Лаб-3 Изделия из редких металлов

SnO, Олова (II) оксид

Подробности

Категория: Справочная информация

Опубликовано 12.01.2019 16:23

Просмотров: 1028

Монооксид SnO-черные кристаллы, кристаллическая решетка тетрагональная типа Рb; при давлении выше 90 ГПа переходит в ромбическую модификацию; не растворим в воде. Амфотерен, преобладают основные свойства; растворим в кислотах с образованием солей Sn²⁺; в кислых растворах - восстановитель, окисляется до Sn⁴⁺; на воздухе выше 400 °С окисляется до SnO₂; без доступа О₂ выше 180°С диспропорционирует на SnO₂ и Sn.

Полупроводник р- или n-типа в зависимости от условий получения: дырочную проводимость [r (0,33-1)·10⁴ Ом·см] имеют кристаллы, полученные осаждением из растворов SnCl₂ содой или NH₃ и высушенные при т-рах до 100 °С; SnO, полученный любым способом при т-рах выше 180°С, имеет электронную проводимость.

Получают SnO разложением SnO₂, гидроксида, оксалата или некоторых других солей Sn^{2 +} в вакууме, атмосфере N₂ или др. инертного газа, а также окислением Sn.

Используют SnO для получения солей Sn^{2 +}, как катализатор реакций замещения и гидролиза, черный пигмент в произодстве стекла, восстановитель в металлургии.

Ta2O5, Тантала (V) оксид

Подробности

Категория: Справочная информация

Опубликовано 12.01.2019 17:15

Просмотров: 1253

Пентаоксид тантала Та₂О₅ до 1360°С устойчив β-Та₂О₅- бесцветные кристаллы ромбической сингонии, Т. пл. 1787°С, плотн. 8,18 г/см³;

выше 1560°С устойчив α-Та₂О₅-серые кристаллы тетрагон, сингонии, Т. пл. 1887°С, плотн. 8,37 г/см³.

Обе модификации имеют общие структурные элементы-блоки из октаэдров ТаО₆ и искаженных пентагональных бипирамид ТаО₇, связанных в трехмерный каркас, но характер сочленения блоков различен. β-Ta₂О₅-полупроводник, ширина запрещенной зоны 1,79 эВ, r 10⁵ Ом·см (1000 К), переход из р-типа в n-тип-при 1300 К и давлении O₂ 10⁵ Па.

Некоторые примеси (WO₃) стабилизируют β-Ta2O₅, другие (Sc₂O₃)-α-Ta₂O₅ или метастабильные модификации. При очень быстрой закалке от высоких температур получают δ-Та₂О₅ (близкую к β-форме) гексагональной сингонии. Похожая модификация образуется при кристаллизации аморфного Та₂О₅. Закалкой от температур выше 1360°С получена триклинная модификация, близкая α-форме, которая при 317°С превращается в моноклинную, а затем при 947 °С-в α-форму.

Та₂О₅ сосуществует с твердым раствором кислорода в металле Та(О) с содержанием О 1,5 ат. % при 1100 К, 6 ат. % при 1950 К. Содержание кислорода в эвтектике Та₂О₅-Та(О) близко к 50 ат. %.

При высоких температурах Та₂О₅ реагирует с большинством оксидов, образуя сложные оксиды разнообразного состава. Некоторые из них (с большим содержанием Та₂О₅) иногда принимались за твердые растворы на его основе. Nb₂O₅ и Та₂О₅ образуют ограниченные твердые растворы, при высоких температурах устойчив Та₂О₅ · 2Nb₂O₅ (с тетрагональной структурой PNb₉O₂₀).

Та₂О₅ не реагирует с Н₂, около 1830°С взаимодействует с углеродом, образуя карбиды и оксикарбиды; с водой и кислотами, кроме фтористоводородной, не реагирует.

Может быть переведен в растворимые соединения обработкой фтористоводородной кислотой, сплавлением с гидросульфатами, карбонатами, гидроксидами Na и К. В последнем случае после обработки водой может быть получен раствор, содержащий ион [Та₆О₁₉]^8-, из которого этанолом осаждается К₈Та₆О₁₉·16Н₂О, кислотами-аморфный Та₂О₅·xН₂О, иногда называемый танталовой кислотой, Ta₂O₅·xH₂O получают также гидролизом ТаСl₅ или обработкой кислотами продуктов сплавления Та₂О₅ или танталовых концентратов с карбонатами металлов.

Свежеосажденный Та₂О₅-хН₂О легко растворим в растворах HF, КОН. Так называемые танталаты (NaTaO₃, Na₃TaO₄, Ca₂Ta₂O₇ и др.) обычно являются сложными оксидами, в которых отсутствуют танталат-ионы. Дегидратацией Та₂О₅·xН₂О при 220 °С получают аморфный Та₂О₅, при 560°С-кристаллич. d-Та₂О₅.

Та₂О₅-промежуточный продукт в производстве тантала, танталатов; двойные оксиды Ta(V) и Sr используют как варисторы, Та и Ва- термоэмиссионные материалы (Ва₆Та₂О₁₁), Та и (Ва или Pb) -сегнетоэлектрики, Та и Са-катализаторы в органическом синтезе.

SnO2, Олова (IV) оксид

Подробности

Категория: Справочная информация

Опубликовано 12.01.2019 16:40

Просмотров: 1288

Диоксид олова, SnО₂-бесцветные кристаллы, кристаллическая решетка тетрагональная типа рутила. Испаряется преимущественно в виде SnO, в парах присутствуют также О₂ и оксиды Sn_nО_n, где п = 2, 3 или 4. Не растворим в воде; устойчив в водных растворах кислот, солей, щелочей, различных восстановителей. При сплавлении со щелочами и карбонатами образует станнаты М₂ [Sn(OH)₆]; при нагревании в присутствии восстановителей превращается в металл.

SnO₂-полупроводник n-типа; ширина запрещенной зоны 3,54 эВ (300 К). При легировании элементами V группы (напр., Sb) электрическая проводимость SnO₂ увеличивается в 10³-10⁵ раз. SnO₂ прозрачен для видимого света и отражает ИК излучение с длиной волны выше 2 мкм.

В природе SnO₂-минерал касситерит (оловянный камень).

Поликристаллический SnO₂ получают прокаливанием солей Sn (IV) на воздухе, осаждением оловянных кислот из растворов солей Sn и их последующим прокаливанием на воздухе при температурах до 1230°С.

Монокристаллы SnO₂ выращивают из паровой фазы с использованием процессов окисления, пиролиза или гидролиза соединений Sn, из растворов гидротермальным синтезом.

Пленки SnO₂ получают окислением пленок олова, методом химических транспортных реакций из хлоридов Sn или оловоорганических соедединений с их последующим пиролизом или гидролизом на подложках, конденсацией SnO₂ в вакууме из паровой фазы, содержащей Sn, O₂ и SnO.

Используют SnO₂ в виде порошков и керамики в производстве прозрачных, электропроводящих и теплоотражающих материалов, как белый пигмент в производстве стекла и жаропрочных эмалей и глазурей, катализатор реакций замещения и гидролиза.

 Тонкие пленки SnO₂, нанесенные на стеклянные или полиэтиленовые подложки, используют в качестве антиобледенителей в самолетах, автомобилях и др. транспортных средствах, теплоизолирующих окон в помещениях, обогреваемых солнечным светом, прозрачных проводящих покрытий в электронных приборах.

TiO2, Титана (IV) оксид

Подробности

Категория: Справочная информация

Опубликовано 26.01.2019 17:43

Просмотров: 1228

Известно до 15 оксидов титана.

Низшие оксиды титана  -продукты упорядочения твердого раствора кислородав a-Ti, максимальная концентрация которого 31,9 ат.% О. При длительном обжиге образуются фазы на основе Ti₃O (20-30 ат.% О) с ромбоэдрической решеткой и Ti₂O. Промежуточный оксид Тi₃О₂-фаза с гексагональной решеткой.

- Монооксид TiO-кристаллы от золотисто-желтого до коричнево-фиолетового цвета со структурой типа NaCl со статистическим распределением вакансий Ti и О; полиморфные переходы при 1250, 820 и 720 °С, при 940 °С образуется стехиометрическая низкотемпературная моноклинная модификация. TiO испаряется конгруэнтно; в воде не растворим, растворим в разбавленных соляной и серной кислотах; при нагревании на воздухе окисляется; получают взаимодействием Ti с ТiO₂, компонент катализаторов.

- Сесквиоксид Ti₂O₃-кристаллы темно-фиолетового или черного цвета со структурой типа корунда; при 200 °С превращаектся в другую гексагональную модификацию; при испарении диссоциирует на TiO и ТiO₂; окисляется на воздухе только при очень высоких температурах; с водой и минеральными кислотами не реагирует; растворим при нагревании в концентрированной H₂SO₄ с образованием фиолетового раствора Ti₂(SO₄)₃; сплавляется с KHSO₄ с получением титанилсульфатов K₂TiO(SO₄)₂; при спекании или сплавлении с оксидами или карбонатами щелочных, щелочно-земельных и других  металлов образует двойные оксиды.

- Оксид Ti₃O₅, голубые или голубовато-черные кристаллы моноклинной сингонии; при 175°С превращаются в другую моноклинную модификацию; плотность - 4,29 г/см³; испаряется конгруэнтно с диссоциацией на TiO и ТiO₂.

- В области от Ti_1,75 до Ti_1,9 существует гомологическая группа фаз Ti_nO_2n-1, где n = 4-9 (фазы Магнелли), кристаллизующиеся в триклинной решетке.

- Диоксид ТiO₂-бесцветные кристаллы, при нагревании желтеет, но обесцвечивается после охлаждения; известен в виде нескольких модификаций; кроме рутила, анатаза и брукита, известных в виде минералов, получены две модификации высокого давления.

Брукит при всех условиях метастабилен. При нагревании анатаз и брукит необратимо превращаются в рутил соотвенно при 400-1000 °С и ~750°С. В основе структур этих модификаций октаэдры ТiO₆.

TiO₂ не растворим в воде, разбавленных минеральных кислотах (кроме плавиковой) и разбавленных растворах щелочей. С Н₂О₂ образует ортотитановую кислоту Н₄ТiO₄ (желтого цвета). Медленно растворяется в концентрированной H₂SO₄, концентрированных растворах щелочей, насыщенном растворере КНCO₃. При нагревании с NH₃ образует TiN.

При сплавлении или спекании с оксидами, карбонатами металлов образуются титанаты и двойные оксиды. Водородом, углеродом, активными металлами (Mg, Ca, Na) TiO₂ при нагревании восстанавливается до низших оксидов. С Сl₂ при нагревании в присутствии восстановителей (угля) образует TiCl₄.

Получают TiO₂ либо прокаливанием гидроксида, образующегося при гидролизе сульфатных растворов (при сульфатной переработке титановых концентратов), либо сжиганием TiCl₄ (при 1200-1700 °С).

ТiO₂ высокой чистоты можно получить гидролизом титанорганических соединений, Ti(OC₄H₉) с последующим прокаливанием.

Используют TiO₂ как пигмент в лакокрасочной промышленности (титановые белила), в произодстве бумаги, синтетических волокон, пластмасс, резиновых изделий, в производстве керамических диэлектриков, белой эмали, термостойкого и оптического стекла (в т.ч. для волоконной оптики), как компонент обмазки электродов для электросварки и покрытий литейных форм и т. д.

Гидратированный диоксид ТiO₂·nН₂О [гидроксид Ti(IV), оксо-гидрат Ti, оксогидроксид Ti] в зависимости от условий получения может содержать переменные количества связанных с Ti групп ОН, структурную воду, кислотные остатки и адсорбированные катионы.

Полученный на холоду свежеосажденный ТiO₂·nН₂О хорошо растворим в разбавленных минеральных и сильных органических кислотах, но почти не растворим в растворах щелочей. Легко пептизируется с образованием устойчивых коллоидных растворов. При высушивании на воздухе образует объемистый белый порошок плотность - 2,6 г/см³, приближающийся по составу к ТiO₂·2Н₂О (ортотитановая кислота).

При нагревании и длительной сушке в вакууме постепенно обезвоживается, приближаясь по составу к TiO₂ · Н₂О (метатитановая кислота). Осадки такого состава получаются при осаждении из горячих растворов, при взаимодействии металлического титана с HNO₃ и т.п. Их плотность составляет приблизительно 3,2 г/см³ и выше. Они практически не растворимы в разбавленных кислотах, не способны пептизироваться.

При старении осадки TiО₂·nH₂О постепенно превращаются в безводный диоксид, удерживающий в связанном состоянии адсорбированные катионы и анионы. Старение ускоряется кипячением суспензии с водой. Структура образующегося при старении TiO₂ определяется условиями осаждения.

При осаждении аммиаком из солянокислых растворов при рН < 2 получаются образцы со структурой рутила, при рН 2-5-со структурой анатаза, из щелочной среды-рентгеноаморфные. Из сульфатных растворов продукты со структурой рутила не образуются.

ВРЕДНОСТЬ

Пыль TiO₂ обладает раздражающим действием, может вызвать бронхит, пневмосклероз и др. поражения легких; ПДК в воздухе рабочей зоны 10 мг/м³, на  воздухе 0,5 мг/м³, в воде 0,1 мг/л.