ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.
 
Всё о Химии - Ximia.org

ТИТАНА ОКСИДЫ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


ТИТАНА ОКСИДЫ. Известно до 15 Т.о., св-ва важнейших приведены в табл., на рис. представлена диаграмма состояния системы титан - кислород.

Низшие Т.о.-продукты упорядочения твердого р-ра О2 в a-Ti, макс. концентрация к-рого 31,9 ат.% О. При длит. обжиге образуются фазы на основе Ti3O (20-30 ат.% О) с ромбоэдрич. кристаллич. решеткой (при 25 ат.% О a = 0,51411, с = 0,95334 нм, пространств. группа 4118-20.jpg) и Ti2O (~25-33,4 ат.% О; а = 0,29593 нм, с = 0,48454 нм, пространств. группа 4118-21.jpg). Промежут. оксид Тi3О2-фаза с гексагон. решеткой (а = 0,49915, с = 0,28794 нм, пространств. группа Р6/mmm).

Монооксид TiO-кристаллы от золотисто-желтого до коричнево-фиолетового цвета со структурой типа NaCl со статистич. распределением вакансий Ti и О; полиморфные переходы при 1250, 820 и 720 °С, при 940 °С образуется стехиометрич. низкотемпературная моноклинная модификация (DH перехода 3,5 кДж/моль). TiO испаряется конгруэнтно; ур-ние температурной зависимости давления пара: lgp (мм рт.ст.) =11,46-28240/T (1921-1998 К); в воде не раств., раств. в разб. соляной и серной к-тах; при нагр. на воздухе окисляется; получают взаимод. Ti с ТiO2, компонент катализаторов.

Гидроксид титана(II) Ti(OH)2 образуется при действии на р-ры солей Ti(II) водного р-ра NH3 или солей слабых к-т в виде синего, коричневого или черного осадка, к-рый постепенно светлеет из-за разложения на ТiO2 и Н2; сильный восстановитель; легко раств. в к-тах; при нагр. на воздухе окисляется.

Сесквиоксид Ti2O3-кристаллы темно-фиолетового или черного цвета со структурой типа корунда; при 200 °С превращ. в др. гексагон. модификацию; при испарении диссоциирует на TiO и ТiO2; окисляется на воздухе только при очень высоких т-рах; с водой и минер. к-тами не реагирует; раств. при нагр. в конц. H2SO4 с образованием фиолетового р-ра Ti2(SO4)3; сплавляется с KHSO4 с получением титанилсульфатов K2TiO(SO4)2; при спекании или сплавлении с оксидами или карбонатами щелочных, щел.-зем. и др. металлов образует двойные оксиды.

4118-22.jpg

4118-23.jpg

Диаграмма состояния системы титан-кислород (ж- жидкость).

Гидроксид титана(III) Ti(OH)3 образуется при гидролизе солей Ti(III) или титанатов(III) в виде вишнево-красного, коричневого, синего или черного осадка, к-рый постепенно белеет из-за окисления водой, легко окисляется на воздухе, раств. в минер. к-тах.

Оксид Ti3O5, или4118-24.jpg,-голубые или голубовато-черные кристаллы моноклинной сингонии (а = 0,9757 нм, b = = 0,3802 нм, с = 0,9452 нм, b = 93,11°, пространств. группа С2/m); при 175°С превращ. в др. моноклинную модификацию; плотн. 4,29 г/см3;4118-25.jpg — 2460 кДж/моль; испаряется конгруэнтно с диссоциацией на TiO и ТiO2.

В области от Ti1,75 до Ti1,9 существует гомологич. группа фаз TinO2n-1, где n = 4-9 (фазы Магнелли), кристаллизующиеся в триклинной решетке (пространств. группа 4118-26.jpg или 4118-27.jpg ).

Диоксид ТiO2-бесцв. кристаллы, при нагр. желтеет, но обесцвечивается после охлаждения; известен в виде неск. модификаций; кроме рутила, анатаза и брукита, известных в виде минералов, получены две модификации высокого давления: ромбич. IV (а = 0,4531нм, b = 0,5498 нм, с = = 0,4900 нм, пространств. группа Рbсп) при 4-12 ГПа и 400-1500°С, гексагон. V (а = 0,922 нм, с = 0,5685 нм) при давлении выше 25 ГПа. Брукит при всех условиях метастабилен. При нагр. анатаз и брукит необратимо превращ. в рутил соотв. при 400-1000 °С и ~750°С. В основе структур этих модификаций октаэдры ТiO6. Ур-ния температурной зависимости давления пара: для рутила lgp(мм рт. ст.) = 10,97-29180/T(1850-2113 К), для жидкого lgp(мм рт.ст.) = 9,03-25120/T (2113-2540 К); конгруэнтному испарению отвечает состав ТiO1,87.

TiO2 не раств. в воде, разб. минер. к-тах (кроме плавиковой) и разб. р-рах щелочей. С Н2О2 образует ортотитано-вую к-ту Н4ТiO4 (желтого цвета). Медленно раств. в конц. H2SO4, конц. р-рах щелочей, насыщ. р-ре КНCO3. При нагр. с NH3 образует TiN. При сплавлении или спекании с оксидами, карбонатами металлов образуются титанаты и двойные оксиды. Водородом, углеродом, активными металлами (Mg, Ca, Na) TiO2 при нагр. восстанавливается до низших оксидов. С Сl2 при натр. в присут. восстановителей (угля) образует TiCl4.

Получают TiO2 либо прокаливанием гидроксида, образующегося при гидролизе сульфатных р-ров (при сульфатной переработке титановых концентратов), либо сжиганием TiCl4 (при 1200-1700 °С). ТiO2 высокой чистоты можно получить гидролизом титанорг. соединений, Ti(OC4H9) с послед. прокаливанием. Используют TiO2 как пигмент в лакокрасочной пром-сти (титановые белила), в произ-ве бумаги, синтетич. волокон, пластмасс, резиновых изделий, в произ-ве керамич. диэлектриков, белой эмали, термостойкого и оптич. стекла (в т.ч. для волоконной оптики), как компонент обмазки электродов для электросварки и покрытий литейных форм и т. д.

Пыль TiO2 обладает раздражающим действием, может вызвать бронхит, пневмосклероз и др. поражения легких; ПДК в воздухе рабочей зоны 10 мг/м3, в атм. воздухе 0,5 мг/м3, в воде 0,1 мг/л.

Гидратир. диоксид ТiO2·nН2О [гидроксид Ti(IV), оксо-гидрат Ti, оксогидроксид Ti] в зависимости от условий получения может содержать переменные кол-ва связанных с Ti групп ОН, структурную воду, кислотные остатки и адсорбир. катионы. Полученный на холоду свежеосажденный ТiO2·nН2О хорошо раств. в разб. минер. и сильных орг. к-тах, но почти не раств. в р-рах щелочей. Легко пептизируется с образованием устойчивых коллоидных р-ров. При высушивании на воздухе образует объемистый белый порошок плота. 2,6 г/см3, приближающийся цо составу к ф-ле ТiO2·2Н2О (ортотитановая к-та). При натр. и длит. сушке в вакууме постепенно обезвоживается, приближаясь по составу к ф-ле TiO2 · Н2О (метатитановая к-та). Осадки такого состава получаются при осаждении из горячих р-ров, при взаимод. металлич. Ti с HNO3 и т.п. Их плотн. ~ 3,2 г/см3 и выше. Они практически не раств. в разб. к-тах, не способны пептизироваться.

При старении осадки TiО2·nH2О постепенно превращ. в безводный диоксид, удерживающий в связанном состоянии адсорбир. катионы и анионы. Старение ускоряется кипячением суспензии с водой. Структура образующегося при старении TiO2 определяется условиями осаждения. При осаждении аммиаком из солянокислых р-ров при рН < 2 получаются образцы со структурой рутила, при рН 2-5-со структурой анатаза, из щелочной среды-рентгеноаморф-ные. Из сульфатных р-ров продукты со структурой рутила не образуются.

Получают TiО2·nH2О гидролитич. осаждением из сульфатных р-ров или гидролизом TiCl4; промежут. продукт при получении ТiO2, ионообменный материал.


===
Исп. литература для статьи «ТИТАНА ОКСИДЫ»:
Хазин Л. Г., Двуокись титана, 2 изд., Л., 1970; Производство тетра-хлорида и двуокиси титана, L.-А., 1974; Гидратированный оксиды элементов IV и V групп, М., 1986. П. И. Федоров.

Страница «ТИТАНА ОКСИДЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учеников, учителей, студентов и просто химиков