Химия - Оксид титана(IV) - Нахождение в природе

02 июля 2011


Оглавление:
1. Оксид титана(IV)
2. Нахождение в природе
3. Добыча и производство
4. Применение
5. Цены и рынок

В чистом виде в природе встречается в виде минералов рутила, анатаза и брукита, причём основную часть составляет рутил.

Третье в мире по запасам рутила месторождение находится в Рассказовском районе Тамбовской области. Крупные месторождения находятся также в Чили, канадской провинции Квебек, Сьерра-Леоне.

Свойства

Физические, термодинамическе свойства

Чистый диоксид титана — бесцветные кристаллы. Для технических целей применяется в раздробленном состоянии, представляя собой белый порошок. Не растворяется в воде и разбавленных минеральных кислотах.

• Температура плавления для рутила — 1870 °C
• Температура кипения для рутила — 2500 °C.
• Плотность при 20 °C:

для рутила 4,235 г/см³

для анатаза 4,05 г/см³

для брукита 4,1 г/см³

• Температура разложения для рутила 2900 °C

Температура плавления, кипения и разложения для других модификаций не указана, так как они переходят в рутильную форму при нагревании.

Средняя изобарная теплоёмкость C_p)

Модификация	Интервал температуры, K
	298—500	298—600	298—700	298—800	298—900	298—1000
рутил	60,71	62,39	63,76	64,92	65,95	66,89
анатаз	63,21	65,18	66,59	67,64	68,47	69,12

Термодинамические свойства

Модификация	ΔH°f, 298, кДж/моль	S°298, Дж/моль/K	ΔG°f, 298, кДж/моль	C°p, 298, Дж/моль/K	ΔHпл., кДж/моль
рутил	-944,75	50,33	-889,49	55,04	67
анатаз	-933,03	49,92	-877,65	55,21	58

Вследствие более плотной упаковки ионов в кристалле рутила увеличивается их взаимное притяжение, снижается фотохимическая активность, увеличиваются твёрдость, показатель преломления, диэлектрическая постоянная.

Химические свойства

Диоксид титана амфотерен, то есть проявляет как основные, так и кислотные свойства.

Медленно растворяется в концентрированной серной кислоте, образуя соответствующие соли четырёхвалентного титана:

TiO₂ + 2H₂SO₄ → Ti₂ + 2H₂O

В концентрированных растворах щелочей или при сплавлении с ними образуются титанаты — соли титановой кислоты₂)

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 → 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 + Ba₂ → BaO·TiO₂ + H₂O

При нагревании восстанавливается углеродом и активными металлами до низших оксидов.

При нагревании с хлором в присутствии восстановителей образует тетрахлорид титана.

Нагревание до 2200 °C приводит сначала к отщеплению кислорода с образованием синего Ti₃O₅, а затем и тёмно-фиолетового Ti₂O₃.

Гидратированный диоксид TiO₂·nH₂O в зависимости от условий получения может содержать переменные количества связанных с Ti групп ОН, структурную воду, кислотные остатки и адсорбированные катионы. Полученный на холоде свежеосажденный TiO₂·nH₂O хорошо растворяется в разбавленных минеральных и сильных органических кислотах, но почти не растворяется в растворах щелочей. Легко пептизируется с образованием устойчивых коллоидных растворов. При высушивании на воздухе образует объёмистый белый порошок плотностью 2,6 г/см³, приближающийся по составу к формуле TiO₂·2H₂O. При нагревании и длительной сушке в вакууме постепенно обезвоживается, приближаясь по составу к формуле TiO₂·H₂O. Осадки такого состава получаются при осаждении из горячих растворов, при взаимодействии металлического титана с HNO₃ и т. п. Их плотность ~ 3,2 г/см³ и выше. Они практически не растворяются в разбавленных кислотах, не способны пептизироваться.

При старении осадки TiO₂·nH₂O постепенно превращается в безводный диоксид, удерживающий в связанном состоянии адсорбированные катионы и анионы. Старение ускоряется кипячением суспензии с водой. Структура образующегося при старении TiO₂ определяется условиями осаждения. При осаждении аммиаком из солянокислых растворов при рН < 2 получаются образцы со структурой рутила, при рН 2—5 — со структурой анатаза, из щелочной среды — рентгеноаморфные. Из сульфатных растворов продукты со структурой рутила не образуются.

Токсические свойства, физиологическое действие, опасные свойства

TLV: как TWA 10 мг/м³ A4.

ПДК в воздухе рабочей зоны — 10 мг/м³

ООН — 2546

Просмотров: 6877

<<< Оксид железа(III)