Соединения Ti, Zr, Hf с неметаллами

К соединениям Ti, Zr, Hfс неметаллами относятся гидриды, сульфиды, карбиды, нитриды и бориды.

Гидриды МН2 – хрупкие металлоподобные вещества, относящиеся к структурному типу флюорита с широкими областями гомогенности (МН2-х, 0< x £0.7). Их синтезируют прямым гидрированием металлов. Реакция идет с выделением тепла и обратима: при термической обработке в вакууме выше 800 оС водород удаляется. Разложение гидридов используют для создания тонких пленок металлов. TiH2 применяется в качестве замедлителя нейтронов, аккумуляторов водорода в водородной энергетике*.

Сульфиды MS и MS2 образуются при нагревании простых веществ в вакууме или инертной атмосфере. Моносульфиды кристаллизуются в структурном типе NiAs (см. т.2, гл. 7), что связано с высокой долей ковалентного характера и короткими связями М–М. Дисульфиды MS2 имеют слоистую структуру типа CdI2, что также обусловлено ковалентностью связи M–S. В ряду Ti–Zr–Hf ослабевают металлические свойства: TiS2 обладает металлической проводимостью, ZrS2 относится к полупроводникам, а HfS2 – к диэлектрикам.

Дисульфиды MS2 устойчивы по отношению к воздуху и воде, при нагревании сгорают с образованием МО2, при хлорировании MS2 превращаются в тетрахлориды

MS2 + 4Cl2 = MCl4 + 2SCl2.

При обработке горячими концентрированными растворами кислот-окислителей и щелочей дисульфиды разлагаются.

Селениды и теллуриды металлов четвертой группы подобны соответствующим сульфидам, но менее устойчивы.

Нитриды МN, карбиды MC и бориды MB кристаллизуются в структурном типе NaCl. Это очень твердые и тугоплавкие вещества (рис. 3.20), обладающие высокой электропроводностью. Прочность связи и температуры плавления понижаются от карбидов к нитридам и далее к оксидам. Бориды в этом ряду занимают особое положение: по сравнению с карбидами у них из-за меньшего числа валентных электронов ослаблены связи металл – неметалл, но общее межатомное взаимодействие усилено за счет связей неметалл – неметалл. Наибольшей величиной области гомогенности и соответственно концентрацией вакансий характеризуются карбиды МС1+х, 0 < x < 0.06. В пределах области гомогенности с повышением концентрации вакансий изменяется параметр кристаллической решетки, ослабляется связь металл – неметалл, а значит, понижается твердость и температура перехода в пластическое состояние.

При обычных условиях MN, NC и МВ химически инертны. При нагревании растворяются в щелочах, «царской водке».

 

Таблица 3.7. Свойства карбидов, нитридов и боридов титана, циркония и гафния

Соединение -Df , кДж/моль Плотность, г/см3 Температура плавления, оС
TiC 184.6 4.94
ZrC 196.8 6.57
HfC 209.7 12.67
TiN 338.1 5.43
ZrN 365.5 7.30
HfN 369.5 11.70
TiB - - 1990*
ZrB - 5.70 1250*
HfB - 12.67 2900*
TiB2 323.9 4.50
ZrB2 - 6.10
HfB2 - 10.87


* Инконгруэнтное плавление.








Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 963;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.