钛的配合物及钛(Ⅲ)化合物
钛的配合物及钛(Ⅲ)化合物
Ti
Ti2+ Ti3+
V
V2+ V3+
Cr
Cr2+ Cr3+
Mn
Mn2+ Mn3+
Fe
Fe2+ Fe3+
Co
Co2+ Co3+
Ni
Ni2+ Ni3+
Cu
Cu2O Cu2+
Zn
Zn2+
•
• • •
TiO2+
VO2+
VO2+
MnO2
CoO2
MnO42- FeO42CrO42- MnO4-
钛的常见化合物及颜色：
TiCl4在醇溶液中发生溶剂分解作用生成二 醇盐： TiCl4+2ROH ===TiCl2(OR)2+2HCl 如果加入干燥的氨气以除去HCl，那就会 产生四醇盐： TiCl4+2ROH+4NH3 ===Ti(OR)4+4NH4Cl
• 这些醇盐是液体或者易升华的固体，较 低级的醇盐极易水解生成TiO2，这一性 质具有重要的商业价值。将这些醇盐 （常称为有机钛酸盐）涂在各种材料的 表面，暴露在大气中时就能产生一层薄 的、透明的TiO2附着层，因而用作防水 织物和隔热涂料；也可涂在玻璃和搪瓷 上，烘烧后增强了抗刮性能。
钛配合物Cp2TiL,Cp2Ti2Cl 2(μ-O)和Cp4Ti4Cl4(μ-O) 4的合成与晶体结构研究(Cp=η5-C5H5,L=2,6
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钛化合物性质全解
1钛钛及钛合金具有一系列特点.如它的密度小、比强度高、耐热性能好、耐低温的性能也好，它具有优良的抗蚀性能，并且它的导热性能差、无磁、弹性模量低，但是它具有很高的化学活性。
A •钛原子结构和在周期表中的位置a. 钛原予结构钛的原子序数是22,原子核由22个质子和20〜32个中子组成。
原子核半径为5X1013cm。
原子核外22个电子结构排列为1s22s22p63s23p63d24s2。
原子失去电子的能力用电离能来衡量。
钛原子的电离能见表2—1。
由表2 —1可见，钛原于的4s电子和3d电子的电离势较小，都小于8X10—18j,因此容易失去这4个电子。
3p电子的电离势都在16.06 X10—18J以上，是根难失去的。
所以，钛原子的价电子是4s23d2，钛的最高氧化态通常是正四价。
钛原子半径和离子半径见表 2 —2。
已发现钛有13种同位素，其中稳定同位素5个，其余8个为不稳定的微量同位素。
钛的同位素及其性质列于表 2 —3。
b. 钛在周期表中的位置钛是元素周期表中第四周期的副族元素，即IV B族（又称为钛副族）元素。
这族元素除钛（22门）外，还有锆（40Zr），铪（72Hf ）和人工合成元素104KU。
钛、锆、铪原子的外层电子结构分别为：Ti[Ar]3d 24s2, Zr[Kr]4d 25s2, Hf[Xe]5d 26s2。
由此可见，钛族元素的原子具有相似的外电子构型，即价电子都是d2s2,因而钛、锆和铪的原子半径相近，它们的许多性质也相似，彼此可以形成无限固溶体。
不过，钛、锆、铪及它们的化合物在性质上也有差异。
例如，TiO2是两性氧化物，而ZrO2、HfO2为碱性氧化物；TiCI 4是弱酸性化合物，而ZrCI4、HfCl 4则为两性化合物。
IV A族，即碳族元素的原子也和IV B族具有相似的外电子构型，不过其价电子不是d2s2,而是s2p2。
钛族与碳族是同周期元素，它们具有共性，即通常都表现最高氧化态为正四价。
19.3 钛的化合物
第19 讲过渡元素（I）中南大学：古映莹•Ti 的价电子构型： 3d24s2•在形成化合物时，氧化态有 +4、+3 或 +2，其中以 +4 氧化态最稳定、最常见。
二氧化钛（TiO2）•自然界二氧化钛有三种晶型。
（最重要）金红石 金红石的晶胞OTi•纯净的 TiO2俗称钛白或钛白粉，白色粉末；TiO2•TiO2 不溶于水和稀酸，属两性氧化物；•可缓慢地溶解于HF、强酸和强碱中。
TiO2 + 6HF = H2[TiF6] + 2H2OTiO2 + H2SO4 = TiOSO4 (硫酸氧钛) + H2OTiO2 + 2KOH = K2TiO3 (偏钛酸钾) + H2O老师，为什么TiO2与硫酸反应生成的是 TiOSO4 而不是 Ti(SO4)2 呢？•Ti4+由于电荷多，半径 (68 pm) 小，使它有强烈的水解作用，甚至在强酸溶液中也未发现[Ti(H2O)6]4+ 存在，而是以TiO2+ 的形式存在。
•固态的 TiOSO4 中的钛氧离子以链状聚合形式（–Ti–O–Ti–O–）存在。
•纳米 TiO 2 是一种新型无机功能材料。
•白色或浅灰色粉末，难溶于水。
钛酸钡（BaTiO 3）•钛酸钡有五种晶体结构，常见的为立方钙钛矿结构。
Ti 4+居于O 2-构成的氧八面体中央，Ba 2+则处于八个氧八面体围成的空隙中。
BaTiO 3 的晶体结构O 2-Ti 4+Ba 2+•压电效应：在外加机械应力时，材料表面会产生电荷，反之在外加电场作用下会产生几何形变的效应。
•压电材料：具有压电效应的材料称为压电材料。
•钛酸钡是一种新型强介电化合物材料，具有高介电常数和低介电损耗，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，被誉为“电子陶瓷工业的支柱” 。
佐治亚理工学院研究者展示一块利用钛酸钡纳米级复合物制作的电容阵列。
•常温下，TiCl 4 为无色带有刺激性臭味液体，沸点为 136.5℃，属分子晶体，分子结构为四面体型。
四氯化钛（TiCl 4）•TiCl 4 极易水解，暴露在潮湿空气中发烟，可作为烟雾剂。
9.1钛及其化合物的性质
钛Titanium [Ar]3d24s2单质提取TiO 2 + 2 C +2 Cl 2 TiCl 4 + 2 COTiCl 4 在 950℃ 真空分馏纯化1000℃下真空蒸馏除去 Mg 、MgCl 2，电弧熔化铸锭800~900 ℃TiCl 4 海绵钛Mg(l)MgCl 2(l)制备海绵钛反应器示意图 Aro 800C 42Ar TiCl (l)2Mg Ti 2MgCl +−−−→+为什么在由 TiO 2 制备TiCl4时，反应中要加入 C 而不能直接由 TiO2 和 Cl2反应来制取？单独的氯化反应TiO2 (s) +2Cl2 (g) = TiCl4(l)+ O2 (g) ,在25℃时的△G q = 151 kJ·mol-1，即便增加温度也无济于事，因为它是一个熵减反应，△S q = - 38. 3 kJ·mol-1. 如果把反应C(s) + O2(g) = CO2 (g)△G q = - 394 kJ·mol-1耦合到上述反应中，可得：TiO2 (s)+ 2C (s) +2Cl2 (g) = TiCl4 (l)+CO2(g)△G q = - 243 kJ·mol-1原来不能进行的反应就能进行了. 这种情况称为反应的耦合.2242432TiO (s)H SO ()Ti (SO )2H O∆+−−→+浓42Ti(s)HF TiF 2H (g)+−−→+24243222Ti(s)6H SO ()Ti (SO )3SO +6H O +−−→+浓323422Ti(s)8HNO ()Ti (NO )4NO +4H O+−−→+浓钛的重要化合物•1. 二氧化钛 TiO2•最重要的钛化合物，自然界以矿物(金红石)形式存在钛形成+4，+3 和+2 氧化态化合物，其中以+4氧化态化合物最稳定和最常见。
TiO2不溶于水，粉末呈白色，俗称钛白在强酸和强碱中均可缓慢溶解，分别生成钛酰盐(例如TiOCl2)和偏钛酸盐(例如Na2TiO3)。
金属钛
钛元素发现钛是英国化学家格雷戈尔(Gregor R W ，1762—1817。
)在1791年研究钛铁矿和金红石时发现的。
四年后，1795年，德国化学家克拉普罗特(Klaproth M H ，1743—1817。
)在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种元素。
他主张采取为铀(1789年由克拉普罗特发现的)命名的方法，引用希腊神话中太旦神族“Titans”的名字给这种新元素起名叫“Titanium”。
中文按其译音定名为钛。
格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。
因为钛的氧化物极其稳定，而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合，所以单质钛很难制取。
直到1910年才被美国化学家亨特(Hunter M A )第一次制得纯度达99.9%的金属钛。
从发现钛元素到制得纯品，历时100多年。
而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是本世纪40年代以后的事了。
目前钛的生产量激增，它的应用范围也在不断扩大，它在航海和航空制造业上得到广泛的应用。
钛(Ti)---银灰色金属，比重4.5，熔点1668°C。
钛是一种很特别的金属，质地非常轻盈，却又十分坚韧和耐腐蚀，它不会像银会变黑，在常温下终身保持本身的色调。
钛的熔点与铂金相差不多，因此常用于航天.军工精密部件。
加上电流和化学处理后，会产生不同的颜色。
由于钛的以上特性，它特有的银灰色调不论是高抛光.丝光.亚光都有很好的表现，是除贵金属铂，金以外最合适的首饰金属，在国外现代首饰设计中经常使用,是国际上流行的首饰用材。
至于款型设计上，极简干净的切割，高度的设计性与低调的前卫风格，备受年轻白领的推崇。
但由于钛的加工技术要求很高，用普通设备很难浇铸成型，用普通工具又很难将它焊接起来，所以很难形成生产规模。
因此，在国内首饰市场很难见到它的踪影，市场上俗称钛金。
钛如同它的名字一样是一种具有英雄气概的金属，银亮，轻盈，坚牢。
在化学上，大名鼎鼎的强腐蚀剂“王水”能够吞噬白银、黄金，以至把号称“不锈”的不锈钢侵蚀，变得锈迹斑驳，面目全非。
钛及其化合物
钛酸四丁酯能溶于除酮类物质以外的大部分有
稳定,易脱水生成
冷凝管的作用是加入的乙酰丙酮可以降低水解反应的速率,其原
(4)测定样品中T i O2纯度的方法是:精确称取0.2000 g样品放入锥形瓶中,加入硫酸和硫酸铵的混合溶液,加强热使其溶解㊂冷却后,加入一定量稀盐酸得到含T i O2+的溶液㊂加入金属铝,将T i O2+全部转化为T i3+㊂待过量的金属铝完全溶解并冷却后,加入指示剂,用0.1000 m o l㊃L-1N H4F e(S O4)2溶液滴定至终点㊂重复操作2次,消耗0.1000m o l㊃L-1N H4F e(S O4)2溶液的平均值为20.00 m L(已知:T i3++F e3++H2O T i O2++F e2++2H+)㊂①加入金属铝的作用除了还原T i O2+外,另一个作用
48。
过渡元素的性质介绍
③、2VOCl3＋3H2O==V2O5＋6HCl
性 砖红色，无臭，无味，有毒，针状晶体， 质 微溶于水，两性片酸性氧化物，易溶于碱。
V2O5＋2NaOH ==2NaVO3＋H2O
此反应用于鉴定12MoO42-离子。
其它的杂多酸的结构和 一些性质见P971-973 （略）。
5-1 锰元素的概述
1、存在：
软锰矿(MnO2·xH2O)，黑锰矿(Mn3O4)， 水锰矿(MnO(OH))和锰结核（海底）。 丰度为0.085%。
二、常见氧化态
Mn有多种氧化态 +2、+3、+4、+6、+7， 在某些配位化合物中还显低氧化态+1、 0、-1、-2和-3。
为什么Ti 4+所形
成的配合物都没
在Ti(Ⅳ）与H2O2则可形成有色有的颜色配？合？物， 强酸溶液中显红色稀酸或中性溶液显橙 色配合物[TiO(H2O2)]2+:
TiO2+ + H2O2 == [TiO(H2O2)]2+ 可利用此反应测定钛。
注意： 在溶液中不存在简单 的Ti(H2O)64+，只存 在[Ti(OH)2(H2O)4]2-可简写 为[TiO(H2O)5]2+称为钛酰离子。
②、TiOSO4＋2H2O＝H2TiO3↓＋H2SO4
或Ti(SO4)2＋H2O＝TiOSO4＋H2SO4
③、H2TiO3==TiO2＋H2O（煅烧）
④、TiO2＋2C＋2Cl2==TiCl4＋CO↑（△）
⑤、TiCl4＋2Mg＝2MgCl2＋Ti （△）
钛的化合物
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 2OTiO2+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。
钛的分类及成分
钛的分类及成分
钛是一种化学元素，其符号为Ti，原子序数为22。
钛的分类主要基于其晶体结构和添加的其他元素。
1. 纯钛：纯钛是指纯度在99%以上的钛，主要分为三类，即CP（纯钛）、TA（工业纯钛）和PT（纯钛）。
2. 钛合金：钛合金是在纯钛的基础上添加其他元素（如铝、钒、钼等）形成的，具有更高的强度和更好的耐腐蚀性。
钛合金主要分为α钛合金、β钛合金和α+β钛合金。
3. 钛铝钒合金：钛铝钒合金是一种常见的钛合金，主要由钛、铝、钒和其他元素（如铬、铁、镍等）组成。
4. 钛铜钒合金：钛铜钒合金是一种高强度、低密度的钛合金，主要由钛、铜、钒和其他元素（如铝、镍、铁等）组成。
5. 钛钒钼合金：钛钒钼合金是一种具有高强度和高热稳定性的钛合金，主要由钛、钒、钼和其他元素（如铝、镍、铁等）组成。
钛的成分主要为钛元素，但会根据需要添加其他元素。
例如，钛铝钒合金的主要成分是钛（Ti）和铝（Al），钒（V）的含量较少。
钛铜钒合金的主要成分是钛（Ti）和铜（Cu），钒（V）的含量较少。
而钛钒钼合金的主要成分
是钛（Ti）、钒（V）和钼（Mo）。
钛及其重要化合物的性质
2.2.1.1 二氧化钛（TiO2）TiO2是一种多晶型氧化物，它有三种晶型：锐钛矿型、板钛矿型和金红石型。
图2-5表示TiO2的三种形态。
在自然界中，锐钛矿和金红石以矿物形式存在，但很难找到板钛矿型的矿物。
因为它晶型不稳定，在成矿时的高温下会转变成金红石型。
板钛矿可人工合成，它不具有多大实际价值。
在晶体化学中，按照鲍林关于离子晶体结构的第三规则：当配位多面体共棱，特别是共面时，晶体结构的稳定性会降低。
这是因为与其共角顶时相比，共棱和共面时其中心阳离子之间的距离缩短，从而使得斥力增加，稳定性降低。
又如果在几种晶型中，都是共棱不共面，则其稳定型随共棱数目的增加而降低。
Ti4+离子的配位数为6，它构成[TiO6]八面体，Ti4+位于八面体的中心，O2-位于八面体的六个角顶，每一个Ti4+被6个O2-包围。
TiO2三种变体的晶体结构都是以[TiO6]八面体为基础的。
但[TiO6]八面体在金红石、板钛矿和锐钛矿三种变体中的共棱数不同，分别为2、3和4。
所以三种晶型结构中以金红石最稳定，其它两种晶型升高到一定温度都将转变成金红石型结构。
这也是在自然界中，天然金红石普遍存在，锐钛矿较少有，板钛矿更是罕见的原因。
图2-5 二氧化钛结晶形态图[39]1—金红石型；2—锐钛矿；3—板钛矿锐钛矿和金红石两种变体的晶体结构分别如图2-6和图2-7所示。
纯TiO2是白色粉末，加热到高温时略显黄色。
工业生产的TiO2俗称钛白粉，是重要的白色颜料，被誉为“白色颜料之王”，不论锐钛型钛白，还是金红石型钛白，应用都很广泛。
TiO2的热稳定性较大，加热至2200℃以上时，才会部分热分解放出O2并生成Ti3O5，进一步加热转变成Ti2O3。
TiO2中O-Ti键结合力很强，因而TiO2具有较稳定的化学性质。
TiO2实际上不溶于水和稀酸，在加热条件下能溶于浓H2SO4、浓HCl和浓HNO3，也可溶于HF中。
在酸性溶液中，钛以Ti4+离子或TiO2+（钛酰基）阳离子形式存在。
稀土矿石的分类及其主要成分知识点解说.
稀土元素在地壳中的分布、赋存状态及稀土矿石的分类稀土元素在地壳中的总质量分数为0.0153%，含量最大的是铈（占0.0046%），其次是钇、钕、镧等。
含量最小的是钷，然后是铥、镥、铽、铕、钬、铒、镱等。
稀土元素在地壳中主要呈三种状态存在：1.呈单独的稀土矿物存在于矿石中，如独居石、氟碳铈矿、磷钇矿等。
2.呈类质同象置换矿物中的钙、锶、钡、锰、锆、钍等组分存在于造岩矿物和其它金属矿物及非金属矿物中，如萤石、磷灰石、钛铀矿等。
3.呈离子形态吸附于某些矿物晶粒表面或晶层间，如稀土离子吸附于黏土矿物、云母类矿物的晶粒表面或晶层间形成离子吸附型稀土矿床。
离子吸附型矿是我国独有的具有重要工业价值的稀土矿。
离子吸附型稀土矿中约75%～95%的稀土元素呈离子状态吸附于高岭土和云母中，其余约10%的稀土元素呈矿物相（氟碳铈矿、独居石、磷钇矿等）、类质同象（云母、长石、萤石等）和固体分散相（石英等）的形态存在。
离子吸附型稀土矿中的稀土氧化物含量一般为0.1%左右，有的可高达0.3%以上。
根据离子型稀土矿中稀土元素的配分值可将其分为下列类型：富钇重稀土矿、富铕中钇轻稀土矿、中钇重稀土矿、富镧钕轻稀土矿、中钇轻稀土矿、无选择配分稀土矿。
离子型稀土矿不用经过选矿，用NaCl、(NH4)2SO4、NH4Cl等溶液渗浸就可以将稀土元素提取到溶液中，再将溶液中的稀土转化成草酸盐或碳酸盐，最后灼烧得到稀土氧化物。
一、钨的性质1.钨的分析化学性质（1）钨的化学性质简述钨在元素周期表中，属第六周期第ⅥB族。
钨的外层电子结构为5d46S2，其化合价有0、+1、+2、+3、+4、+5、+6和-1、-2价等。
在化学分析上有重要意义的是+3、+5、+6价。
其中最稳定的是+6价。
在常温下，盐酸、硝酸、硫酸、氢氟酸、王水等都不能溶解钨。
加热时，硝酸和王水能慢慢侵蚀它，而盐酸和硫酸对其作用微弱。
硫酸-硫酸铵混合溶剂能使钨迅速溶解。
过氧化氢、氢氟酸-硝酸混合酸能溶解钨。
第十一章 d区元素-过渡金属(一)
合物的性质和用途。
2
引 言
过渡元素: 具有充填d或f电子元素。 过渡元素在周期表中的位置： ⅢB ~ IIB 价电子构型： d 区: (n-1)d1-10ns1-2 （Pd 4d105s0 ）
f 区：（n-2)f0-14(n-1)d0-2ns2
外过渡族元素（d 区元素） 过渡元素
内过渡元素（f区元素）
1、钒酸盐的缩合作用 a、当pH<13时，VO43-离子发生聚合： 2VO43- ( 淡黄色， 1∶4)+ 2H+ → 2HVO42- → V2O74-(二钒酸根，1∶3.5) + H2O
28
b、pH=8.4时，V2O74-离子发生聚合：
3V2O74- + 6H+ → 2V3O93- (三钒酸根，1∶3)+ 3H2O
TiO2是一种优良白色颜料、催化剂、纳米材料。
TiO2 + BaCO3 BaTiO3 + CO2↑ 偏钛酸钡（具有显著的“压电性能”，用 于超声波发生装置中） 纳米TiO2---重要的光催化材料
18
二氧化钛的制取
工业上常用FeTiO3为原料，硫酸法或氯化法来制金属钛。 FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O 1. FeTiO3 + 3H2SO4 = Ti(SO4)2 + FeSO4 + 3H2O
红棕色
29
f、pH=1时：
V2O5 + 2H+ → 2VO2+(1∶2) + H2O
黄色
在钒酸根随着酸度的增大的聚合过程中， 颜色加深，钒氧比V∶O增大。 溶液中V(+Ⅴ)的主要存在形式为： pH>13时：VO43-； 13>pH>8.4时：V2O74-； pH=8.4时：V3O93-； 8.4>pH>3时：V10O286-； pH=2时：V2O5；
钛的化合物
(1) 二氧化钛钛白是经过化学处理制造出来的纯净的二氧化钛，它是重要的化工原料。
制取钛白的方法主要有两种：一种是用干燥的氧气在923～1023K对四氯化钛进行气相氧化：TiCl4 + O2＝TiO2 + 2Cl2另一种是硫酸法，在此法中，首先使磨细的钛铁矿同浓硫酸（浓度在80％以上，温度在343～353K）在不断地通入空气并搅拌的条件下进行反应，制得可溶性硫酸盐：FeTiO3 + 2H2SO4＝TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O由于这一反应是放热的，反应剧烈时，温度可上升到473K左右。
用水浸取固相物，得钛盐水溶液，通称钛液。
制取钛白时，关键的一环是使钛液水解，制得水合二氧化钛沉淀：TiOSO4 + 2H2O ＝TiO2·H2O + H2SO4根据中和－水解平衡移动原理可知，钛液的浓度、酸度及温度均能影响水解反应的进行，浓度越小，酸度越小，温度越高，水解反应越容易发生。
因此，钛液的水解有稀释水解、加碱中和水解和加热水解三种方法。
目前大量应用的是加热水解法。
虽然钛液浓度较大，酸度较高，但只要加热提高钛液的温度，也能促使水解的发生，使水合二氧化钛沉淀析出。
为了提高钛液的温度，以便加快水解反应速度，提高水解率，常常要在加压的条件下进行加热水解。
这样也可使生成的沉淀颗粒比较紧密：产品钛白有较好物理性能。
将水解所得的水合二氧化钛（一般称为偏钛酸，即β型钛酸）过滤洗涤，然后在高温下（1173～1223K）锻烧，即得产品钛白。
二氧化钛受热时为浅黄色，冷下来呈白色。
在制取钛白的过程中，需要测定钛液中Ti(IV)的含量。
测定时首先往钛液中加铝片，将Ti(IV)还原为Ti3+：3Ti(IV) + Al ＝3Ti3+ + Al3+然后，通过测定Ti3+，得知钛液中Ti(IV)的含量。
Ti3+离子有还原性，其还原能力比Sn2+离子还要强。
根据：TiO2+（水）+ 2H+ + e-＝Ti3+ + H2O ϕθ＝+0.1VFe3+ + Fe ＝Fe2+ϕθ＝+0.771VTi3+离子可以还原Fe3+离子：Ti3+ + Fe3+＝Ti(IV) + Fe2+根据这个反应，以KSCN为指示剂，用标准的Fe3+溶液，以滴定法测定溶液中Ti3+的含量。
金属钛的配位数
金属钛的配位数金属钛是一种具有广泛应用前景的材料，其配位数是指与钛原子相连的配体的数量。
钛具有不同的配位数，这使得它可以与多种配体形成不同的化合物和配合物。
本文将从不同配位数的角度探讨金属钛的性质和应用。
一、钛的配位数为4钛的最常见配位数是4，常见的配体有氧、氮、硫等。
在配位数为4的化合物中，钛原子与四个配体形成四个共价键。
这种配位数下的钛化合物具有较高的稳定性和化学惰性，可以用于制备高性能的催化剂、光催化剂等材料。
1.1 钛的四配位氧化物钛的四配位氧化物是一类重要的材料，具有较高的热稳定性和化学惰性。
它们常用于制备高温结构材料、光催化剂等。
例如，四氧化钛（TiO2）是一种常见的钛氧化物，具有广泛应用于光电子、光催化和环境净化等领域。
1.2 钛的四配位氮化物钛的四配位氮化物也是一类重要的材料，具有优异的电子和光学性能。
它们常用于制备半导体材料、光电器件等。
例如，四氮化钛（TiN）是一种常见的钛氮化物，具有高硬度、优异的导电性和耐腐蚀性，被广泛应用于电子元件、涂层材料等领域。
二、钛的配位数为5钛的配位数也可以是5，常见的配体有氧、氮、硫等。
在配位数为5的化合物中，钛原子与五个配体形成五个共价键。
这种配位数下的钛化合物具有较高的反应活性和催化性能，可以用于制备高效的催化剂、电极材料等。
2.1 钛的五配位氧化物钛的五配位氧化物是一类重要的材料，具有较高的催化活性和电化学性能。
它们常用于制备电极材料、催化剂等。
例如，五氧化二钛（TiO2）纳米颗粒是一种常见的钛氧化物，具有优异的光电催化性能，被广泛应用于太阳能电池、水分解等领域。
2.2 钛的五配位氮化物钛的五配位氮化物也是一类重要的材料，具有较高的催化活性和电化学性能。
它们常用于制备电极材料、催化剂等。
例如，五氮化二钛（TiN2）是一种常见的钛氮化物，具有优异的电催化性能和导电性，被广泛应用于电化学储能、电解水等领域。
三、钛的配位数为6钛的配位数还可以是6，常见的配体有氧、氮、硫等。
钛及其重要化合物的性质.doc
2.2.1.1 二氧化钛（TiO2）TiO2是一种多晶型氧化物,它有三种晶型：锐钛矿型、板钛矿型和金红石型。
图2-5表示TiO2的三种形态。
在自然界中,锐钛矿和金红石以矿物形式存在,但很难找到板钛矿型的矿物。
因为它晶型不稳定,在成矿时的高温下会转变成金红石型。
板钛矿可人工合成,它不具有多大实际价值。
在晶体化学中,按照鲍林关于离子晶体结构的第三规则：当配位多面体共棱,特别是共面时,晶体结构的稳定性会降低。
这是因为与其共角顶时相比,共棱和共面时其中心阳离子之间的距离缩短,从而使得斥力增加,稳定性降低。
又如果在几种晶型中,都是共棱不共面,则其稳定型随共棱数目的增加而降低。
Ti4+离子的配位数为6 ,它构成[TiO6]八面体,Ti4+位于八面体的中心,O2-位于八面体的六个角顶,每一个Ti4+被6个O2-包围。
TiO2三种变体的晶体结构都是以[TiO6]八面体为基础的。
但[TiO6]八面体在金红石、板钛矿和锐钛矿三种变体中的共棱数不同,分别为2、3和4。
所以三种晶型结构中以金红石最稳定,其它两种晶型升高到一定温度都将转变成金红石型结构。
这也是在自然界中,天然金红石普遍存在,锐钛矿较少有,板钛矿更是罕见的原因。
图2-5 二氧化钛结晶形态图[39]1—金红石型；2—锐钛矿；3—板钛矿锐钛矿和金红石两种变体的晶体结构分别如图2-6和图2-7所示。
纯TiO2是白色粉末,加热到高温时略显黄色。
工业生产的TiO2俗称钛白粉,是重要的白色颜料,被誉为“白色颜料之王”,不论锐钛型钛白,还是金红石型钛白,应用都很广泛。
TiO2的热稳定性较大,加热至2200℃以上时,才会部分热分解放出O2并生成Ti3O5,进一步加热转变成Ti2O3。
TiO2中O-Ti键结合力很强,因而TiO2具有较稳定的化学性质。
TiO2实际上不溶于水和稀酸,在加热条件下能溶于浓H2SO4、浓HCl和浓HNO3 ,也可溶于HF中。
在酸性溶液中,钛以Ti4+离子或TiO2+（钛酰基）阳离子形式存在。
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㈡与硫酸盐
• 钛的硫酸盐与碱金属硫酸盐也可以生成 M2[TiSO4]配合物，如K2[TiSO4]： • Ti+2K++3SO4- === K2[T的钛(Ⅳ)盐溶液中加入H2O2 可以生成较稳定的橘黄色的 [TiO(H2O2)]2+： • TiO2++H2O2 === [TiO(H2O2)]2+
TiCl4在醇溶液中发生溶剂分解作用生成二 醇盐： TiCl4+2ROH ===TiCl2(OR)2+2HCl 如果加入干燥的氨气以除去HCl，那就会 产生四醇盐： TiCl4+2ROH+4NH3 ===Ti(OR)4+4NH4Cl
• 这些醇盐是液体或者易升华的固体，较 低级的醇盐极易水解生成TiO2，这一性 质具有重要的商业价值。将这些醇盐 （常称为有机钛酸盐）涂在各种材料的 表面，暴露在大气中时就能产生一层薄 的、透明的TiO2附着层，因而用作防水 织物和隔热涂料；也可涂在玻璃和搪瓷 上，烘烧后增强了抗刮性能。
• 如果将干燥的气态四氯化钛和过量的氢 气在炽热管中还原可以得到紫色粉末状 三氯化钛: • 2TiCl4+H2 ===TiCl3+HCl
三氯化钛的歧化反应
• 三氯化钛在高于723K时，于真空中歧化 为二氯化钛和四氯化钛。在更高的温度 下，不挥发的TiCl2会进一步歧化： • 2TiCl3(s)====TiCl4(g)+TiCl2(s) • TiCl2(s)====Ti(s)+ TiCl4(g)
• 浓缩后可以析出紫色的六水合三氯化钛 晶体，其化学式为[Ti(H2O)6]Cl3。如果 在此溶液中加入乙醚，并通入氯化氢至 饱和，可以由绿色的疑谜溶液中得到绿 色的六水合三氯化钛晶体，紫色和绿色 的TiCl3· 2O是不同的异构体。绿色的 6H TiCl3· 2O的化学式为 6H [TiCl(H2O)5]Cl2· 2O H
• 利用此反应可以进行钛的定性检验和比 色分析
㈣另类配合物
• 钛(Ⅳ)的卤化物还能与O给体和N给体配 位形成六配位的加合物，如TiCl4与醚、 酮、胺、亚胺、腈、硫醇和硫醚之类的 配体形成黄色到红色的[MX4L2]和 [MX4(L-L)]类型的加合物
例如，在高氯酸溶液中，与Ti(Ⅳ)配位的 可以有水分子，但溶液中并没有 [Ti(H2O)6]4+例子，而是 [Ti(OH)2(H2O)4]2+离子，因为 [Ti(H2O)6]4+ ===[Ti(OH)2(H2O)4]2++2H+
Ti
Ti2+ Ti3+
V
V2+ V3+
Cr
Cr2+ Cr3+
Mn
Mn2+ Mn3+
Fe
Fe2+ Fe3+
Co
Co2+ Co3+
Ni
Ni2+ Ni3+
Cu
Cu2O Cu2+
Zn
Zn2+
•
• • •
TiO2+
VO2+
VO2+
MnO2
CoO2
MnO42- FeO42CrO42- MnO4-
钛的常见化合物及颜色：
23-4 钛的配合物及钛 （Ⅲ）化合物
作者：李浩桢（322#1）
常见过渡金属轨道式：
• Sc Fe Ti V Cr Mn
3d14s2 3d24s2
Co
3d24s2
Ni
3d54s1
Cu
3d54s2
Zn
3d64s2
3d74s2
3d84s2
3d104s
3d104s2
常见过渡金属元素的存在形态
•
• •
• • • • • • • • Ti3+ 紫红； [TiO(H2O2)2]2+ 橘黄； H2TiO3 白色↓； TiO2 白(钛白颜料)或桃红(金红石)↓； (NH4)2TiCl6 黄色晶体； [Ti(H2O)6]Cl3 紫色晶体； [Ti(H2O)5Cl]Cl2•H2O 绿色晶体； TiCl4 无色发烟液体.
钛(Ⅳ)的配合物
钛(Ⅳ)的卤化物和硫酸盐都易形成配合物 • ㈠与卤化物 • ㈡与硫酸盐 • ㈢与双氧水 • ㈣另类配合物
㈠与卤化物
• 钛的卤化物与相应的卤化氢或他们的盐 生成M2[TiX6]配合物，如H2[TiX6] • 用金属钛制备[TiF6]2-方程式如下： • Ti＋4HF＝TiF4＋2H2 2Ti＋6HF＝2TiF4＋3H2 TiF4+2F-=[TiF6]2-
钛(Ⅲ)化合物
• 在强还原剂的作用下，钛(Ⅳ)化合物可 以转化为钛(Ⅲ)化合物。 • 常见的钛(Ⅲ)化合物有卤化钛、硫酸钛 等
卤化钛(Ⅲ)
• 用锌处理钛(Ⅳ)盐的盐酸溶液，或将钛 溶于热浓盐酸溶液中得到三氯化钛的水 溶液：
• 2TiCl4+Zn === 2TiCl3+ZnCl2 • Ti+6HCl === 2TiCl3+3H2O
• 溶液中的Ti3+可以用Fe3+为氧化剂进行滴 定，其反应为： • Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3===2Ti(SO4)2+Fe SO4 • 溶液中加KSCN为指示剂。
• 当加入稍过量的Fe3+时，立即与KSCN生成红 色[FeNCS]+，表示反应已经达到终点。在有 机化学中还可以测定硝基化合物的含量，因为 可将硝基化合物还原为胺： • RNO2+4Ti3++2H2O === RNH2+TiO2++2H+ • 更强的还原机可将Ti3+还原成Ti2+离子，但Ti2+ 更不稳定
钛(Ⅲ)的强还原性
• 钛(Ⅲ)离子是一个强还原剂（比Sn2+稍 强）： • TiO2++2H++e- ===Ti3++H2O
• 钛(Ⅲ)盐非常容易被空气或者水氧化。 利用钛(Ⅲ)离子的还原性，可以测定溶 液中钛的含量。例如，在钛(Ⅳ)的硫酸 溶液中，在隔绝空气的情况下，金属铝 可使溶液中的钛(Ⅳ)还原为Ti3+离子： • 6Ti(SO4)2+2Al===3Ti2(SO4)3+Al2(SO4 )3