№ | Слайд | Текст |
1 |
 |
Химия элементов IV группы ДПВПС(побочная подгруппа КПВПС) |
2 |
 |
Ti, Zr, Hf, Rf (Th)Радиоактивные изотопы, Звара – отделение Rf от Ac Ti, Zr, Hf с большим периодом полураспада от 1015 до 1017 лет |
3 |
 |
|
4 |
 |
Природа сходства Zr и Hf (лантанидное сжатие) Устойчивость высшихстепеней окисления Ti Zr Hf TiO, Ti2O3, TiO2, но только ZrO2, HfO2 TiF2, TiF3, TiF4, но только ZrF4, HfF4 Координационные числа у Ti (6, реже 4), у Zr и Hf (6, 7, 8, 9). |
5 |
 |
|
6 |
 |
Природные формы, получениеTi (0.6 %), 10-й элемент по распространенности (7-ой среди металлов) fetio3 – ильменит tio2 – рутил, анатаз, брукит catio3 – перовскит |
7 |
 |
Природные формы, получениеZr (0.02%), 21-й элемент по распространенности zrsio4 – циркон zro2 – бадделит |
8 |
 |
Природные формы, получениеHf (4·10-4 %, сопутствует zr), 52-й элемент по распространенности th (2·10-3 %), 232th имеет период полураспада ~ 14 млрд лет |
9 |
 |
TiO2 + 2C + 2Cl2 TiCl4 + 2CO Дистилляция TiCl4 (283?C) – FeCl3 (317 ?C) TiCl4 + 2Mg 900? 2MgCl2 + Ti (тоже Zr и Hf) K2[ZrF6] + 4Na ? 4NaF + 2KF + Zr (тоже Hf) MI4 1000?C 400 ?C M + 2I2 (очень чистый) ХТР. |
10 |
 |
Производство 105/т Запасы 5· 108/тChen (Nature) TiO2 + 2Ca2+ + 4e- ? Ti + 2CaO 4Cl- - 4e- ? 2Cl2 - + Графит, анод Расплав CaCl2 C или ti тигель (катод) TiO2 |
11 |
 |
Ti открыт в рутиле 200 лет назад Клапротом Zr открыт более 150 летназад в цирконе Hf – открыт 75 лет назад, X-ray спектры Zr – малое сечение захвата нейтронов ТВЭЛы, контейнеры для U Hf – большое сечение захвата нейтронов. |
12 |
 |
Механические свойства Ti чистого и загрязненного (Ti – роза и лопата)Удельный вес Ti ? Zr ? Hf 4.5 г/см3 6.5 г/см3 13.2 г/см3 Коррозийная стойкость, немагнитность E (Э4+/Э), В -1.17 -1.53 -1.70 ? Ti 882 ?С ? Ti ( тоже для Zr и Hf) ГПУ ОЦК. |
13 |
 |
Ti легкий конструкционный материал ( в 3-5 раз прочнее al и mg)ферротитан ( 0,1% ti к стали - эластичность) ti – al сплавы (интерметаллиды tial и tial3) подлодки – немагнитность (коррозия 20 мкм за 1000 лет) niti – nitinol – niti navel ordnance lab. Zr сплавы, отражатель нейтронов hf поглотитель нейтронов. |
14 |
 |
Химические свойстваВосстановители, пассивация С водородом МНх (обратимость, аккумуляторы, 1 г Ti ? 2 л Н2) |
15 |
 |
с кислородом ЭО2 – фианиты TiO2 ZrO2 HfO2 ThO2 ?f кДж/моль 944 1080 1136 1190 Tпл, ?С 1825 2680 2812 3050 Химическая инертность, Ti – белила, не взаимодействуют с H2O, HNO3(р), NaOH(р) МО2 + КОН (К2СО3) сплав К2МО3 К2TiO3 + H2O ? TiO2·H2O + KOH. |
16 |
 |
BaTiO3 – Вул, сагнетоэлектрик – спонтанная ассиметрия структурыперовскита PbTiO3 – PbZrO3 – ЦТС “smart”, “intelligent” materials Пьезо-, пироэлектрики BaZrO3, BaHfO3, BaThO3. |
17 |
 |
M + N2 MN “TiN” ~ Au (коронки) — MO2 + 6HF ? H2[ЭF6] + 2H2O MO2 + 3 H2C2O4 ? H2[M(C2O4)3] + 2H2O или M + 6HF ? H2[ЭF6] + 2H2? M + 3 H2C2O4 ? H2[M(C2O4)3] + 3H2O. |
18 |
 |
M + 2Г2 МГ4 МО2 + 2Г2 = МГ4 + О2 (?G>0) 2C + О2 = 2СО (?G << 0) МО2 + 2С + 2сl2 ? mcl4 + 2CO (?G<0). |
19 |
 |
Фотокатализ (нанопроволока TiO2)h+ e- Гидротермальная обработка геля TiO2·nH2O (T = 110 – 250 ?C; t = 20 ч) OH Ti4+ |
20 |
 |
Фотонный кристалл TiO2 |
21 |
 |
Мезопористая структура на основе анодированного титана |
22 |
 |
НаноолимпиадаС 12 апреля 2008 г. Сайт www.nanometer.ru Конкурс эмблем |
23 |
 |
МГ4 – бесцветные, твердые вещества (исключение TiCl4) Молекулярныерешетки TiCl4 ZrCl4 HfCl4 ThCl4 tпл ?C -23 437 432 770 Устойчивость в парах, КЧ = 4, ковалентная связь, в кристаллическом состоянии – бесконечные цепи октаэдров ЭХ6 ? – связывание: вакантные d-АО металла + неподеленные электронные пары галогена Катализаторы Циглера – Натта (гигроскопичность) TiCl4 + H2O ? TiO2· nH2O + HCl аэрозоль. |
24 |
 |
3 TiCl4 + 4H2O 2H2TiCl6 + Ti(OH)4 [TiCl6]2-+H2O?[TiCl5(H2O)]1- H2O [TiCl4(H2O)2] 2H2O [TiCl2(H2O)4]2+ ? [Ti(OH)Cl2(H2O)3]1+ ? ? [Ti(OH)4(H2O)2]. |
25 |
 |
H2OH2O H2O OH OH OH Ti Ti OH H2O OH OH OH OH -2H2O H2O H2O OH OH Ti Ti OH OH OH OH H O O H |
26 |
 |
Оловые мостики2- OH OH O OH HO Ti Ti + 2H+ OH HO O OH OH Оксоловые мостики |
27 |
 |
Э4+ + H2O = ЭО2+ + 2H+ Солеобразующий характер МОГ2, МО(NO3)2 Солититанила, цирконила TiOCl2, ZrOBr2 TiOSO4 + H2O2 + H2SO4 = H2[TiO2(SO4)3] + H2O пероксотитанил ион. |
28 |
 |
Соединения М (+3) 2TiOSO4 + Zn + 2H2SO4 = Ti2(SO4)3 + ZnSO4 +2H2O[Ti(H2O)6]3+ [Ti(H2O)6]3+ ? = 17·103 см-1 сиреневый [TiCl6]3- ? = 21·103 см-1 фиолетовый Ti2(SO4)3 + KMnO4 + H2O ? Ti(OH)2SO4 + K2SO4 + MnSO4 + H2SO4. |
29 |
 |
Ti + TiO2 = “TiO” Ti3O, Ti6O – связи М-М кластеры Для Zr, а тем болеедля Hf – не характерны низшие степени окисления “TiO” ? Ti1-хO ? TiO1+y от Ti0.9O до TiO0.9. |
30 |
 |
Дробная кристаллизация Экстрация трибутилфосфатом (ТБФ) Из нитратныхрастворов ZrO(NO3)2· xH2O Фракционная дистилляция. |
31 |
 |
|
32 |
 |
|
33 |
 |
|
34 |
 |
|
35 |
 |
|
36 |
 |
|
«Радиоактивные элементы» |