Moin,
da ich bei einem der großen Weißmacher am Niederrhein arbeite erlaube ich mir mal ein paar Aussagen…
Ich kann mir vorstellen, wo das hingehen sollte.
Ich habe heute ein paar Versuche mit Titandioxid durchgeführt
und habe dazu einige Fragen.
Hmmm, TiO2 allein ist nicht aussagekräftig.
Welches TiO2? Rutil? Anatas? Nachbehandelt?
Konzentrierte Schwefelsäure wurde mit Titandioxid versetzen
und erhitzt. Das Titandioxid hat sich beim Erhitzen gelöst und
die Lösung durchsichtig-gelb-grün gefärbt.
Ganz ehrlich? Nach „gelöst“ sieht mir da nichts aus. Eher nach verteilt und daher milchig. Denn TiO2 ist ein sehr reaktionsträges Weißpigment, es löst sich so gut wie gar nicht. In konz. H2SO4 geht etwas in Lösung, aber nicht viel, schon gar nicht quantitativ, verwendet man aber ien nachbehandeltes Pigment, so lösen sich Al und ein wenig Si von der Oberfläche, organische Komponenten werden oxidierend angegriffen.
(Zur Erklärung: Nachbehandelte Sorten, v.a. Rutile, werden zur Steigerung der Licht- und Wetterbeständigkeit mit Al, Si und manchmal etwas Zr gecoated, Organik ist meist nur in 0,x-% Bereich drauf).
Um ein TiO2-Pigment zu lösen braucht es schon mehr: Konz. H2SO4, gesättigt mit (NH4)2SO4 und dann Siedehitze, das heißt >300°C.
Sicherheitshinweise: Für einen solchen Naßaufschluß muß das schon mal 10-15 Minuten kochen, das geht im RG nicht! Stoßgefahr! Gefahr des Zerplatzens! Es bilden sich Nebel aus SO3, daher unbedingt im Abzug arbeiten! Aufschlußgefäß (z.B. Erlenmeyer) mit Uhrglas lose abdecken. Beim Verdünnen äußerste Vorsicht, vorher unbedingt auf RT abkühlen lassen, Gefäße vom Körper weghalten, Spritzgefahr!
Um Hydrolyse zu vermeiden kann man mit schwacher HCl (1+3) verdünnen.
Dann wurden
Magnesiumspäne hinzugegeben und erhitzt. Gas hat sich
entwickelt und die Lösung hat sich weiß getrübt. Was ist der
weiße Niederschlag?
Ich vermute mal ein Konzentrationsniederschlag und/oder beginnende Hydrolyse des Titans wegen Unterschreitung der SO4-Ionenkonzentration und/oder abnehmender Säure. Nur so zur Verdeutlichung: „Dünnsäure“, also das Filtrat NACH der industriellen Titanhydrolyse hat immernoch 20-25% H2SO4.
Es sollte wohl violettes Ti3+ entstehen. Dafür mußt du aber vorher mit HCl verdünnt haben, damit du zum einen genug Lösungsmittel anbietest und zum anderen sauer genug bleibst um die Hydrolyse zu verhindern.
Industriell wird naßchemisch eben mit der beschriebenen Aufschlußsäure gelöst, dann mit 1+3 HCl verdünnt und unter Abschluß (Contat-Göckelmit Na2HCO3) mittels Al-Band reduziert. Zum einen ist Ti3+ sehr empfindlich gegen Sauerstoffzutritt, daher der Verschluß. Zum anderen ist Mg etwas zu reaktiv, Al geht etwas langsamer.
Nach Verkochen des H2 kann mit Fe3+ gegen KSCN titriert werden.
Ich wiederhole noch einmal: Diese Analyse bzw. diese Reaktionen sind GEFÄHRLICH und erfordern neben Übung auch die Sicherheitseinrichtungen eines professionellen Labors!
Titandioxid liegt in heißer konzentrierter Schwefelsäure wohl
als Titanylsulfat vor. Inwiefern reagiert das Magnesium mit
der Titanverbindung?
Siehe vorstehend.
Um auszuschließen, dass der weiße Niederschlag auf eine
Reaktion von Magnesium mit der Schwefelsäure zurückzuführen
wäre, wurde konzentrierte Schwefelsäure mit Magnesiumspänen
versetzt
Das macht man üblicherweise nicht! Ich würde die Säure auf etwa 25% verdünnen, dann bekommst du nämlich ausschleißlich die saure Seite zu sehenn, nicht das Oxidationsmittel.
und erhitzt. Es hat sich wieder Gas beim Erhitzen
entwickelt. Wenn das Gemisch abgekühlt ist, hat die
Gasentwicklung nachgelassen und es waren schwarze Schwebstoffe
in der Flüssigkeit zu sehen.
Tja, nun, das kann alles sein. Von Verunreinigunmg durch organische Stoffe bis zu Begleitelementen des Mg (hast du p.a. verwendet?)
Selbst ein Reduktionsprodukt ist möglich, da naszierender Wasserstoff anwesend ist.
Nach einiger Zeit hat sich ein
Bodensatz wie auf dem Bild zu sehen gebildet.
Spricht für einen Konzentrationsniederschlag in Abhängigkeit von der Temperatur
http://abload.de/img/img_1141r0u1m.jpg (Bild 2)
gesättigte Lösung von Titandioxid in heißer konzentrierter
Schwefelsäure
Gesättigt? Das bezweifle ich in jeder Hinsicht.
Zwischen Bild 2 und Bild 3 fällt der Farbunterschied auf. Das
heiße Gemisch ist grün-gelb, das kalte weiß. Der Farbwechsel
ist reversibel, beim Erhitzen verfärbt sich das Gemisch wieder
und beim abkühlen wird es wieder weiß. Auf was ist dieser
Farbwechsel zurückzuführen?
Gute Frage, ich wüßte nichts.
Sicherheitshalber solltest du aber diesen NAchweis in Betracht ziehen:
http://de.wikipedia.org/wiki/Titan(IV)-oxid#Nachweis
Der vermeidet das Hantieren mit siedender Schwefelsäure (eigentlich schon mehr ein Oleum!).
Gruß
RF
