ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.04.2021
Просмотров: 1515
Скачиваний: 2
66
Соединения
с
другими
неметаллами
Гидриды
Ti, Zr, Hf –
хрупкие
металлоподобные
порошки
переменного
состава
(
в
пределе
ЭН
2
),
имеют
структурный
тип
С
aF
2
.
Синтезируют
ЭН
2
взаимодействием
металлов
с
водородом
.
Сульфиды
Э
S
2
синтезируют
взаимодействием
простых
веществ
при
нагревании
. TiS
2
обладает
металлической
проводимостью
, ZrS
2
–
полупро
-
водник
, HfS
2
–
диэлектрик
.
Кристаллические
карбиды
и
нитриды
(
структурный
тип
NaCl) –
очень
твердые
и
тугоплавкие
вещества
(
Т
пл
нитридов
3200–2630
о
С
,
карбидов
3250–3890
о
С
).
Нитриды
Э
N
химически
инертны
.
Титан
образует
фосфиды
TiP, TiP
2
, ZrP, ZrP
2
.
Соли
кислородсодержащих
кислот
В
силу
амфотерности
свежеосажденные
гидроксиды
ЭО
2
·
х
Н
2
О
рас
-
творяются
в
кислотах
и
расплавленных
щелочах
с
образованием
солей
.
Взаимодействие
с
кислотами
приводит
к
образованию
гидролизованных
ка
-
тионных
форм
.
Вследствие
высокого
заряда
и
малого
радиуса
ионы
Ti
4+
не
способны
существовать
в
водном
растворе
даже
в
среде
конц
. H
2
SO
4
.
По
-
этому
при
взаимодействии
ЭО
2
·
х
Н
2
О
с
кислотами
образуются
оксо
-
и
гид
-
роксопроизводные
:
ЭО
X
2
(X = Cl
–
, Br
–
, I
–
, NO
3
–
, H
2
PO
4
–
),
Э
OSO
4
или
их
кри
-
сталлогидраты
.
Так
,
при
нагревании
TiO
2
с
концентрированной
H
2
SO
4
обра
-
зуется
не
средний
сульфат
Ti(SO
4
)
2
,
а
гидролизованная
форма
–
сульфат
ти
-
танила
TiOSO
4
.
В
гидрате
TiOSO
4
· H
2
O (
рис
. 41)
к
.
ч
.
титана
равно
6,
титан
находится
в
октаэдрическом
окружении
мостиковых
атомов
кислорода
,
анионов
SO
4
2–
и
молекул
воды
,
причем
3
атома
Ti
связаны
с
одним
и
тем
же
сульфат
-
ионом
.
Рис
. 40.
Строение
гидрата
TiOSO
4
·H
2
O
[2]
При
растворении
его
в
воде
происходит
разрыв
связи
Ti – O – Ti
с
об
-
разованием
циклических
три
-
и
тетрамеров
:
67
а
также
некоторого
числа
димеров
и
ионов
титанила
TiO
2+
,
возникающих
при
их
диссоциации
:
Негидролизованный
безводный
сульфат
титана
(IV)
можно
получить
только
в
отсутствие
воды
:
TiCl
4
+ 6S
О
3
= Ti(SO
4
)
2
+ 2S
2
O
5
Cl
2
TiO
2
+ 2K
2
S
2
О
7
= 2K
2
SO
4
+ Ti(SO
4
)
2
Ti
О
2
+ 2K
2
S
2
O
7
o
t C,
сплавление
⎯⎯⎯⎯⎯⎯
→
K
2
[Ti(SO
4
)
3
] + K
2
SO
4
Устойчивость
[Ti(SO
4
)
3
]
2–
повышена
за
счет
комплексообразования
.
Ti(SO
4
)
3
получают
катодным
восстановлением
.
Образует
двойные
соли
типа
квасцов
,
например
Rb
2
SO
4
· Ti
2
(SO
4
)
3
· 24H
2
O.
Сульфат
циркония
Zr(SO
4
)
2
· 4H
2
O.
На
аноде
:
Zr(SO
4
)
2
· 4H
2
O
→
H
2
+
[ZrO(SO
4
)
2
]
2–
· 3H
2
O
Негидролизованные
кристаллогидраты
сульфатов
Э
(SO
4
)
2
· 4H
2
O
можно
выделить
только
из
сильнокислых
водных
растворов
(
более
чем
6
н
.
Н
2
SO
4
).
При
растворении
в
воде
они
превращаются
в
соли
цирконила
и
гафнила
–
основные
соли
Э
OSO
4
·
m
H
2
O
или
Э
(O
Н
)
2
SO
4
· (
m-
1
)
H
2
O.
Перхлораты
и
фосфаты
элементов
4-
й
группы
,
так
же
как
и
сульфаты
и
нитраты
,
гидролизуются
сильнее
всего
в
случае
титана
(IV).
Для
Zr
и
Hf
68
характерны
пирофосфаты
ЭР
2
О
7
от
Н
4
Р
2
О
7
и
силикаты
: ZrSiO
4
от
Н
4
SiO
4
.
Титанаты
,
цирконаты
и
гафнаты
получают
сплавлением
:
2KOH + 2ZrO
2
o
1050 C
⎯⎯⎯→
K
2
Zr
2
O
5
+ H
2
O
В
концентрированных
растворах
щелочей
существуют
K
2
[Ti(OH)
6
],
K
2
[Hf(OH)
6
].
Применение
Ввиду
необыкновенной
коррозионной
стойкости
титан
и
его
сплавы
используются
в
производстве
газотурбинных
двигателей
,
в
самолетострое
-
нии
(
как
для
двигателей
,
так
и
для
корпусов
летательных
аппаратов
).
Кроме
того
,
титан
используется
для
производства
морского
оборудования
.
Цирко
-
ний
также
отличает
высокая
коррозионная
стойкость
,
он
используется
для
легирования
сталей
.
При
добавлении
к
ниобию
цирконий
образует
сверх
-
проводящий
сплав
,
сохраняющий
сверхпроводимость
в
сильных
магнитных
полях
.
Металлический
цирконий
используется
в
качестве
плакировки
топ
-
ливных
стержней
из
UO
2
в
водоохлаждаемых
ядерных
реакторах
.
Легиро
-
вание
оловом
(
около
1,5 %)
повышает
коррозионную
стойкость
и
устойчи
-
вость
к
облучению
(
сохраняет
механическую
прочность
).
Всё
это
,
а
также
незначительное
поглощение
«
тепловых
»
нейтронов
,
делает
цирконий
иде
-
альным
материалом
для
данной
цели
.
Гафний
напротив
является
мощным
поглотителем
тепловых
нейтронов
,
поэтому
используется
в
качестве
управ
-
ляющих
стержней
в
реакторах
на
атомных
подводных
лодках
.
TiO
2
явлется
отличным
красителем
(
титановые
белила
). ZrO
2
–
кера
-
мика
для
изготовления
тиглей
,
огнеупоров
.
Монокристаллы
диоксида
цир
-
кония
используются
в
качестве
источника
лазерного
излучения
,
имитатора
бриллиантов
(
фианиты
).
Титанат
бария
–
сегнето
-
и
пьезоэлектрик
.
Гидрид
титана
–
эффективный
катализатор
реакций
гидрирования
некоторых
орга
-
нических
соединений
.
Нитриды
и
карбиды
ЭС
и
Э
N
используются
в
качест
-
ве
шлифовального
материала
и
для
изготовления
термостойких
конструк
-
ций
. TiN
образует
окрытия
,
заменяющие
золото
.
Сплав
20 % HfC
и
80 %
TaC
является
одним
из
самых
тугоплавких
.
69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное
издание
ни
в
коем
случае
не
претендует
на
полноту
изложе
-
ния
накопленного
к
настоящему
времени
современной
неорганической
хи
-
мией
материала
,
т
.
к
.
современная
химия
элементов
включает
огромный
объём
знаний
.
В
пособии
,
построенном
на
основе
мультимедийного
курса
лекций
по
дисциплине
«
Неорганическая
химия
»,
отражены
основные
ас
-
пекты
,
касающиеся
химии
элементов
III
и
IV
групп
Периодической
систе
-
мы
.
И
оно
,
несомненно
,
окажет
помощь
студентам
-
первокурсникам
при
изучении
химии
элементов
,
при
подготовке
к
семинарским
занятиям
и
эк
-
заменам
.
70
Литература
1.
Неорганическая
химия
.
Химия
элементов
:
учеб
.
в
2
т
. /
Ю
.
Д
.
Треть
-
яков
,
Л
.
И
.
Мартыненко
,
А
.
Н
.
Григорьев
,
А
.
Ю
.
Цивадзе
. – 2-
е
изд
.,
перераб
.
и
доп
. –
М
. :
Изд
-
во
МГУ
;
Академкнига
, 2007. –
Т
. 1. – 538
с
. ;
Т
. 2. – 670
с
.
2.
Неорганическая
химия
:
в
3
т
. :
учебник
для
студ
.
вузов
,
обуч
.
по
на
-
правлению
510500 – «
Химия
»
и
специальности
011000 – «
Химия
» /
под
ред
.
Ю
.
Д
.
Третьякова
. —
М
. : Academia, 2004. –
Т
. 2. – 365
с
.;
Т
. 3.,
кн
. 1. – 348
с
.;
Т
. 3.,
кн
. 2. – 399
с
.
3.
Угай
Я
.
А
.
Неорганическая
химия
:
учеб
.
для
хим
.
спец
.
вузов
/
Я
.
А
.
Угай
. –
М
. :
Высш
.
шк
., 1989. – 463
с
.
4.
Угай
Я
.
А
.
Общая
и
неорганическая
химия
:
учеб
.
для
студ
.
вузов
,
обуч
.
по
направлению
и
специальности
«
Химия
» /
Я
.
А
.
Угай
. –
Изд
. 5-
е
,
стер
. –
М
. :
Высш
.
шк
., 2007. – 526
с
.
5.
Шрайвер
Д
.
Неорганическая
химия
:
в
2
т
. /
Д
.
Шрайвер
,
П
.
Эткинс
. –
М
. :
Мир
, 2004. – (
Лучший
зарубежный
учебник
). –
Т
. 1. – 679
с
.;
Т
. 2. – 486
с
.
6.
Гринвуд
Н
.
Химия
элементов
:
в
2
т
. : [
учеб
.
для
вузов
] /
Н
.
Гринвуд
,
А
.
Эрншо
. –
М
. :
БИНОМ
.
Лаб
.
знаний
, 2008. – (
Лучший
зарубежный
учеб
-
ник
). –
Т
. 1. – 607
с
.;
Т
. 2. – 670
с
.
7.
Льюис
М
.
Химия
в
диаграммах
/
М
.
Льюис
;
пер
.
с
англ
.
С
.
П
.
Тор
-
шина
. –
М
. :
АСТ
;
Астрель
, 2004 – 159
с
. – (
Оксфордские
учебные
пособия
).
8.
Лидин
Р
.
А
.
Химические
свойства
неорганических
веществ
:
учеб
.
пособие
для
вузов
. /
Р
.
А
.
Лидин
,
В
.
А
.
Молочко
,
Л
.
Л
.
Андреева
;
под
ред
.
Р
.
А
.
Лидина
. – 4-
е
изд
.,
стер
. –
М
. :
КолосС
, 2003. – 480
с
.