Гидрид титана

Гидрид титана
Общие
Систематическое наименование	дигидрид титана
Традиционные названия	гидрид титана
Химическая формула	TiH2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Молярная масса	49,915 г/моль
Плотность	3,76 г/см³
Термические свойства
Температура разложения	300 °C
Температура самовоспламенения	342 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	7,19 Дж/(моль·К)
Классификация
Рег. номер CAS	7704-98-5
Рег. номер PubChem	197094
RTECS	XR2130000

Гидрид титана (дигидрид титана) – бинарное химическое соединение металла титана и водорода с формулой TiH₂. Гидрид титана стехиометрического состава устойчив только по давлением водорода в 1 атм. и температуре 400 °C ^[1]. Содержит 4,04% водорода по массе.

Физические свойства

Гидрид титана представляет собой серовато-чёрный порошок, хрупок. Имеет магнитную восприимчивость равную 4,58∙10^−6[2].

Гидрид титана существует в двух кристаллических модификациях:

• тетрагональная, пространственная группа I4/mmm, с параметрами решетки a = 0,4528 нм, c = 0,4279 нм при температуре ниже 37 °C;

• кубическая гранецентрированная, пространственная группа Fm3m, с параметром решетки a = 0,4454 нм при температуре выше 37 °C^[3].

Получение

Гидрид титана можно получить одним из следующих способов.

• Непосредственным гидрированием титана:

$~\mathsf{Ti + H_2 \xrightarrow{400-500^\circ C} TiH_2}$

Перед процессом непосредственного насыщения титана водородом, титановую губку отжигают в вакууме при температуре 700 °C, после чего, в камеру подают водород и понижают температуру до 500 °C;

• Восстановлением соединений титана:

TiO₂ + 2CaH₂ = TiH₂ + 2CaO + H₂

Оксиды и хлориды титана можно восстанавливать кальцием, натрием, магнием, литием в среде водорода^[4];

• Электрохимическим методом:

Насыщение титана водородом проводят при электролизе однонормального раствора H₂SO₄, где катодом служит титановая пластинка;

• Самораспространяющимся высокотемпературным синтезом:

Исходный металл в виде порошка или спрессовной стружки помещают в реактор, в котором создают давление водорода 0,1-0,3 МПа и производят локальный нагрев контейнера, что приводит к дальнейшему самопроизвольному горению и образованию гидридов^[3].

Химические свойства

Негигроскопичен и устойчив по отношению к разбавленным кислотам^[1]. Разложение гидрида титана начинается при температуре 300 °C, но дегидрирование даже при температуре 1100 °C не приводит к полному удалению водорода из титана. Глубокое вакуумирование позволяет снизить температуру дегидрирования^[4]. Тонкоизмельчённые порошки могут самовозгораться на воздухе.

Применение

Применяемый на практике гидрид титана по существу имеет состав TiH_1,8 – TiH_1,99. Используется как порообразователь для изготовления пенометаллов; как источник чистого водорода; как катализатор в реакциях гидрирования органических соединений^[3]. Применяется в порошковой металлургии титана для получения активного титана, а также процесс гидрирования и дегидрирования позволяет получать мелкие порошки титана за счет значительного различия параметров кристаллической решетки гидрида и исходного металла. Гидрид титана находит применение в пиротехнике для получения белого цвета свечения^[4][5]. Добавляется во флюсы для пайки металла с керамикой^[6].

Примечания

1. ↑ ^{1 2} Лучинский Г. П. Химия титана. — Химия, 1971. — С. 164-166. — 472 с.
2. ↑ Под ред. В. Мюллера, Д. Блэкледжа, Дж. Либовца Гидриды металлов. — Атомиздат, 1973. — С. 432.
3. ↑ ^{1 2 3} Андриевский Р. А. Материаловедение гидридов. — Металлургия, 1986. — С. 128.
4. ↑ ^{1 2 3} Устинов В. С., Олесов Ю. Г., Антипин Л. Н., Дрозденко В. А. Порошковая металлургия титана. — Металлургия, 1973. — С. 28-70. — 248 с.
5. ↑ Гармата В. А., Петрунько А. Н., Галицкий Н. В., Олесов Ю. Г., Сандлер Р. А. Титан. — Металлургия, 1983. — С. 44-58. — 539 с.
6. ↑ Петрунин И. Е. и др. Справочник по пайке. — Машиностроение, 2003. — С. 309-312. — 480 с.