Синтез, строение и кислотные свойства гидратированных диоксидов элементов подгрупп германия и титана

• Автор: Косенкова, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Диоксиды элементов IV группы

1.1.1. Диоксиды элементов подгруппы германия

1.1.2. Диоксиды элементов подгруппы титана

1.2.Гидратированные диоксиды элементов IV группы

1.2.1. Гидратированные диоксиды элементов подгруппы гер

1.2.2 . Гидратированные диоксиды элементов подгруппы ти

1.3. Растворимость диоксидов и их гидратированных форм в воде

1.4. Растворимость диоксидов и их гидратированных форм в рас творах щелочей

1.5. Гидроксосоли элементов подгрупп германия и титана

1.6. Заключение
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Исходные вещества, оборудование и методы исследования
2.2. Синтез гидратированных диоксидов и гидроксосолей элемен тов подгрупп германия и титана
2.3. Химический анализ соединений
3. СТРОЕНИЕ ГИДРАТИРОВАННЫХ ДИОКСИДОВ ЭЛЕМЕНТОВ IV ГРУППЫ
3.1 .Гидратированный диоксид германия ОеО,1Н2О
3.2.Гидратированный диоксид олова Бп 1,Н
3.3. Г идратированный диоксид свинца РЬ0,1Н
3.4. Г идратированный диоксид титана ТЮ2Н
3.5. Гидратированные диоксиды НЮ,ЗН и 2Ю,5Н
4. ХАРАКТЕРИСТИКА КИСЛОТНЫХ СВОЙСТВ ГИДРАТИРО ВАННЫХ ДИОКСИДОВ ЭЛЕМЕНТОВ IV ГРУППЫ МЕТОДОМ ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ
4.1. Основные уравнения кривых титрования фоновых растворов
4.2. Потенциометрическое титрование оксидных суспензий с уче том строения двойного электрического слоя
4.3. Расчет констант кислотно основных равновесий по данным 2 потенциометрического титрования суспензий гидратированных диоксидов
5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГИДРАТИРОВАННЫХ ДИОКСИДОВ ЭЛЕ 9 МЕНТОВ IV ГРУППЫ С РАСТВОРАМИ ЩЕЛОЧЕЙ
5.1. Взаимодействие в системе Н
5.1.1. Кристаллическая структура гидрата дигидроксодиок 9 согерманата1У рубидия 2Н
5.1.2. Рентгенофаювый анализ гидрата дигидроксодиоксо 2 германата1У рубидия 2 2Н
5.1.3. Результаты ИК спектроскопии гидрата дигидроксо 3 диоксогерманатаГУ рубидия 2Н
5.1.4. Термогравиметрические исследования гидрата дигид 4 роксодиоксогерманата1У рубидия 2Н
5.2. Взаимодействие в системе 0 1,НН
5.2.1. Растворимость в системе 0 , НН при 7 С
5.2.2. Результаты петрографического и рентгенофазового 8 анализов гексагидроксостанната1У калия
5.2.3. ИК спектр гексагидроксостаннат1У калия 9
5.2.4. Термическая устойчивость гексагидроксостанната1У 1 калия
5.3. Взаимодействие в системе К0НРЬН
5.5.1. Растворимость в системе К0НРЬН при С
5.3.2. Рентгенофазовый анализ гексагидроксоптомбатов1У 4 натрия 2 и калия 2
5.3.3. ИК спектроскопия гексагидроксоплюмбатовУ на 6 трия Ыа2РЬОН и калия К2РЬОН
5.3.4. Термическая устойчивость гексагидроксоплюмба 8 тов1У натрия Иа2РЬОНб и калия К 2РЬ ОН
5.4. Сравнение данных растворимости гидратированных диокси 3 дов в щелочных растворах
5.5. Связь комплексообразователь лиганд, как критерий интен 5 сивности кислотноосновного взаимодействия
5.6. К вопросу о типах гибридизации в гексагидроксокомплексах 6 олова, гафния и свинца
7. ВЫВОДЫ
8. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Основной фрагмент структуры правильные олово кислородные октаэдры, с расстояниями 8пО, равными 2,2А, с ОО равны 2,5А, 2,бА и 3,5А. В элементарной ячейке атомы олова располагаются по вершинам и в центре тетрагональной призмы 2. Диоксид свинца кристаллизуется в трех модификациях ромбической, тетрагональной и кубической табл. Ромбическую модификацию часто называют аРЬ и получают электролизом нейтральных растворов нитрата свинца , растворов гидроксида натрия, содержащих свинец в степени окисления 2, и ацетата свинца II при плотности тока до мАсм2 , а также из тетрагональной модификации при температуре 0С и давлении Па . Строение а модификации показано на рисунке 1. Структурный мотив образующийся в результате чередования в одном слое зшзагообразных цепочек, заселенных РЬОб, и пустых октаэдров с длиной звена в два октаэдра. Каждый кислородный октаэдр имеет два общих ребра с соседями . Тетрагональная модификация, рРЬ встречается в природе в виде минерала плаггнерита. Ее можно получить также электролизом раствора нитрата свинца II . Она имеет структуру рутилакасситерита. Среднее расстояние РЬО в октаэдрах РЬ 2,А. Кубическая модификация стабильна лишь под давлением, превышающем 5Т Па. Кристаллизуется в структурном типе флюорита СаР2 . Диоксид титана ТЮ2 встречается в природе в виде минерала рутила, реже в виде анатаза и брукита , . Рутил кристаллизуется в тетрагональной сингонии. Атом титана в рутиле находится в октаэдрическом окружении атомов кислорода, два из которых на расстоянии 2, А, а четыре на расстоянии 1, А. Октаэдры ТОб объединяются в цепи, в которых каждый октаэдр соединен с соседними по двум противоположным ребрам , рис. Анатаз также кристаллизуется в тетрагональной сингонии. Однако октаэдры ТЮ6 в его структуре менее искажены. В них четыре коротких связи ТО имеют длину 1,9Г А, а две длинных 1, А , они значительно короче, чем в рутиле. Брукит имеет ромбическую структуру. По данным Полинга , координация атомов титана и среднее расстояние титан кислород в кристаллической решетке брукита близки к таковым в рутиле и анатазе. Однако в решетке анатаза связи титан кислород направлены вдоль оси с, а в решетке рутила перпендикулярно к ней. Кристаллическая модификация Сингония Параметры ространств. Литер. Таким образом, октаэдр ТОб в структуре брукита сильно искажен. Есть также указание на существование моноклинного рТЮг . Анатаз и брукит метастабильные модификации диоксида титана. При . С анатаз переходит в рутил. Брукит также переходит в рутил, скорость такого перехода при 0С мала, но существенно возрастает с повышением температуры ,,. Анатаз образуется при добавлении к сернокислым растворам, содержащим титан, гидроксида натрия , а также при гидролизе галогенидов титана при не слишком высоких температурах до 0С . Кристаллическая решетка анатаза стабилизируется при адсорбции анионов в. При нагревании образцов анатаза, выделенных щелочным гидролизом сернокислых титансодержащих растворов, переход их в рутил наблюдался при 0 . Синтез анатаза и рутила возможен из алкоксидов титана. Их гидролиз протекает быстро и количественно. В связи с тем, что производные низших нормальных спиртов реагируют слишком бурно, рекомендуется использовать производные изопропилового или трет бутилового спиртов . Диоксид циркония существует в виде следующих кристаллических модификаций моноклинной, тетрагональной, кубической и орторомбической. В кристаллической решетке моноклинной 7,х, встречающейся в природе в виде минерала бадделеита, каждый атом циркония находится в окружении восьми атомов кислорода, а каждый атом кислорода связан с четырьмя атомами циркония. Длины связей ЪгО лежат в пределах 2,2,2бА. Такое строение кристаллического диоксида циркония определяет его большую твердость, высокую температуру плавления, низкую химическую активность . Моноклинная модификация стабильна при температурах ниже С, а при более высоких температурах она превращается вначале в тетрагональную модификацию, что сопровождается увеличением плотности с 5, до 5, гсм3 , а затем в кубическую.