Титанаты

Титана́ты, соединения высших оксидов титана Ti с более основными оксидами. Большее число относится к сложным оксидам, т. к. в их структуре, как правило, отсутствуют анионные группировки. Титанаты(IV) можно рассматривать как соли несуществующих титановых кислот: метатитановой Н2 ТiO3 , ортотитановой Н4 ТiO4 , полититановых H2n Tim O2m+n . Существуют также оксотитанаты. Особенно разнообразны титанаты щелочных и щёлочноземельных металлов. Так, для Na описано 9 титанатов (от Na4 TiO4 до Na2 Ti6 O13 ), для К – 7, для Ва – 10 (от Ва2 ТiO4 до BaTi5 O13 ), для Са и Sr – пo 7. Из прочих металлов большое число титанатов известно у Bi (от Bi12 TiO20 до Bi2 Ti4 O11 ). Некоторые металлы образуют по одному титанату, например Са – только СdTiО3 . Для металлов в степенях окисления +1 и +2 характерно образование мета- и ортотитанатов наряду с полититанатами. Титанаты MII TiO3 имеют главным образом структуры ильменита FeTiO3 или перовскита CaTiO3 . M2 TiO4 имеют кубическую структуру типа обратной шпинели. Металлы в степени окисления +3, в частности редкоземельные элементы (РЗЭ), образуют оксотитанаты Мe2 ТiO5 и дититанаты Me2 Ti2 O7 (со структурой типа пирохлора), в степени окисления +4 – ортотитанаты MTiO4 .

Известны многочисленные двойные титанаты, например NaBiTi2 O6 . Многие титанаты являются фазами переменного состава.

Титанаты щелочных металлов растворяются в разбавленных кислотах, водой гидролизуются. Остальные титанаты не растворяются в воде и разбавляются в кислотах, при нагревании разлагаются концентрированной серной кислотой H2 SO4 . Титанаты имеют довольно высокие температуры плавления, являются диэлектриками, большинство из них отличается высокой диэлектрической проницаемостью. Титанаты металлов в степенях окисления +2 и +3, а также многие двойные титанаты – сегнетоэлектрики. Важнейшие из них – титанат бария, титанат свинца, титанат стронция.

Титанаты встречаются в природе в виде минералов, например ильменит, перовскит, гейкилит MgTiO3 , лопарит NaCeTi2 O6 и др. Являются компонентами титанистых шлаков – полупродуктов при переработке некоторых типов титановых руд. Получают титанаты спеканием или сплавлением ТiO2 с оксидами, карбонатами или гидроксидами соответствующих металлов, нагреванием совместно осаждённых гидроксидов, карбонатов, оксалатов. Свойства некоторых титанатов даны в таблице.

Свойства некоторых титанатов

Соединение Параметры решётки, нм tпл , °C Плотность, г/см3 Энтальпия образования, кДж/моль ε
a b c
Li2 TiO3 0,4136а – – 1210б 3,418 –1669,1 18,2
Na2 TiO3 0,760 – – 1030 3,195 – 12,2
K2 TiO3 0,547 – 1,1660 816 3,58 –1607,6 16,5
Mg2 TiO4 0,842 – – 1732 3,52 –2161,1 –
MgTiO3 0,545в – – 1630 3,91 –1569,6 14–17
CaTiO3 0,7629 – – 1980г 4,02 –1654,9 115–165
Zn2 TiO4 0,846 – – 1549 5,12 –1636,9 26
ZnTiO3 0,508 – – 1392 3,17 –1292,0 30
Ai2 O2 (TiO3 ) 0,940 0,336 0,995 1860 3,67 – –
ZrTiO4 0,4806 0,5032 0,5447 1820 – – –
Mn2 TiO4 д 0,8679 – – 1455 4,49 – –
Fe2 TiO4 0,85 – – 1375 4,37 – –
FeTiO3 0,5082 – 1,4027 1365 4,75 –1235,4 –
CoTiO3 ж 0,5485е – – 1470 5,4 –1205,9 –

а Для неупорядоченной структуры, для упорядоченной a = 0,8285 нм. 'б Температура полиморфного перехода. 'в α = 55°. 'г Температура полиморфного перехода 1260 °C. 'д Для MnTiO3 tпл 1360 °C, плотность 4,54 г/см'3 . 'е α = 55°. 'ж Для Co2 TiO4 tпл 1575 °C, плотность 5,07 г/см'3 .

Титанаты(III) (устаревшее – титаниты) изучены гораздо меньше. Для щелочных металлов известны МeТiO2 , для щёлочноземельных – MeTi2 O4 , для РЗЭ – МeТiO3 (со структурой типа перовскита). Все они не растворяются в воде, разлагаются минеральными кислотами. При натрировании на воздухе они окисляются до титанатов(IV).

Литература

  • Лимарь Т. Ф. Химия редких элементов. Учебное пособие. Ч. 2. Титанаты, цирконаты, гафнаты / Т. Ф. Лимарь, М. В. Мохосоев, В. И. Кривобок. – Донецк : [б. и.], 1973.
  • Резниченко В. А. Искусственные титанаты / В. А. Резниченко, Г. А. Меняйлова. – Москва : Наука, 1977.
Материалы портала bigenc.ru переданы в ведение АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ» на основе лицензионного соглашения. Возможны неточности в отображении материалов. Если у вас возникли вопросы или вы увидели ошибку, пожалуйста, сообщите нам на info@ruwiki.ru