химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

дных лодок, химических реакторов и пр. Цирконий (освобожденный от гафния) и его некоторые сплавы применяются в атомной энергетике в качестве конструкционных материалов, отражающих нейтроны. Масштабы применения гафния более ограничены: он также используется в атомной энергетике, но как поглотитель нейтронов; применяется в электронной технике (катоды телевизионных трубок).

§ 2. СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДГРУППЫ ТИТАНА

Металлические и металлоподобные соединения. Порошки титана, циркония и гафния поглощают водород, кислород и азот. При этом растворенные неметаллы переходят в атомное состояние и принимают участие в образовании химических связей. Наряду с сильно делокали-зованной возникает локализованная связь. Благодаря этому система приобретает повышенную твердость и хрупкость. Способность Ti, Zr и Hf поглощать газы используется для получения глубокого вакуума, удаления газов из сплавов и т.д.

Гидриды Ti, Zr и Hf — хрупкие металлоподобные порошки серого или черного цвета. Их идеализированный состав отвечает формуле ЭН2, они являются промежуточными между твердыми растворами и солеподобными (ионными) гидридами типа СаН2.

Разложение гидридов титана, циркония и гафния используется для получения металлов в порошкообразном состоянии и для нанесения металлов на поверхность соответствующих изделий.

Последовательные стадии окисления титана кислородом можно выразить схемой:

Ti + 02 -+ Ti-O -? Ti30 -? Ti20 -? TiO -+ Ti203 -+ Ti02 твердый раствор

По мере увеличения содержания кислорода доля металлической связи падает, а ковалентной — увеличивается. Ti30 и Ti20 — типичные металлические, а ТЮ2 — преимущественно ковалентное соединение (АЕ = 3,06 эВ).

579

Карбиды и нитриды элементов подгруппы титана образуются непосредственным взаимодействием простых веществ при высокой температуре. Соединения 3N и ЭС (переменного состава) — кристаллические вещества, очень твердые, тугоплавкие (3000—1000 °С), хорошо проводят электрический ток и химически инертны. Аналогичными свойствами обладают с и л и ц и -д ы 3Si2, б о р и д ы ЭВ, ЭВ2. Все они, конечно, обладают переменным составом. Соединения TiC, TiN, TiO, ZrN, ZrC, HfC имеют структуру типа NaCl и друг с другом образуют твердые растворы.

Ценные физико-химические свойства металлоподобных соединений элементов подгруппы титана определяют их большое значение для техники. Например, сплав состава 20% HfC и 80% ТаС — один из самых тугоплавких (т. пл. 4200 'С).

Ni dss?

10

d 7s2 13

Характер взаимодействия титана и его аналогов с металлами зависит от положения последних в периодической системе. Так, с близкими к нему по свойствам хромом и ванадием титан образует непрерывный ряд твердых растворов замещения:

Ti V Сг Mn Fe Со

Валентные электроны d 2s2 d^s2 d5*1

Растворимость в Ti,

% (мол. доли) - 100 100

28 20

В ряду Mn—Fe—Co—Ni возможность образования твердых растворов с титаном уменьшается и, наоборот, усиливается склонность к образованию интерметаллических соединений.

Так, при сплавлении титан весьма энергично взаимодействует с железом, образуя Fe3Ti и FeTi. Аналогично ведут себя Со, Ni, Си и Zn, образующие с титаном соединения типа M3Ti и MTi.

Введение титана и циркония в сплавы придает им ценные физико-химические свойства. Так, добавка к стали 0,1% Ti придает ей твердость и эластичность. Подобные стали используются для изготовления рельсов, вагонных осей, колес и пр. Стали с добавкой циркония отличаются повышенной твердостью и вязкостью и применяются для изготовления бронебойных плит и щитов.

Соединения Ti (IV), Zr (IV), Hf (IV). Для титана и его аналогов известны тетрагалогениды ЭНа14, диоксиды Э02, дисульфиды 3S2, дисульфаты 3(S04)2 и т.п. Кроме того, известны многочисленные производные анионных комплексов Э (IV) — титанаты, цирконаты и гафнаты: 580

3S2

ЭНа14

9(S04)2

P(so4)3p-

Для титана (IV) наиболее характерно координационное число 6 и реже 4. Цирконий (IV) и гафний (IV), кроме того, проявляют координационные числа 7 и 8.

В одной из модификаций ТЮ2 — рутиле — координационное число титана равно 6 (см. рис. 69, Б); в кристаллах Zr02 и НЮ2 координационные числа Zr и Hf достигают 7 и 8 (рис. 227, а).

Диоксиды Э02 — тугоплавкие белые вещества с высокими энтальпиями и энергиями Гиббса образования:

Ti02 ZrC-2 НЮ2

Т. пл., 'С 1870 2850 2900

Дй^98, кДж/моль -944 -1100 -1118

&G°2U, кДж/моль -889 -1043 -1061

Химически они довольно инертны. В кислотах и щелочах не растворяются. Лишь при длительном нагревании Э02 медленно взаимодействуют с кислотами, а при сплавлении — со щелочами.

Из диоксидов наиболее широкое применение находит ТЮ2. Вследствие химической инертности он используется в качестве наполнителя в производстве пластмасс, красок, резины, а Zr02 — для изготовления огнеупорных тиглей и плит. Разработана технология получения

крупных прозрачных кристал- D . „

„ _ Рис. 227. Взаимное расположение ато-

лов ZrC2 с прим

страница 180
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия" (5.36Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
павлова 2 коттеджный поселок
заказ предупреждающих табличек
нож-лопатка для торта купить
купить билет в театр владимира назарова официальный сайт

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.04.2017)