鈦的性質(zhì)

1、1二氧化鈦（TiO2）TiO2是一種多晶型氧化物，它有三種晶型：銳鈦礦型、板鈦礦型和金紅石型。圖25表示TiO2的三種形態(tài)。在自然界中，銳鈦礦和金紅石以礦物形式存在，但很難找到板鈦礦型的礦物。因?yàn)樗筒环€(wěn)定，在成礦時(shí)的高溫下會(huì)轉(zhuǎn)變成金紅石型。板鈦礦可人工合成，它不具有多大實(shí)際價(jià)值。在晶體化學(xué)中，按照鮑林關(guān)于離子晶體結(jié)構(gòu)的第三規(guī)則：當(dāng)配位多面體共棱，特別是共面時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)降低。這是因?yàn)榕c其共角頂時(shí)相比，共棱和共面時(shí)其中心陽(yáng)離子

2、之間的距離縮短，從而使得斥力增加，穩(wěn)定性降低。又如果在幾種晶型中，都是共棱不共面，則其穩(wěn)定型隨共棱數(shù)目的增加而降低。Ti4離子的配位數(shù)為6，它構(gòu)成[TiO6]八面體，Ti4位于八面體的中心，O2位于八面體的六個(gè)角頂，每一個(gè)Ti4被6個(gè)O2包圍。TiO2三種變體的晶體結(jié)構(gòu)都是以[TiO6]八面體為基礎(chǔ)的。但[TiO6]八面體在金紅石、板鈦礦和銳鈦礦三種變體中的共棱數(shù)不同，分別為2、3和4。所以三種晶型結(jié)構(gòu)中以金紅石最穩(wěn)定，其它兩種晶型升高

3、到一定溫度都將轉(zhuǎn)變成金紅石型結(jié)構(gòu)。這也是在自然界中，天然金紅石普遍存在，銳鈦礦較少有，板鈦礦更是罕見的原因。圖25二氧化鈦結(jié)晶形態(tài)圖[39]1—金紅石型；2—銳鈦礦；3—板鈦礦銳鈦礦和金紅石兩種變體的晶體結(jié)構(gòu)分別如圖26和圖27所示。純TiO2是白色粉末，加熱到高溫時(shí)略顯黃色。工業(yè)生產(chǎn)的TiO2俗稱鈦白粉，是重要的白色顏料，被譽(yù)為“白色顏料之王”，不論銳鈦型鈦白，還是金紅石型鈦白，應(yīng)用都很廣泛。TiO2的熱穩(wěn)定性較大，加熱至2200℃以

4、上時(shí)，才會(huì)部分熱分解放出O2并生成Ti3O5，進(jìn)一步加熱轉(zhuǎn)變成Ti2O3。TiO2中OTi鍵結(jié)合力很強(qiáng)，因而TiO2具有較穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。TiO2實(shí)際上不溶于水和稀酸，在加熱條件下能溶于濃H2SO4、濃HCl和濃HNO3，也可溶于HF中。在酸性溶液中，鈦以Ti4離子或TiO2（鈦?；╆?yáng)離子形式存在。在硫酸法鈦白生產(chǎn)過程生成的鈦液中就同時(shí)含有Ti(SO4)2和TiOSO4。TiO2與強(qiáng)堿共熔可得到鈦酸鹽，如K2TiO3、Na2TiO3，

5、其它鈦酸鹽還有BaTiO3、FeTiO3、ZnTiO3等。2TiO6HCl=2TiCl3H2↑2H2O（23）在沸騰的HNO3中TiO被氧化成TiO2：TiO2HNO3=TiO22NO2H2O（24）TiO可與F2、Cl2、Br2等反應(yīng)形成四價(jià)鈦的化合物，例如：2TiO4F2=2TiF4O2（25）TiOCl2=TiOCl2（26）TiO在空氣中加熱至800℃，被氧化成TiO2。TiO與TiC、TiN可形成連續(xù)固溶體。2鹵化物及氯氧化物

6、（TiCl4、TiCl3、TiCl2、TiOCl2、TiOCl、TiI4）鈦與鹵素生成易揮發(fā)的高價(jià)鈦鹵化物。另外，也可生成二價(jià)和三價(jià)的鈦鹵化物。它們?cè)阝佉苯鹬芯哂兄匾饬x。2.2.2.1四氯化鈦（TiCl4）常溫下純TiCl4是無色透明、密度較大的液體，在空氣中易揮發(fā)冒白煙，有強(qiáng)烈的刺激性氣味。TiCl4分子結(jié)構(gòu)呈正四面體型，鈦原子位于正四面體中心，四個(gè)頂角點(diǎn)為氯原子。TiCl間距為0.219nm，ClCl間距為0.358nm。TiCl

7、4呈單分子存在，屬非極性分子（偶極距為零），分子間相互作用較弱，這正是TiCl4沸點(diǎn)低，蒸發(fā)潛熱不很大的原因。TiCl4不離解為Ti4離子，在含有Cl離子的溶液中可形成[TiCl6]2絡(luò)陰離子。TiCl4固體是白色晶體，屬于單斜晶系。TiCl4主要物理參數(shù)如下：晶格參數(shù)a=0.970nmb=0.648nmc=0.975nmβ=10240′熔點(diǎn)℃23.2熔熱潛熱kJmol19.966沸點(diǎn)℃135.9蒸發(fā)潛熱kJmol135.773液體蒸發(fā)

8、熱kJmol1ΔH=54.50.048T10~100℃溫度范圍內(nèi)TiCl4(液)的平均比熱Jg1K10.85臨界溫度℃365臨界壓力MPa4.57臨界密度gcm30.565固體密度gcm32.06(194K)膨脹系數(shù)K19.5104(273K)；9.7104(293K)導(dǎo)熱系數(shù)，Wm1K10.085(293K)；0.0928(323K)；0.108(372K)；0.116(409K)導(dǎo)磁率8.55磁化率2.87107折射率1.61(29