Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
view.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.32 Mб
Скачать

5.3.4. Соединения с другими элементами

 

        Карбиды и нитриды элементов подгруппы титана ЭN и ЭС (переменного    состава) – кристаллические вещества, очень твердые, тугоплавкие (3000 – 40000С), хорошо проводят электрический ток, химически инертны. Аналогичными свойствами обладают силициды ЭSi2, бориды ЭВ, ЭВ2 также переменного состава.

        Нитриды ЭN можно получать не только прямым синтезом, но и высокотемпературным взаимодействием карбидов ЭС с азотом и водородом, а также взаимодействием оксидов ЭО2 с углем и азотом. Нитрид титана лишь при сильном  нагревании реагирует с водяным паром и щелочами:

2TiN + 4H2O = 2TiO2 + 2NH3 + H2

2TiN + 4KOH + 2H2O = 2K2TiO3 + 2NH3 + H2

        Карбиды ЭС получают высокотемпературным синтезом и взаимодействием ЭО2 с углеродом. При высокой температуре карбиды реакционноспособны,        например:

2TiC + N2 + H2   =    2TiN + C2H2

        Известен сульфид TiS, образующийся при восстановлении TiS2 и Ti2S3 водородом, а также при восстановлении TiCl4 сероводородом.

 

5.4. Гидроксиды, кислоты и их производные

 

        Гилроксиды Э (IV) – белые студенистые осадки переменного состава ЭО2∙хН2О. Они образуются при гидролизе тетрагалогенидов или при обработке их растворами щелочей. Гидроксид титана (IV) растворим в концентрированных   щелочах; гидроксиды циркония (IV) и графния (IV) со щелочами практически не взаимодействуют.

        Вследствие амфотерности гидратированные диоксиды ЭО2∙хН2О иногда     записывают в виде кислот, например:

        при х = 2  ―  H4TiO4  − ортотитановая  кислота,

                                               соли – ортотитанаты;

        при х = 1  ― H2TiO3 – метатитановая  кислота,

                                              соли – титанаты.

α- кислоты растворяются в минеральных кислотах; β- кислоты химически более инертны и растворяются только в HF и при нагревании в концентрированной H2SO4. При длительном хранении H4TiO4 переходит в H2TiO3. При сплавлении со щелочами H2TiO2 образует в зависимости от количества щелочи орто- , мета -  или полититанаты.

        При взаимодействии оксидов или гидроксидов элементов группы IV B с    кислотами образуются не средние соли, а соответствующие оксо – и гидроксопроизводные, например:

Ti (OH)4 + 2HCl = TiOCl2 + 3H2O

TiO2 + H2SO4 = TiOSO4 + H2O

        Соединения простого состава получают лишь в неводных растворах. Так, Ti(SO4)2 образуется при взаимодействии TiCl4 и SO3 в жидком хлориде сульфурила SO2Cl2 или сплавлением TiO2 с дисульфатом:

TiCl4 + 4SO3 = Ti(SO4)2 + 2SO2Cl2

TiO2 + 2K2S2O7 = Ti (SO4)2 + 2K2SO4

 

 

        Для всех рассматриваемых элементов очень характерно комплексообразование с галогенводородными кислотами и, особенно, с их солями. Наиболее характерны комплексы общей формулы Ме2[ЭГ6], где Ме – одновалентный металл. Они хорошо кристаллизируются и гораздо менее подвергаются гидролизу, чем исходные галогениды.

ЭF4 + 2KF = K2[ЭF6]

ЭO2 + 6HF = H2[ЭF6] + 2H2O

        Производные других анионных комплексов Э(IV)  обычно образуются при сплавлении соответствующих соединений, например:

ЭCl4 + 2KCl = K2ЭCl6

ЭO2 + 2KOH = K2ЭO3 + H2O

TiO2 + CaCO3 = CaTiO3 + CO2

        Состав оксотитанатов (IV), оксоцирконатов (IV) и оксогафнатов (IV) весьма разнообразен. Простейшие из них отвечают формулам МеЭО3 (Ме – одновалентный металл), Ме2ЭО4 (Ме – двухвалентный металл). Большинство оксосолей представляют  собой смешанные оксиды. В воде они не растворяются, а производные щелочных металлов гидролизуются.

        Степень окисления +3 отчетливо проявляется лишь у титана. Производные Тi(III) получают восстановлением соединений Тi(IV), например:

2TiCl4 + H2 = 2TiCl3 + 2HCl

        Производные Тi(III) – восстановители. Они легко окисляются кислородом воздуха, диоксидом серы:

4TiCl3 + О2 + 2Н2О = 4TiОCl2 + 4HCl

4TiCl3 + 4HCl + SО2 + 6Н2О = 4 [Ti(H2О)2Cl] + S

        На рис. 15 показана взаимосвязь между основными типами соединений на примере титана.

 

  

 

Рис. 15. Химические свойства титана и его соединений

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]