 300 ° С.

За разлика от цирконий и хафний, титан се разтваря при нагряване в солна киселина, образувайки аквакомплекс Ti (III) в редуциращата атмосфера:

Титанови решения. Във водни разтвори, Ti е главно в 4-валентна държава, но при определени условия има комплекси, при които валентът на титание е равен на три. Малък радиус на йон позволява да придобие забележимо съотношение на електронната плътност на кислородния донор с образуването на силна ковалентна връзка. Стойности на електроенергията за Tioh и Tio - 2.43 и 2.56, съответно. Афинитетът на Ti +4 йони е толкова голям, че комплексите почти винаги съдържат кислород и образуват в разтвори на титанов (IV) вериги с хидроксилни и кислородни мостове.

Титаниевата химия дори в разредени разтвори е снабдена с процеси на полимеризация.

В решения титанът може да бъде под формата на прости и сложни йони, както и в диспергираното с колоид състояние. Преобладаването на една или друга форма зависи от условията за получаване и съхранение на решението, нейната концентрация, съдържанието на примеси и други фактори. Способността на TI да се присъедини към типични йонни реакции, например, при окислително намаляване, показва, че разтворите за сяра дисоцират разтвори на катиони и аниони. Така че, трансформацията на сулфат в хлорид при добавяне на BACL 2:

Ti 4+ + 2SO 4 2- + 2BA 2+ + 4CI - \u003d 2BASO 4 + TI 4+ + 4CL -

TI 4+ йонът е напълно и йонът не се променя. Кристализацията на соли с ясно изразени стехиометрични отношения също е доказателство за тяхната йонна природа.

Във водни сулфатни разтвори съществуването на Ti 4+ йони не е възможно, тъй като Ti съществува под формата на хидратни комплекси Ti (Н20) 6 4+, подложен на хидролиза с депонизация. От гледна точка на идеите за ледената структура на водата, изчисленията, направени съгласно очевидните моларни обеми, позволяват да се приеме находката Ti (H20) 6 4+, както в рамките на структурата на водата и в нейните кухини.

Няма пряко доказателство за съществуването на TiO 2+ титанил йони в решението. Въпреки това, наличието на групата на тиола в редица съединения без съмнение е. Термохимичният метод е показан, че титанилният йон има изразена положителна хидратация в разтвор. Хитадните числа, изчислени за Ti-форми при моли съотношения, така че 3: Ti, равно на 2 и 1, са 90 5, съответно, което е близко до минимални стойности за йони U 4+, Na + и K +, намерени съгласно броя на електролитния трансфер. С увеличаване на концентрацията на титание, хидратните номера се намаляват и до момента на кристализацията на сулфатите се приближават близо до молекулите Н20 на ТИ атом, здраво свързан в твърдата фаза.

Хидролизата на титанови йони или неутрални молекули в серферни разтвори е сложен физико-химичен процес. Той отличава няколко етапа: взаимодействието на титанови сулфати с вода с техния преход към основните сулфати, образуването и растежа на мицелите на хидроксид, коагулация на мицели със седиментен загуба. Процесът на хидролиза на титанови сулфати може да бъде представен чрез последователни реакции:

Титанов гъба. В металното термично възстановяване на титановия четири хлорид се образуват отделни метални кристали. Размерът на тези кристали варира от стотките на микрона до 10 мм и повече. В процеса на възстановяване и с високотемпературен извадки, отделните кристали растат в гъба, която поддържа размерите и формата на реакционния съд. Подобно на всяко поресто тяло, титановата гъба има голяма специфична повърхност.

Намирането във въздуха, тази повърхност е в контакт с газове, включени във въздуха. Титан е химически активен елемент и влиза във взаимодействие с околните газове. Степента на това взаимодействие зависи от величината на повърхността на гъбата, естеството на взаимодействието на титание с всеки от газовете и температурата.

При раздробяване, натискане и други операции гъбата се загрява до 250-300 ° С. Това допринася за ускоряването на химичното взаимодействие на титановия с газове. Наличието на хлоридни соли в гъбата прави контакт с въздух е по-опасен, тъй като хлоридите интензивно абсорбират вода. Тези свойства на гъбата при определени условия се проявяват толкова много, че продукт с ниско качество може да бъде получен от най-високите метални сортове или дори брак. Следователно, явленията, свързани с замърсяването на титановата гъба по време на престоя му във въздуха, изискват внимателно проучване и постоянно внимание.

Взаимодействието на титановата гъба с кислород. Титанът взаимодейства с кислород при всички температури. С излишък от кислород се образува TiO 2, при други условия е възможно да се образува TIO и TI2O3. Адсорбционният слой, образуван при стайна температура, се състои от химически свързан кислород и надстройката на слабо свързана с повърхността на атомите на газовете. В първоначалния период на процеса на растеж на оксидния филм, основното влияние има температура. Окислението на титановата повърхност се осъществява главно за 1-2 часа. По-нататъшна експозиция при температури до 300 ° C води до малка промяна в състоянието на повърхността. Това се дължи на защитните свойства на оксидния филм.

Процесът на окисление на титан във въздуха в диапазона от 20-300 ° С може да бъде разделен на три периода:

1. образуването на оксиден филм при температури до 50 ° С; В същото време не се открива увеличаване на съдържанието на кислород по метода на топене на вакуум.

2. титанов окисление в температурния диапазон от 60 до 140 ° С; При този температурен диапазон увеличаване на съдържанието на кислород се подчинява на линейно уравнение

3. титанов окисление в температурния диапазон от 140 до 300 ° С; При този температурен диапазон увеличаването на съдържанието на кислород в титан се изразява чрез параболна зависимост

При температури над 400 ° C, филмовата структура е счупена и скоростта на окисление на титаниевата окисление рязко се увеличава. Това се дължи на увеличаване на скоростта на дифузия на кислородните йони от повърхността на метала. Окислението на титан във въздуха тече по-интензивно, отколкото в чист кислород. Това се дължи на наличието на азот, което допринася за образуването на дефекти в оксидната решетка и увеличава скоростта на окисление.

Титанов взаимодействие с азот. В резултат на взаимодействието на титан с азот се образува титан нитрид (калай). Цветът на титанов нитрид варира от светлокафяв до бронзов жълт.

Във въздуха до 300 ° С титаниерът леко взаимодейства с азот. Този факт потвърждава, че оксидният филм се образува предимно във въздух, който до голяма степен предпазва титан от взаимодействие с азот. С увеличаване на температурата до 400 ° C, започва известно разтваряне на оксидния филм в дълбочините на метала, като се появява структурата на повърхностния филм, в резултат на което взаимодействието на титанов с въздушен азот се засилва.

В азотната среда взаимодействието на титан с азот при 20 ° С се открива само чрез промяна на цвета на металната повърхност.

Азотът е способен да се разтвори в титан; До 550 ° С, дифузията на азотни йони в дълбочините на металите се движат бавно, но рязко активирани при 700 ° С. Дори едно незначително съдържание на азот в титан води до забележимо увеличение на нейната твърдост. Нитриндънът е ефективно средство за увеличаване на износоустойчивостта на титан.

Титанова взаимодействие с вода. С химическо взаимодействие на титан с вода съгласно схемата

Два метода протича едновременно: абсорбцията на водороден титан и образуването на оксидни съединения.

Увеличаване на съдържанието на кислород в титановата гъба при окисляване във вода при температури до 100 ° С е пропорционална на температурата на квадрата

Интензивно потомство на титанов поток; Увеличаване на съдържанието на кислород в титан в резултат на взаимодействие с вода повече от десет пъти по-висока от окисляването във въздуха при същите температури, съдържанието на водород в титан след контакт с вода се увеличава с 3-4 пъти.

Титанова взаимодействие с водород. При взаимодействие на титан с водород се образува титанов хидрид (TIH2). В допълнение, титанът абсорбира около 30% (в.) Водород, който заема октаедрични кухини на решетката. Ако незначително количество водород е адсорбирано, тогава се наблюдава само разширяването на кристалната решетка, без да се променя вида на структурата. Допълнителна адсорбция създава значителен стрес. Формулата TIH 2 съответства на по-богата водородна фаза.

Адсорбира се при повишени температури, водородът остава само на повърхността. Водород се разпространява в титан с много големи скорости. Например, при 500 ° С, дифузионният коефициент на дифузия на водород в ά-титаниев е 1.5 · 10 -5 cm2 / s.