Kim loại chuyển tiếp
Titanium và những người bạn
Ngồi những tinh thể núi, thì các tinh thể titanite lớn nhất ở vùng núi cao đã được tìm thấy ở quanh Deutschlandsberg, Styria. Titanite là silicate chứa titanium và calcium với hàm lượng 24.42 % Ti, 20.44 % Ca và 14.33 % Si.
Tính tốn để xác định công thức thực nghiệm của titanite.
Ilmenite hoặc quặng sắt titanic (FeTiO3) có giá trị quan trọng hơn về mặt kinh tế. TiO2 sản xuất từ FeTiO3 (phản ứng A) được chuyển hố thành Ti theo quy trình Kroll (phản ứng B, C, D).
Viết phương trình cho các phản ứng trong sơ đồ và từ đó dẫn ra phương trình tổng cho tồn q trình.
Nếu ban đầu sử dụng 1000 kg hỗn hợp chất phản ứng theo phương trình tổng thì có thể tạo ra tối đa bao nhiêu kg titanium?
Quá trình nào đã được sử dụng để thực hiện phản ứng D?
Ilmenite được dùng để sản xuất Ti và TiO2. Nó cũng đóng vai trị quan trọng trong việc sản xuất các chất xúc tác của công ty CERAM, cũng là nguyên liệu thô của công ty EPCOS-TDK để sản xuất các hợp chất gốm điện áp. Ví dụ, barium titanate(IV), được dùng trong các nhiệt điện trở thuận (PTC) như bộ kiểm sốt nhiệt của máy sấy tóc.
Viết phương trình tổng hợp baritum titanate(IV) từ TiO2.
Nguyên tố titanium có 5 đồng vị bền, từ 46Ti đến 50Ti. Đồng vị phóng xạ 45Ti (β+, t1/2 =
3,078 h) có thể điều chế nhân tạo.
Viết phương trình phân rã phóng xạ của đồng vị 45Ti.
Điều chế một mẫu đánh dấu phóng xạ FeTiO3 với độ phóng xạ riêng là 65.91 Bq/gam. Tách ra 48.5 gam mẫu FeTiO3 để theo dõi, rồi lấy một phần mẫu khác, nặng 86.2 gam,
và tiến hành tất cả các phản ứng theo sơ đồ trên (A, B, C, D). Sau 210 phút, độ phóng xạ tổng của Ti là 2068 Bq.
Tính độ phóng xạ riêng của mẫu tách ra ngồi sau 3 giờ.
Tính hiệu suất tổng của Ti tạo thành theo chuỗi phản ứng (A, B, C, D) từ lượng FeTiO3 ban đầu.
B. Mạng tinh thể của các hợp chất Ti khác
Tiến hành khử trực tiếp TiO2 bằng than trong khí quyển khơng khí, một hỗn hợp tinh thể titanium nitride TiN và titanium carbide TiC đã được tạo thành. Titanium nitride được biết đến nhiều bởi độ cứng, do đó thường dùng làm vật liệu xây dựng. Thông thường, TiN được gắn kết trong những lớp mỏng đặt trên các vật liệu khác. Năng lượng mạng lưới của TiN là -8033 kJ/mol, bán kính ion Ti3+ là 0.67 Å.
Viết cấu hình electron của Ti3+.
Khi biết bán kính ion, có thể dùng phương trình Kapustinskii để tính năng lượng mạng lưới. Trong những trường hợp khác, phương trình này được sử dụng đế tính bán kính ion – nếu đã biết năng lượng mạng lưới, như trong trường hợp này.
Sử dụng phương trình Kapustinskii, tính bán kính ion của N3-, biết: d* = 34.5 pm, κ = 1.21·105 kJ·pm/mol.
Titanium carbide có một đặc tính hữu dụng là độ cứng rất cao. Có một điều lý thú là sự tồn tại của phân tử Ti8C12, đã được xác nhận vào năm 1992, với cấu trúc gây nhiều tranh cãi. Linus Pauling cho rằng nó có cấu trúc giống hình lập phương (giữa), chứ khơng phải cấu trúc như hình bên trái. Hình bên phải biểu diễn chi tiết thơng số mặt trước của hình lập phương.
Tính các giá trị độ dài x, y.
C. Phức chất của chromium và cobalt
Dưới đây là 5 phức chất sẽ được nghiên cứu: (a) [CoBr(NH3)5]SO4
(b) [Co(NH3)5SO4]Br
Cho 5 hợp chất này vào 5 bình chứa và đánh số từ I-V. Do bất cẩn, kĩ thuật viên phịng thí nghiệm đã làm mất danh sách hố chất tương ứng với mỗi bình. Tuy nhiên, có thể dựa vào những dữ kiện sau để xác định các lọ hoá chất:
Dung dịch của các chất III, IV, V tạo kết tủa trắng với AgNO3. Dung dịch của chất I tạo kết tủa trắng với BaCl2.
Cho dung dịch chứa ion bạc (dư) vào dung dịch III, thu được 3.28 gam kết tủa AgCl.
Sấy khơ 5.34 gam chất V thì khối lượng giảm 0.361 gam. Khối lượng mol của II là 290.23 gam/mol.
Xác định các chất I-V tương ứng với những hố chất nào. Giải thích bằng tính tốn hoặc phương trình phản ứng.
(a) và (b) thuộc loại đồng phân gì? Cation (c) có bao nhiêu đồng phân dia?
Phức (e) có tín hiệu phổ ở 13100 cm-1, năng lượng ghép cặp spin của phức chất này xấp xỉ 200 kJ/mol.
Tính ΔO theo kJ/mol.
Biểu diễn giản đồ orbital d trong phức (e). Tính moment từ theo đơn vị μB.
Từ giả kim thuật đến hoá học hiện đại