在钛的化合物中,以+IV氧态最稳定,在强还原剂作用下,也可呈显+III和+II氧化态,但不稳定。
二氧化钛为白色粉末,不溶于水,也不溶于酸,但能溶液于氢氟酸和热的浓硫酸中。
TiO2+2H2SO4=Ti(SO4)2+2H 2O TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O
实际上并不能从溶液中析出Ti(SO4)2,而是析出TiOSO4·H2O的白色粉末。这是因为Ti+离子的电荷半径比值(即z/r)大,容易与水反应,经水解而得到TiO2+离子。钛酰离子常成为链状聚合形式的离子(TiO)n2n+,如固态的TiOSO4?H2O中的钛酰离子就是这样。
TiO2是一种优良的白色颜料,可以制造高级白色油漆,在工业上称二氧化钛为钛白。TiO2造纸工业中可用作填充剂,人造成纤维中作消光剂。它还可用于生产硬质钛合金、耐热玻璃和可以透过紫外线的玻璃。在陶瓷和搪瓷中,加入TiO2可增强耐酸性。此外,TiO2在许多化学反应中用作催化剂,如乙醇的脱水和脱氢等。
二氧化钛的水合物——TiO2·xH2O称为钛酸。这种水合物即溶于酸也溶液于碱而具有两性。与强碱作用得碱金属偏钛酸盐的水合物。无水偏钛酸盐如偏钛酸钡可由TiO2与BaCO3一起熔融(加入BaCl2或Na2CO3)作助熔剂)而制得。
TiO2 +BaCO3=BaTiO2+CO2
人工制得的BaTiO2具有高的介电常数,由它制成的电容器具有较大的容量。 钛的卤化物中最重要的是四氯化钛。它是无色液体,熔点为250K,沸点409K。它有刺激性气味,它在水中或潮湿空气中都极易水解。因此四氯化钛暴露在空气中会发烟。
TiCl4 +3H2O=H 2TiO3+4HCl
如果溶液中有一定量的盐酸时,TiCl4公发生部分水解,生成氯化钛酰TiOCl2,钛(IV)的卤化物和硫酸盐都有易形成配合物。如钛的卤化物与相应的卤化氢或它们的盐生成M2(TiX6)配合物。
TiCl4+2 HCl(浓)= H 2(TiCl6)
这种配酸只存在于溶液中,若往此溶液中加入NH4+离子,则可析出黄色的(NH4)2[TiCl6]晶体。钛的硫酸盐与碱金属硫酸盐也可生成M2[Ti(SO4)3]配合物,如K2[Ti( SO4)3]。
在中等到酸度的钛(IV)盐溶液中,加入H2O2,可生成较稳定的桔黄色的[TiO(H2O2)]2+。
TiO2++ H2O2=[TiO(H2O2)]2+
利用此反应可进行钛的定性检验和比色分析。
在煤气炉或沸水中器中,都装有点火装置。当旋转其把手时,会感到阻力并很快发出咯咯的声音,可看到有火花溅出而点燃气体。其主要原件是压电体,它把所加的机械力变为电能而放出。最常用的电压电体为含铅、钛和锆的具有尖晶石型晶体结构的氧化物PbZr1-xTixO3,通称PZT的微小粒子的烧结体(陶瓷)。轻撞击一下只有数cm长的圆柱体PZT,就能得到数万伏的高压电,放出电火花起到点火作用。
二、钛(III)化合物
用锌处理钛(IV)盐的盐酸溶液,或将钛溶于浓盐酸中得到三氯化钛的水溶液,浓缩后,可以析出紫色的六水合三氯化钛晶体。
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