Springen naar inhoud

Titanium Chloor complex


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Ambidexter

    Ambidexter


  • >100 berichten
  • 131 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2008 - 00:55

Ik probeer om uit TiO2 een Ti(III) oplossing te maken.
Dit blijkt echter vrijwel onmogelijk te zijn, omdat TiO2 zeer inert is.
In zure oplossing vormt het in aanwezigheid van H2O2 een geel complex met sterke kleuring, vermoedelijk een peroxide. Er wordt echter maar heel weinig TiO2 opgelost door waterstofperoxide.
Verwarmen tot ca. 70 C in geconcentreerd HCl of koningswater geeft vrijwel geen resultaat: een spateltje TiO2 lost niet op in ca. 60 ml van deze zuren.

Het enige wat tot nu toe een resultaat heeft gegeven is het volgende en hierover heb ik een vraag.
Uitgangspunt is het volgende mengsel:
  • ca. 25ml 30% HCl
  • ca. 25ml 37% H2O2
  • een spatel TiO2
Dit geeft een lichte geelkleuring ten gevolge van het complex met waterstofperoxide.
Vervolgens wordt de oplossing verwarmd. Bij ongeveer 45 C begint er enige gasontwikkeling te ontstaan, die ophoudt zodra de warmtebron wordt weggenomen. Als er wordt doorverwarmd tot ongeveer 60 C, dan treedt er een sterke gasontwikkeling op, zo sterk, dat het volume van het schuimende mengsel is verdubbeld t.o.v. het oorspronkelijke volume. De gasontwikkeling stopt kort nadat de warmtebron wordt weggenomen. Het ontstane gasmengsel bevat zuurstof, wat blijkt doordat een brandende lucifer die aan de mond van de buis gehouden wordt een 2 maal zo grote vlam geeft. Verder komt er chloorgas vrij, wat herkenbaar is aan de zwembadgeur.
Als de temperatuur tot boven de 70 C wordt verhoogd, dan wordt de reactie tamelijk heftig. Als de warmtebron wordt weggenomen, dan blijft de reactie doorgaan en de temperatuur neemt verder toe. Na ongeveer een halve minuut moet de inhoud in een ruime kolf (200 ml) gegoten worden om overkoken te voorkomen. De reactie duurt ongeveer 3 minuten en is aflopend. Er ontstaat een sterk gele kleur door het complex van H2O2.
Na afkoelen tot 5 C is er nog steeds wit TiO2-poeder aanwezig. Naar schatting is dit 80% van de oorspronkelijke hoeveelheid. Verder is er het gele peroxide in de oplossging. Daarnaast zijn er naaldvormige transparante kristallen gevormd.

Mijn vraag is: waaruit bestaan deze kristallen?

TiCl4 is vloeibaar tot -23 C, dus dat kan het niet zijn.
TiCl3 is paars, dus dat kan het ook niet zijn.
Chemistry of the rarer elements geeft aan dat er TiCl2 bestaat, en de kleur schijnt afhankelijk te zijn van de methode van bereiden.
Hetzelfde boek noemt ook het bestaan van H2TiCl6, en dit zou worden verkregen door TiCl4 op te lossen in HCl.
Zelf houd ik TiOCl2 nog voor een mogelijkheid, maar ik heb geen referenties voor het bestaan ervan.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

vincent1986

    vincent1986


  • >25 berichten
  • 92 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2008 - 16:15

heeft u al geprobeerd om met behulp van een UV VIS scan een golflengtescan te maken. Uit het spectrum is het namelijk goed mogelijk om orbitalen te onderscheiden, waaruit de molecuulformule kan worden afgeleid.

Op internet staan enkele spectra die betrouwbaar zijn van de door u aangehaalde mogelijkheden, zodat u ze eventueel via een vergelijking kan matchen.

#3

Jor_CF

    Jor_CF


  • >250 berichten
  • 840 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2008 - 17:27

Volgens mij bedoel je 37% HCl en 30% waterstofperoxide.

Ik denk dat de topic-starter geen beschikking heeft over een UV VIS scan, aangezien hij volgens mij chemie als hobby doet. Het feit dat hij afkoelt tot 5C maakt dit nog waarschijnlijker :P

Het peroxo-complex is rood in zuur millieu. Ik denk dat de gele kleur komt door opgelost chloor, maar misschien kan het ook veroorzaakt zijn door een zeer lage concentratie van het peroxo-complex.

De kristallen zijn waarschijnlijk een verbinding van Ti(IV). Hoe zou je ooit Ti(III) of Ti(II) kunnen krijgen in dit geval? Wat is de reductor? ;)

TiCl4 kan het sowieso niet zijn. Dit is een covalente verbinding, vergelijkbaar met bijvoorbeeld AlCl3. Het reageert zeer heftig met water, onder vorming van het oxychloride, en vervolgens TiO2.
Het wordt ook wel gebruikt als een bron voor rook bij het testen van zuurkasten.

Het zou misschien een gehydrateerd tetrachloride kunnen zijn, maar ik weet niet of dit bestaat.

We need woelen here :P

Voor zover ik weet is TiO2 zeer moeilijk te verwerken tot andere verbindingen. Titaandioxide (mineraal) is de grondstof voor titaan-metaal, en het vrij moeilijk dit te reduceren.

Eerst wordt het dioxide omgezet in het tetrachloride met chloor en een katalysator, wat vervolgens met magnesium wordt gereduceerd tot elementair titaan.

Het lijkt me dus dat het dioxide niet de goede uitgangstof is voor andere titaanverbindingen of het bestuderen van titaan-chemie.
Ik heb 50 gram titaanpoeder, en dit gebruik ik voor experimenten, door dit op te lossen in conc. HCl.
Titaanpoeder is heel erg duur bij de grote leveranciers, maar ik heb een goedkope bron gevonden. Ik kan je die geven als je me een PM stuurt.

Veranderd door Jor, 30 december 2008 - 17:36


#4

hzeil

    hzeil


  • >1k berichten
  • 1379 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2008 - 18:21

Titanium is geen zeldzaam metaal. Toch is het duur vanwege de moeizame bereiding.
In een zuurkast heb ik ooit TiCl4 gemaakt, uitgaande van TiO2. in de vorm van titaanerts (rutiel) Dat is niet zo duur.
Van een mengsel van rutiel en grafietpoeder moet je eerst , met behulp van stijfsel, pillendraaien. In een buisoven wordt er chloor over geleid en in een koeler die er achter was geplaatst condenseerde dan al het TiCl4. De mengverhouding rutiel/grafiet kun je uitrekenen uit de stoechiometrie en de temperatuur bepaalde ik experimenteel.
De laatste, gevaarlijkste stap hebben ze me niet laten doen. Dat is het leiden van TiCl4 damp over gesmolten natrium. Dan krijg je het vaste titanium metaal.
Helaas is dat dan nog hard en zuurstofhoudend. Een vaste oplossing van zuurstof in het metaal. Hoe het metaal daarna zacht en zuiver gemaakt kan worden weet ik niet meer.
Maar dat is zeker heel moeilijk.
Uitleggen is beter dan verwijzen naar een website

#5

woelen

    woelen


  • >1k berichten
  • 3145 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2008 - 20:18

Dit is een interessant experiment, leuk om te zien dat rutiel op deze manier kan oplossen. Is het rutiel wel echt zuiver? Het lijkt mij eigenlijk wel onwaarschijnlijk dat er rutiel oplost in een dergelijk bad. Dan zou je met iets als HF moeten komen, waarmee het complex TiF62- wordt gevormd.

Het is in ieder geval geen titaan(II) of titaan(III) verbinding, zoals Jor ook al aangaf. Er is geen reducerende stof welke dit kan vormen.

Zijn die naaldvormige kristallen stabiel, of verdwijnen ze bij hogere temperatuur? Bij een temperatuur van 5 graden (of was het nog kouder in jouw experiment?) kan chloor een hydraat vormen en misschien waren dat wel jouw kristallen. Om zeker te zijn moet je dit experiment nog eens herhalen en dan de kristallen proberen te isoleren (bijv. alle vloeistof er af schenken) en dan weer op kamertemperatuur laten komen.

#6

Ambidexter

    Ambidexter


  • >100 berichten
  • 131 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 januari 2009 - 17:31

Allen bedankt voor de reacties en een gelukkig nieuwjaar!

Dit is een interessant experiment, leuk om te zien dat rutiel op deze manier kan oplossen. Is het rutiel wel echt zuiver?

Waarschijnlijk niet. Ik heb het als pigment gekocht in een winkel voor kunstenaarsbenodigdheden.

Het is in ieder geval geen titaan(II) of titaan(III) verbinding, zoals Jor ook al aangaf. Er is geen reducerende stof welke dit kan vormen.

Weet ik. Inderdaad zijn Ti(III) en Ti(II) complexen uitgesloten vanwege het ontbreken van een reductor. Ik was echter zelf verbaasd de naaldvormige kristallen aan te treffen.

Zijn die naaldvormige kristallen stabiel, of verdwijnen ze bij hogere temperatuur? Bij een temperatuur van 5 graden (of was het nog kouder in jouw experiment?) kan chloor een hydraat vormen en misschien waren dat wel jouw kristallen. Om zeker te zijn moet je dit experiment nog eens herhalen en dan de kristallen proberen te isoleren (bijv. alle vloeistof er af schenken) en dan weer op kamertemperatuur laten komen.

Het verwarmen van het mengsel laat de kristallen oplossen, waarbij de oplossing troebel wordt. Filtreren met filterpapier leidt niet tot een residu. Ook filtreren met een glasfilter maakt de oplossing niet helder. Het is een gegeven (Chemistry of the rarer elements) dat veel titaniumzouten bij hogere temperatuur hydroxides vormen die de troebeling van de oplossing veklaren.
De temperatuur wat op de thermometer tussen de 4 en 5 C.

Volgens mij bedoel je 37% HCl en 30% waterstofperoxide.

Ik citeer de etiketten van labshop. :P

@hzeil: Ik wilde liever niet zulke methodes toepassen, om het een beetje binnen de hobbysfeer te houden.
Een methode die titanaten lijkt te vormen is door TiO2 op te lossen in gesmolten NaOH. (NB. Ook het glazuur van het porseleinen schaaltje lost hierin op. Niet met glazen schaaltjes uitvoeren, deze kunnen heftig reageren met gesmolten NaOH :lol:.) Bij toevoegen van het TiO2 poeder aan het gesmolten NaOH gaat het onder bruisen in oplossing en geeft het bij afkoelen een witte substantie, die oplosbaar is in (heet) water en HCl. De oplossing in water geeft na langere tijd een neerslag van lage dichtheid; het mengt al zodra je de reageerbuis pakt. Toevoegen van HCl maakt deze oplossing weer helder.
Ik vermoed dat het neerslag een hydroxide(-complex) is en geen TiO2, omdat dit laatste veel sneller neerslaat. Toevoegen van en spatel TiO2 aan een reageerbuis met water geeft dit neerslag niet. Daardoor lijkt het me ook onwaarschijnlijk dat het TiO2 nog hydroxides of gebonden water bevat, omdat dit dan bij mengen met water ook zo'n soort neerslag zou moeten geven.

#7

Ambidexter

    Ambidexter


  • >100 berichten
  • 131 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 januari 2009 - 15:29

Nog een follow-up op dit experiment.

Helaas ben ik wat te onvoorzichtig geweest met het originele resultaat van dit experiment. Ik heb de kristallen opgelost door de oplossing te verwarmen en vervolgens te filtreren. Het idee erachter was dat ik de oplossing gedeeltelijk zou indampen en zodoende meer kristallen zou krijgen. Tevens wilde ik het overgebleven rutiel wegfilteren. Het rutiel is echter zo fijn, dat het door het glasfilter niet is weggefilterd. Duidt dit op een kapot filter? Filtreren met een filtreerpapiertje houdt het rutiel ook niet tegen.
Na opnieuw afkoelen tot 5 C zijn de kristallen niet opnieuw gevormd. Opmerkelijk is wel dat de kleur van de oplossing is veranderd naar zeer licht geel (de kleur van verdund citroensap), in plaats van het krachtige oranjegeel van het peroxocomplex wat het voor het verwarmen had.

Pogingen om het experiment te herhalen met nieuwe uitgangsstoffen zijn tot op heden helaas mislukt. Des te bijzonderder blijft het eerste experiment. Ik heb een foto van de kristallen, maar kan ze niet opnieuw produceren. Mocht dit in de toekomst nog lukken, dan zal ik het hier posten.

#8

hzeil

    hzeil


  • >1k berichten
  • 1379 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 januari 2009 - 18:44

Sommige fijnverdeelde, niet-filtreerbare neerslagen kun je door digereren alsnog filtreerbaar maken. Ik denk daarbij vooral aan bariumsulfaat en calciumcarbonaat.
Mogelijk lukt dat ook met TiO2.
Twee uur verwarmen op 95oC. van de colloidale oplossing doet de kleinste deeltjes vaak oplossen en de grotere aangroeien. Stoomverwarming is daarvoor het handigste.
Kleurveranderingen zijn soms het gevolg van verandering van deeltjesgrootte. Als deeltjes groter worden gaat lichtverstrooiing soms over in licht- reflektie. Bij voorbeeld van blauw naar wit of geel.
Uitleggen is beter dan verwijzen naar een website

#9

Ambidexter

    Ambidexter


  • >100 berichten
  • 131 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 januari 2009 - 03:11

Hzeil, bedankt voor de tip.
Ik heb gemerkt dat de mengsels die een tijdje verhit zijn geweest inderdaad een iets andere structuur van het overgebleven TiO2 hebben dan in het begin.
Verhitten tot 95 C is alleen niet zinvol, omdat dan ook het HCl zal ontwijken en/of het overgebleven H2O2 zal gaan ontleden. Vermoedelijk is dat ook gebeurd toen ik de oplossing wat wilde indampen.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures