- •Тема 22. Элементы ivб группы: титан, цирконий, гафний.
- •Пертанфторо-титанат калия образуется в виде труднорастворимого осадка при смешении водных растворов фторидов калия и титана
- •Сухой способ получения этого соединения заключается в восстановлении гекса —титаната калия в токе водорода при 770° с
- •Получение:
- •Физические свойства:
- •Химические свойства:
Пертанфторо-титанат калия образуется в виде труднорастворимого осадка при смешении водных растворов фторидов калия и титана
2KF+TiF3=K2TiF5
Сухой способ получения этого соединения заключается в восстановлении гекса —титаната калия в токе водорода при 770° с
2K32[TiF6]+H2 = 2K2TiF5+2HF
При возгонке пентафторо (3)-титаната калия в глубоком вакууме при 840°С происходит диспропорционирование его на гексафторотитан и тетрафторотитанат калия:
2K2 [TiF5]=K3[TiF6]+K[TiF4]
Гексафторо-(3)титанат калия представляет собой кристаллы фиолетового цвета; плотность его 2,83 г/см³.Он медленно растворяется в воде и окисляется во влажном воздухе с образованием гексафторо-(4)титаната калия:
2K3[TiF6]+1/2O2+H2O=2K2 [TiF6]+2KOH
Пентафтори-(3)титанат амония образуется в виде труднорастворимого осадка при смешении водных растворов фторидов аммония и титана(3):
2NH4F+TiF3=(NH4) 2 [TiF5]
Гексафторо-(3)титанат аммония образуется при обработке раствором фторида аммония пентафторотитанатов аммония или калия:
(NH4) 2 [TiF5]+NH4F=(NH4) 3[TiF6]
K2 [TiF5] +3NH4F=(NH4) 3[TiF6]+2KF
Гексафторо-(3)титанат аммония — красно-фиолетовые кристаллы, которые имеют форму правильных октаэдров; нерастворим в воде.
Пентасульфато-(3)трититанаты образуются при нагревании смеси растворов 1 моля гидросульфата титана (3) и 2,5 моль сульфата щелочного металла. Из этого ряда солей известны: пентасульфатотрититанат натрия — Na[Ti3(SO4) 5]ּH2O, пентасульфататрититанат калия - K[Ti3(SO4)5]ּH2O, пентасульфатотрититанат рубидия- Rb[Ti3 (SO4) 5]ּ12H2O.
Все эти соли — голубые кристаллические вещества, труднорастворимые в воде и серной кислоте и легкорастворимые в соляной кислоте. При кипячении пентасульфататотританатов с конц. Серной кислотой образуется сульфат (3) и сульфат соответствующего щелочного металла.
Известен также пентасульфатотрититанат амония-
NH4[Ti3 (SO4) 5]ּ9H2O.
Титановые квасцы получаются путем кристаллизации миз смеси не очень кислых растворов сульфата титана (3) и сульфата щелочного металла. Из титановых квасцов известны :
KTi(SO4) 2 ּ12H2O — Вишневые кристаллы, рубидиевые RbTi(SO4) 2 ּ12H2O —красные кристаллы, цезиевые CsTi(SO4) 2 ּ12H2O-светло-фиолетовые кристаллы.
ОКСИД ТИТАНА (IV), СВОЙСТВА.
Диоксид титана ТiO2 — белое тугоплавкое вещество, нерастворимое в воде и разбавленных кислотах. Это—амфотерный оксид, но как основные, так и кислотные свойства выражены у него слабо.
Применяется ТiO2 при изготовлении тугоплавких стекол, глазури, эмали, жароупорной лабораторной посуды, а также для приготовления белой масляной краски, обладающей высокой кроющей способностью {титановые белила).
Медленно растворяется в концентрированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:
TiO2 + 2H2SO4 → Ti(SO4)2 + 2H2O
В концентрированных растворах щелочей или при сплавлении с ними образуются титанаты — соли титановой кислоты (амфотерного гидроксида титана TiO(OH)2)
TiO2 + 2NaOH → Na2TiO3 + H2O
То же происходит и в концентрированных растворах карбонатов или гидрокарбонатов:
TiO2 + K2CO3 → K2TiO3 + CO2↑ TiO2 + 2KHCO3 → K2TiO3 + 2CO2↑ + H2O
C перекисью водорода даёт ортотитановую кислоту:
TiO2 + 2H2O2 → H4TiO4 + О2↑
При нагревании с аммиаком даёт нитрид титана:
2TiO2 + 4NH3 →(t) 4TiN + 6H2O + O2↑
При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами образуются титанаты и двойные оксиды:
TiO2 + BaO → BaO·TiO2
TiO2 + BaCO3 → BaO·TiO2 + CO2↑
TiO2 + Ba(OH)2 → BaO·TiO2 + H2O
СОЕДИНЕНИЯ ТИТАНА В НИЗШИХ СТЕПЕНЯХ ОКИСЛЕНИЯ.
В низшей степени окисления титан образует соединения, характеризующиеся преимущественно межатомной связью ионного характера. Титан в двух- и трехвалентном состоянии отличается высокой восстановительной способностью. В последние годы ведутся работы по изысканию способов получения и стабилизации соединений титана(II) и титана(III).
Гидроксид титана(II) — неорганическое соединение гидроокись металла титана с формулой Ti(OH)2, чёрный порошок, не растворимый в воде. Гидроксид титана(III) — неорганическое соединение, гидроокись металла титана с формулой Ti(OH)3, коричнево-фиолетовый осадок, не растворимый в воде. Оксид титана(III) — бинарное неорганическое соединение металла титана и кислорода с формулой Ti2O3, тёмно-фиолетовые кристаллы, не растворимые в воде. Оксид титана(II) — бинарное неорганическое соединение металла титана и кислорода с формулой TiO, кристаллы от золотисто-жёлтого до коричнево-фиолетового цвета, не растворимые в воде.
СВОЙСТВА СОЛЕЙ ТИТАНА (III).
Многие соли титана и его аналогов являются производными именно этих радикалов, а не Э4+. Таковы (TiO)SO4·2H2O, ЭОСl2·8H2O (где Э — Zr или Hf) и др. Дальнейший их гидролиз (особенно производных титана) идёт в меньшей, но всё же сильной степени.
Сульфат четырёхвалентного титана Ti(SO4)2 образуется при взаимодействии ТiCl4 c SO3 и SO2Cl2. Он представляет собой бесцветное, чрезвычайно гигроскопичное вещество. Его термическое разложение (в атмосфере сухого аргона) идёт с отщеплением SO3 и образованием ТiOSO4 (выше 150) или ТiO2 (выше 430 °С). В водной среде может быть получен только сульфат титанила — ТiOSO4·2H2O.
Нитрат четырёхвалентного титана был получен при -80 °С по реакции:
TiCl4 + 4 ClNO3 = 4 Cl2 + Ti(NO3)4.
Он представляет собой бесцветное кристаллическое вещество (т. пл. 58 °С), в вакууме при 40 °С возгоняющееся. На воздухе нитрат титана разлагается с образованием белого оксонитрата ТiO(NO3)2, который при нагревании переходит в ТiO2. Оба соединения очень гигроскопичны и гидролитически разлагаются водой.
ГИДРОКСИД ТИТАНА (III).
