Соединения титана

покрытием TiN Сверло с

+4 Степень окисления доминирует в химии титана. ^{[ 1 ]} но соединения в степени окисления +3 также многочисленны. ^{[ 2 ]} Обычно титан принимает октаэдрическую координационную геометрию . в своих комплексах ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} но тетраэдрический TiCl ₄ является заметным исключением. Из-за высокой степени окисления соединения титана (IV) обладают высокой степенью ковалентной связи . ^{[ 1 ]}

Оксиды, сульфиды и алкоксиды

Наиболее важным оксидом является TiO ₂ , который существует в трех важных полиморфных модификациях ; анатаз, брукит и рутил. Все три представляют собой белые диамагнитные твердые вещества, хотя образцы минералов могут казаться темными (см. рутил ). Они используют полимерные структуры, в которых Ti окружен шестью оксидными лигандами, которые связаны с другими центрами Ti. ^{[ 5 ]}

Термин титанаты обычно относится к соединениям титана(IV), представленным титанатом бария (BaTiO ₃ ). Обладая структурой перовскита, этот материал проявляет пьезоэлектрические свойства и используется в качестве преобразователя при взаимном преобразовании звука и электричества . ^{[ 6 ]} Многие минералы являются титанатами, например ильменит (FeTiO ₃ ). Звездчатые сапфиры и рубины приобретают астеризм (звездообразующий блеск) из-за присутствия примесей диоксида титана. ^{[ 7 ]}

разнообразные восстановленные оксиды ( субоксиды Известны ) титана, главным образом восстановленные стехиометрии диоксида титана, полученные атмосферным плазменным напылением . Ti ₃ O ₅ , описываемый как разновидность Ti(IV)-Ti(III), представляет собой фиолетовый полупроводник, получаемый восстановлением TiO ₂ водородом при высоких температурах. ^{[ 8 ]} и используется в промышленности, когда поверхности необходимо покрыть диоксидом титана методом напыления: он испаряется в виде чистого TiO, тогда как TiO ₂ испаряется в виде смеси оксидов и осаждает покрытия с переменным показателем преломления. ^{[ 9 ]} Также известен Ti ₂ O ₃ со структурой корунда и TiO со структурой каменной соли, хотя часто нестехиометрический. ^{[ 10 ]}

Алкоксиды . титана(IV), полученные обработкой TiCl ₄ спиртами, представляют собой бесцветные соединения, которые при реакции с водой переходят в диоксид титана Они промышленно полезны для осаждения твердого TiO ₂ процессом золь-гель- . Изопропоксид титана используется в синтезе хиральных органических соединений посредством эпоксидирования по Шарплессу . ^{[ 11 ]}

Титан образует множество сульфидов, но только TiS ₂ вызвал значительный интерес. Он имеет слоистую структуру и использовался в качестве катода при разработке литиевых батарей . Поскольку Ti(IV) является «жестким катионом» , сульфиды титана нестабильны и имеют тенденцию гидролизоваться до оксида с выделением сероводорода . ^{[ 12 ]}

Нитриды и карбиды

Нитрид титана (TiN) представляет собой тугоплавкое твердое вещество, обладающее чрезвычайной твердостью, тепло/электропроводностью и высокой температурой плавления. ^{[ 13 ]} TiN имеет твердость, эквивалентную сапфиру и карборунду (9,0 по шкале Мооса ), ^{[ 14 ]} и часто используется для покрытия режущих инструментов, таких как сверла . ^{[ 15 ]} Он также используется в качестве декоративной отделки золотого цвета и в качестве барьерного слоя при производстве полупроводников . ^{[ 16 ]} Карбид титана (TiC), который также очень тверд, содержится в режущих инструментах и покрытиях. ^{[ 17 ]}

Галиды

Соединения титана (III) имеют характерный фиолетовый цвет, о чем свидетельствует водный раствор трихлорида титана .

Тетрахлорид титана (хлорид титана(IV), TiCl ₄^{[ 18 ]}) представляет собой бесцветную летучую жидкость (коммерческие образцы желтоватого цвета), гидролизующуюся на воздухе с эффектным выделением белых облаков. С помощью процесса Кролла TiCl ₄ используется при переработке титановых руд в металлический титан. Тетрахлорид титана также используется для получения диоксида титана, например, для использования в белой краске. ^{[ 19 ]} Он широко используется в органической химии как кислота Льюиса , например, в альдольной конденсации Мукаямы . ^{[ 20 ]} В процессе Ван Аркеля-де Бура тетраиодид титана (TiI ₄ ) образуется при производстве металлического титана высокой чистоты. ^{[ 21 ]}

Титан(III) и титан(II) также образуют стабильные хлориды. Ярким примером является хлорид титана (III) (TiCl ₃ ), который используется в качестве катализатора для производства полиолефинов (см. Катализатор Циглера-Натта ) и восстановителя в органической химии. ^{[ 22 ]}

Металлоорганические комплексы

В связи с важной ролью соединений титана в качестве катализатора полимеризации соединения со связями Ti-C интенсивно изучаются. Наиболее распространенным титанорганическим комплексом является дихлорид титаноцена ((C ₅ H ₅ ) ₂ TiCl ₂ ). Родственные соединения включают реагент Теббе и реагент Петасиса . Титан образует карбонильные комплексы , например (C ₅ H ₅ ) ₂ Ti(CO) ₂ . ^{[ 23 ]}

Исследования противораковой терапии

После успеха химиотерапии на основе платины комплексы титана (IV) были одними из первых неплатиновых соединений, которые были протестированы для лечения рака. Преимущество соединений титана заключается в их высокой эффективности и низкой токсичности in vivo . ^{[ 24 ]} В биологических средах гидролиз приводит к образованию безопасного и инертного диоксида титана. Несмотря на эти преимущества, первые соединения-кандидаты не прошли клинические испытания из-за недостаточного соотношения эффективности и токсичности и осложнений при составлении рецептуры. ^{[ 24 ]} Дальнейшие разработки привели к созданию потенциально эффективных, селективных и стабильных препаратов на основе титана. ^{[ 24 ]}

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 958
^ Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 970
^ Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 960
^ Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 967
^ Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 961
^ «Титан » Колумбийская энциклопедия (6-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета . 2000–2006. ISBN 978-0-7876-5015-5 .
^ Эмсли, Джон (2001). «Титан» . Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от Аризоны . Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-850340-8 .
^ Лю, Банда; Хуан, Ван-Ся; Йи, Ён (26 июня 2013 г.). «Приготовление и оптические свойства хранения порошка λTi ₃ O ₅ ». Журнал неорганических материалов . 28 (4): 425–430. doi : 10.3724/SP.J.1077.2013.12309 (неактивен 22 июня 2024 г.). {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июнь 2024 г. ( ссылка )
^ Бонарди, Антонио; Пюльхофер, Герд; Германуц, Стефан; Сантанджело, Андреа (2014). «Новое решение для покрытия зеркал в $γ$ -лучевой черенковской астрономии». Экспериментальная астрономия . 38 (1–2): 1–9. arXiv : 1406.0622 . Бибкод : 2014ExA....38....1B . дои : 10.1007/s10686-014-9398-x . S2CID 119213226 .
^ Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 962.
^ Рамон, Диего Дж.; Юс, Мигель (2006). «На арене энантиоселективного синтеза титановые комплексы носят лавровый венок». хим. Преподобный . 106 (6): 2126–2308. дои : 10.1021/cr040698p . ПМИД 16771446 .
^ Маккелви, MJ; Глаунсингер, WS (1995). «Дисульфид титана». Неорганические синтезы . Том. 30. С. 28–32. дои : 10.1002/9780470132616.ch7 . ISBN 9780470132616 .
^ Саха, Нареш (1992). «Химия окисления нитрида титана: исследование рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии». Журнал прикладной физики . 72 (7): 3072–3079. Бибкод : 1992JAP....72.3072S . дои : 10.1063/1.351465 .
^ Шуберт, Э.Ф. «Шкала твердости, введенная Фридрихом Моосом» (PDF) . Образовательные ресурсы. Трой, Нью-Йорк: Политехнический институт Ренсселера . Архивировано (PDF) из оригинала 3 июня 2010 года.
^ Труини, Джозеф (май 1988 г.). «Сверла» . Популярная механика . Том. 165, нет. 5. с. 91. ISSN 0032-4558 .
^ Балига, Б. Джаянт (2005). Силовые устройства из карбида кремния . Всемирная научная. п. 91. ИСБН 978-981-256-605-8 .
^ «Информация о продукте из карбида титана» . ХК Старк. Архивировано из оригинала 22 сентября 2017 года . Проверено 16 ноября 2015 г.
^ Сон, С.; Юносси, О.; Голдсмит, BW (2009). Титан: промышленная база, ценовые тенденции и технологические инициативы (Отчет). Корпорация Рэнд. п. 10. ISBN 978-0-8330-4575-1 .
^ Джонсон, Ричард В. (1998). Справочник по гидродинамике . Спрингер. стр. 38–21. ISBN 978-3-540-64612-9 .
^ Коутс, Роберт М.; Пакетт, Лео А. (2000). Справочник реагентов для органического синтеза . Джон Уайли и сыновья. п. 93. ИСБН 978-0-470-85625-3 .
^ Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 965
^ Гундерсен, Лиз-Лотте; Вставай, Фроде; Ундхейм, Кьель; Мендес Андино, Хосе (2007). «Хлорид титана (III)». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . дои : 10.1002/047084289X.rt120.pub2 . ISBN 978-0471936237 .
^ Хартвиг, Дж. Ф. (2010). Химия органопереходных металлов: от связывания к катализу . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Университетские научные книги. ISBN 978-1891389535 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Чува, Эдит Ю.; Миллер, Майя (2018). «Глава 8. Координационные комплексы титана(IV) для противораковой терапии» . В Сигеле, Астрид; Сигель, Хельмут; Фрайзингер, Ева; Сигел, Роланд КО (ред.). Металлопрепараты: Разработка и действие противораковых средств . Том. 18. Берлин, Германия: de Gruyter GmbH. стр. 219–250. дои : 10.1515/9783110470734-014 . ISBN 9783110470734 . ПМИД 29394027 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

Цитируемые работы

Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .

[Greenwood1997p958-1] Перейти обратно: ^а ^б Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 958

[Greenwood1997p970-2] Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 970

[Greenwood1997p960-3] Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 960

[Greenwood1997p967-4] Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 967

[Greenwood1997p961-5] Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 961

[TICE6th-6] «Титан » Колумбийская энциклопедия (6-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета . 2000–2006. ISBN 978-0-7876-5015-5 .

[Emsley2001p453-7] Эмсли, Джон (2001). «Титан» . Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от Аризоны . Оксфорд, Англия, Великобритания: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-850340-8 .

[8] Лю, Банда; Хуан, Ван-Ся; Йи, Ён (26 июня 2013 г.). «Приготовление и оптические свойства хранения порошка λTi ₃ O ₅ ». Журнал неорганических материалов . 28 (4): 425–430. doi : 10.3724/SP.J.1077.2013.12309 (неактивен 22 июня 2024 г.). {{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на июнь 2024 г. ( ссылка )

[9] Бонарди, Антонио; Пюльхофер, Герд; Германуц, Стефан; Сантанджело, Андреа (2014). «Новое решение для покрытия зеркал в $γ$ -лучевой черенковской астрономии». Экспериментальная астрономия . 38 (1–2): 1–9. arXiv : 1406.0622 . Бибкод : 2014ExA....38....1B . дои : 10.1007/s10686-014-9398-x . S2CID 119213226 .

[FOOTNOTEGreenwoodEarnshaw1997962-10] Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 962.

[11] Рамон, Диего Дж.; Юс, Мигель (2006). «На арене энантиоселективного синтеза титановые комплексы носят лавровый венок». хим. Преподобный . 106 (6): 2126–2308. дои : 10.1021/cr040698p . ПМИД 16771446 .

[12] Маккелви, MJ; Глаунсингер, WS (1995). «Дисульфид титана». Неорганические синтезы . Том. 30. С. 28–32. дои : 10.1002/9780470132616.ch7 . ISBN 9780470132616 .

[13] Саха, Нареш (1992). «Химия окисления нитрида титана: исследование рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии». Журнал прикладной физики . 72 (7): 3072–3079. Бибкод : 1992JAP....72.3072S . дои : 10.1063/1.351465 .

[14] Шуберт, Э.Ф. «Шкала твердости, введенная Фридрихом Моосом» (PDF) . Образовательные ресурсы. Трой, Нью-Йорк: Политехнический институт Ренсселера . Архивировано (PDF) из оригинала 3 июня 2010 года.

[15] Труини, Джозеф (май 1988 г.). «Сверла» . Популярная механика . Том. 165, нет. 5. с. 91. ISSN 0032-4558 .

[16] Балига, Б. Джаянт (2005). Силовые устройства из карбида кремния . Всемирная научная. п. 91. ИСБН 978-981-256-605-8 .

[17] «Информация о продукте из карбида титана» . ХК Старк. Архивировано из оригинала 22 сентября 2017 года . Проверено 16 ноября 2015 г.

[18] Сон, С.; Юносси, О.; Голдсмит, BW (2009). Титан: промышленная база, ценовые тенденции и технологические инициативы (Отчет). Корпорация Рэнд. п. 10. ISBN 978-0-8330-4575-1 .

[19] Джонсон, Ричард В. (1998). Справочник по гидродинамике . Спрингер. стр. 38–21. ISBN 978-3-540-64612-9 .

[20] Коутс, Роберт М.; Пакетт, Лео А. (2000). Справочник реагентов для органического синтеза . Джон Уайли и сыновья. п. 93. ИСБН 978-0-470-85625-3 .

[Greenwood1997p965-21] Гринвуд и Эрншоу 1997 , с. 965

[22] Гундерсен, Лиз-Лотте; Вставай, Фроде; Ундхейм, Кьель; Мендес Андино, Хосе (2007). «Хлорид титана (III)». Энциклопедия реагентов для органического синтеза . дои : 10.1002/047084289X.rt120.pub2 . ISBN 978-0471936237 .

[23] Хартвиг, Дж. Ф. (2010). Химия органопереходных металлов: от связывания к катализу . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Университетские научные книги. ISBN 978-1891389535 .

[Tshuva-Miller-24] Перейти обратно: ^а ^б ^с Чува, Эдит Ю.; Миллер, Майя (2018). «Глава 8. Координационные комплексы титана(IV) для противораковой терапии» . В Сигеле, Астрид; Сигель, Хельмут; Фрайзингер, Ева; Сигел, Роланд КО (ред.). Металлопрепараты: Разработка и действие противораковых средств . Том. 18. Берлин, Германия: de Gruyter GmbH. стр. 219–250. дои : 10.1515/9783110470734-014 . ISBN 9783110470734 . ПМИД 29394027 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]