являє собою білий порошок, який перетворюється на безбарвні кристали анатаза при охолодженні після нагрівання до 700 ° або в кристали рутилу при охолодженні після прожарювання вище 850 °. [1]
Діоксид Ti0 2 - безбарвні кристали, при нагріванні жовтіє, але знебарвлюється після охолодження; відомий у вигляді кілька модифікацій; крім рутилу, анатазу і брукіта, відомих у вигляді мінералів, отримані дві модифікації високого тиску: ромбіч. IV (а =0,4531 нм, b =0,5498 нм, с= 0,4900 нм, просторів, група Pbcn) при 4-12 ГПа і 400-1500 ° С, гексагон. V (а =0,922 нм, с=0,5685 нм) при тиску вище 25 ГПа. Брукит за всіх умов метастабілен. При нагріванні анатаз і брукіт необоротно перетворюється на рутил відповідно при 400-1000 ° С і ~ 750 С С. В основі структур цих модифікацій октаедри Ti0 6. Рівняння температурної залежності тиску пари: для рутилу lg p (мм рт. Ст.)=10,97-29180/Т (1850-2113 К), для рідкого lg p (мм рт. ст.)=9,03-25120/Т (2113-2540 К); конгруентністю випаровуванню відповідає складу Ti0 1,87. [6]
Двоокис титану з густиною 3,6-3,95 г/см 3 (анатаз), 4,1-4,2г /см 3 (брукіт), 4,2-4,3 г/см < i align="justify"> 3 (рутил) плавиться при 1855, розкладається вище 2 927 ° (тугоплавка), погано розчинна у воді розбавлених кислотах або розчинах лугів; розчиняється в конц. H 2 S0 4 при нагріванні, в розплавах гидроокисей або карбонатів лужних металів і в окислах металів, проявляючи кислотні властивості. Здатна до металотермічних відновленню (з алюмінієм або кальцієм) до металевого титану.
Пил Ti0 2 володіє дратівливою дією, може викликати бронхіт, пневмосклероз та інші ураження легенів; ГДК в повітрі робочої зони 10 мг/м 3, в атм. повітрі 0,5 мг/м 3, у воді 0,1 мг/л. [6]
1.2 Природні поліморфні модифікації двоокису титану ТiO 2
Анатаз, октаедр - мінерал, одна з трьох природних поліморфних модифікацій двоокису титану (діоксиду титану, оксиду титану (IV), Ti0 2. Кристалізується в тетрагона. Твердість за мінералогічною шкалою 5,5- - 6,0; щільність 3820-3950 кг/м 3. Хімічний склад. Титан (Ti) 60%, кисень (О) 40%. [4]
Малюнок 2 - Анатаз
Брукит - мінерал, оксид титану. Брукит за хімічним складом ідентичний рутилу і анатазу. Містить 59,94% титану і 40,06% кисню. При температурі 750 ° С переходить в рутил. Мінерал був названий на честь Генрі Джеймса Брука (1771-1857), англійського мінералога. [6]
Малюнок 3 - Брукит
Рутил - аллотропная модифікація двоокису титану. У вигляді домішки містить закис заліза, володіє алмазно-металевим блиском, прозорий, колір червоно-коричневий, іноді жовтуватий, синюватий, фіолетовий або чорний, щільність мінералу 4,18-4,28 г/см 3. [3]
Малюнок 4 - Рутил
1.3 Фізико-хімічні властивості діоксиду титану
Фізичні властивості
Діоксид титану ТiO 2 - поліморфний оксид, в природі зустрічається у трьох мінералогічних видах, відрізняються один від іншого кристалічними формами: рутил, анатаз і брукіт. Брукит - нестійкий мінерал і практично не використовується. Рутил і анатаз мають тетрагональную кристалічну решітку на відміну від інших оксидів титану (ТiO - кубічну, Ti 2 0 3 - ромбоедрична). [2]
При відхиленні складу рутилу від стехіометричного його властивості істотно змінюються.
Титан утворює з киснем широкі області?- І? - Твердих розчинів і велике число оксидів: ТiO 2, Ti 2 0 3, Ti 3 0 5, ТiO 2. Гомологічний ряд оксидів Ti n 0 2n - 1, (Ti 4 0 7, Ti 5 0 9, Ti 6 O 11, Ti 7 0 13, Ti 8 0 15, Ti 9 0 17, Ti 10 O 19 і, можливо, інші ), іменований фазами Магнеллі. Уявлення про складність фазового складу системи дає рис.3.1, а на рис.3.2 наведено фрагмент проекції діаграми стану системи на координатну площину тиск кисню - температура.
Термодинамічно стійкої кристалічної формою є рутил. Температура плавлення його тисяча вісімсот сорок два + 6 ° С, теплота плавлення 64,9 кДж/моль або 814 Дж/г. Температура кипіння +2670 ± 30 ° С; теплота випаровування при температурі кипіння ~ 3 780 Дж/г. Температура початку помітної дисоціації 900 ° С. Температура фазового перетворення анатаз - рутил становить 1 040 ° С.
Теплоємність Ti0 2 при постійному тиску при 25 ° С становить: рутилу 55,3, анатаза 55,5 Дж/(кмоль).
