Titanverbindungen.

Titanverbindungen.

 

Titan tritt in seinen Verbindungen bevorzugt in der Wertigkeitsstufe +4, seltener in den Wertigkeitsstufen +3 und +2 auf (in einigen Komplexen auch in den Stufen 0 und —1).

 

Die weitaus wichtigste Titanverbindung ist das Titandioxid, Titan(IV)-oxid, TiO₂, das in der Natur in Form der Minerale Rutil, Anatas und Brookit vorkommt. Reines, synthetisch hergestelltes Titandioxid ist eine strahlend weiße, beim Erhitzen gelb werdende pulverige Substanz; es ist ungiftig und chemisch sehr beständig. Die technische Gewinnung erfolgt nach dem »Sulfatverfahren« durch Aufschluss von Ilmenit, FeTiO₃, mit Schwefelsäure; das dabei gebildete Titanoxidsulfat, Titanylsulfat, TiO(SO₄), wird durch Hydrolyse in Titandioxidhydrat, »Titansäure«, TiO₂ · x H₂O, übergeführt, aus dem man nach Reinigung durch Glühen das Titandioxid (v. a. in der Rutil- oder auch in der Anatasmodifikation) erhält. Außerdem kann Titandioxid nach dem »Chloridverfahren« durch Reaktion von Titantetrachlorid, TiCl₄, mit Sauerstoff bei erhöhter Temperatur gewonnen werden (TiCl₄ + O₂ → TiO₂ + 2 Cl₂, wobei das entstandene Chlor wieder zur Herstellung von Titantetrachlorid dient). Titandioxid wird wegen seiner kräftig weißen Farbe v. a. zur Herstellung von Weißpigmenten verwendet (Titanpigmente); daneben dient es u. a. als Mattierungsmittel für Chemiefasern sowie als Füllstoff für Kunststoffe und Kautschukerzeugnisse. - Beim Zusammenschmelzen von Titandioxid mit Oxiden oder Carbonaten von Erdalkali- oder Schwermetallen entstehen Titanate, Doppeloxide z. B. mit der allgemeinen Formel M^IITiO₃ (M^II = zweiwertiges Metall), die als keramische Werkstoffe verwendet werden. Beim Glühen von Titandioxid mit Bariumoxid erhält man Bariumtitanat, BaTiO₃, das als Dielektrikum verwendet wird. - Zum Nachweis von Titan eignet sich die Reaktion von Titanoxidsulfat mit Wasserstoffperoxid, H₂O₂, zu orangegelbem Titanperoxidsulfat, TiO₂(SO₄).

 

Unter den mit Halogenen gebildeten Titanverbindungen sind v. a. das Tetra- und das Trichlorid zu nennen. Titantetrachlorid, Titan(IV)-chlorid, TiCl₄, ist eine an der Luft stark rauchende, wasserhelle flüssige Substanz (Siedepunkt 136 ºC), die beim Überleiten von Chlor über ein glühendes Gemenge von Titandioxid (Rutil) und Kohle entsteht. Es ist ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Gewinnung von Titan und bei der Reindarstellung von Titandioxid; daneben wird es u. a. zur Oberflächenvergütung von Glas sowie zur Herstellung von Ziegler-Natta-Katalysatoren verwendet. Durch Umsetzung von Titantetrachlorid mit Alkoholen oder Phenolen werden Titansäureester, Titanalkoholate und -phenolate, Ti(OR)₄ (R = organische Reste) gewonnen, leicht hydrolisierbare, meist flüssige Substanzen, die zur Abscheidung von fein verteiltem Titandioxid auf Oberflächen sowie als Härter für Harze, als Katalysatoren u. a. verwendet werden. - Titantrichlorid, Titan(III)-chlorid, TiCl₃, ist eine dunkelviolette kristalline Substanz, die man durch Reduktion von Titantetrachlorid mit Wasserstoff bei 400 ºC erhält. Die wässrigen Lösungen von Titantrichlorid wirken stark reduzierend und werden in der Oxidimetrie (Titanometrie) verwendet. Wasserfreies Titantrichlorid wird als Katalysator bei organischen Synthesen sowie als Reduktionsmittel in der organischen Chemie benutzt.

 

Das zu den Hartstoffen zählende Titancarbid, TiC, eine schwarzgraue, metallisch glänzende Substanz, wird durch Sintern von Titanpulver und Graphit gewonnen. Es findet Verwendung zur Herstellung von Sinterhartmetallen und zur Oberflächenbeschichtung stark beanspruchter Werkstücke.