» » Окислы титана и циркония
06.02.2017

Титан образует ряд окислов. Из них наиболее изучены TiO2, Ti2O3 и TiO. Кроме того, известны окислы промежуточного состава, например Ti3O5 и ряд других. Они представляют собой титанаты (или титаниты) титана, т. е. содержат атомы титана различной валентности. Высший окисел амфотерен, окислы низших валентностей имеют основной характер. Некоторые свойства окислов титана приведены в табл. 50.
Двуокись титана TiO2 является основным продуктом переработки титанового сырья. Она представляет собой порошок белого цвета. В природе встречается в виде трех минералов — рутила, анатаза и брукита, представляющих собой модификации двуокиси титана.
Искусственно получены только рутил и анатаз, причем для последнего известны α- и β-модификации. Брукит, кристаллизующийся в ромбической системе, при нагревании выше 650° необратимо переходит в рутил. Это сопровождается уменьшением объема примерно на 2%.
Анатаз (β-модификация) получается при нагревании при температуре не выше 400° гидроокиси титана. При 642° β-анатаз обратимо переходит в α-модификацию.
Последняя при 915° необратимо переходит в рутил.
Таким образом, рутил является наиболее устойчивой модификацией двуокиси титана.
Окислы титана и циркония

Двуокись титана практически не растворима в воде и разбавленных кислотах. Она растворяется в концентрированной серной, соляной и азотной кислотах при нагревании и в плавиковой кислоте.
Окись титана Ti2O3 — порошок темнофиолетового цвета получается при восстановлении ТiO2 водородом при температуре 1200—1400°.
3акись титана TiO — вещество золотисто-желтого цвета с металлическим блеском. Закись получается при прокаливании в вакууме при температуре 1550° смеси порошка металлического титана с двуокисью титана, а также при восстановлении TiO2 магнием, алюминием или углеродом.
Исследование системы титан — кислород показало, что кристаллическая решетка кубического типа, свойственная закиси титана, сохраняется в области составов от TiO0,69 до TiO1,33.
Закись обладает электропроводностью, свойственной металлам, и образует непрерывные ряды твердых растворов с карбидом и нитридом титана.
Цирконий, подобно титану, также образует ряд окислов. Изучен и имеет практическое значение лишь высший окисел ZrO2.
Двуокись циркония. Высший окисел циркония ZrO2 получается при прокаливании гидроокиси циркония или некоторых солей циркония — сульфатов, хлоридов, нитратов. Чистая двуокись белого цвета. Прокаленная ZrO2 практически не растворима в солярой, азотной и разбавленной серной кислоте. Двуокись растворяется в плавиковой кислоте и концентрированной серной кислоте при нагревании.
Двуокись циркония — весьма прочный и тугоплавкий окисел. Теплота образования ZrO2 258,1 ккал/моль, температура плавления 2700—2900° (по определениям различных авторов). ZrO2 имеет несколько кристаллических модификаций. До 1000—1100° устойчива моноклинная форма, в интервале 1100—1900° тетрагональная, выше 1900° — тригональная.
Двуокись циркония обладает амфотерными свойствами. При сплавлении ZrO2 с щелочами образуются соли циркониевой кислоты — цирконаты, при растворении двуокиси в кислотах получаются соли соответствующих кислот: сульфаты, хлориды, нитраты. В водных растворах эти соли подвергаются гидролизу с образованием солей цирконила.