Титан

Титан, Ti, химич. элемент четвертой группы периодич. системы (аналог циркония·, гафния и тория). Ат. в 47,90; порядковое число

22. Изотопы не выяснены окончательно. Элементарный Т.—парамагнитный металл уд. в 4,49, серого цвета, напоминающий по внешнему виду сталь. На холоду он хрупок, при t° красного каления ковок. В очень чистом виде он уже при обычной t° отличается некоторой вязкостью. Аморфный Т.—серо-черный порошок; i°_Mt ок. 1 800°; при t° вольтовой дуги Т. перегоняется. В виду большого сродства Так как ряду элементов (смотрите ниже), в том числе например к углероду, алюминию и азоту, получить его в чистом виде можно лишь с большим трудом, например путем восстановления четыреххлористого Т. натрием:

ТЮЦ+4 Na=4 NaCl+Ti.

В черной и цветной металлургии часто применяются (как раскислители и т. д.) сплавы Т. с железом (ферротитан, см. Железоеплавы), медью и марганцем, получаемые путем восстановления двуокиси Т., например углем или алюминием в присутствии железа или соответствующих металлов. При низких t° Т. на воздухе стоек. При красном калении он сгорает с образованием двуокиси при большом выделении тепла:

Ti+0₂=TiO_a +218 Cal;

при t° свыше 800° соединяется с азотом с образованием нитрида (образующегося поэтому и при горении титана на воздухе). С хлором соединяется уже при 300°, с фтором—при 150°. При высоких t° соединяется с рядом металлоидов, причем образуются соединения, химически очень стойкие. Важнейшие из них: силицид Т. TiSi₂, н и т р и д Т. TiN, карбид Т. TiC н образующийся часто в доменных печах при плавке титанистых железных руд т.н.циано-н и т р и д Т. Ti₅CN₄. Аморфный Т. легко абсорбирует водород (ок. 400 см³ на 1 ч. Т.). С многочисленными металлами Т. образует сплавы, представляющие собой частично твердые растворы (например с железом) и частично соеди-

I нения (например с алюминием). В кислотах Т. растворяется труднее, чем железо; в разбавленной соляной к-те например растворяется, при нагревании с образованием треххлористого Т. TiCl₃. Азотная к-та окисляет Т. (как олово) с образованием нерастворимой метатитано в о и кислоты. Хорошо растворяется Т. ш большинство нерастворимых его соединений в-плавиковой кислоте. В соединениях Т. бывает двух-, трех- и четырехвалентным. Наименее стабильны соединения низшей степени валентности; за ними следуют соединения трехвалентного“ Т., которые также легко окисляются на воздухе до очень стабильных соединений четырехвалентного титана. В соединениях первых двух. степеней валентности титан играет роль основания. Соли трехвалентного титана несколько“ напоминают по свойствам аналогичные соединения ванадия и хрома.

Трехокись Т. Ti₂0₃ получается в виде черного порошка при восстановлении двуокиси водородом. Треххлористый Т. TiCl₃ получается при воздействии газообразного HCI при высоких t° на металлич. Т. или при энергичном восстановлении растворов TiCl₄. В безводном виде это фиолетовый порошок, образующий с водой фиолетовые и зеленые гидраты и фиолетовый раствор. Является сильным восстановителем, на чем основано его применение в аналитич. практике и в текстильной пром-стк (беление). Аналогичными свойствами обладаете сернокислая закись титана Ti₂(S0₄)₃₅> получающаяся путем восстановления растворов двуокиси Т. в серной к-те; с щелочными сульфатами образует хорошо кристаллизующиеся двойные соли, в том числе и квасцы. Применяется как треххлористый Т. Двуххлористый Т. TiCl₂ получается при термин. расщеплении высших хлоридов Т.; на воздухе окисляется с воспламенением до двуокиеи. Двуокись Т. ТЮ₂ встречается в природа в виде минералов рутила, брукита и анатаза. В виде рутила применяется в керамической пром-сти. Для получения двуокиси Т. из ильменита (титанистого железняка) последний подвергают обычно при нагревании, обработке конц. серной к-той. Образующиеся сульфаты железа и Т. выщелачиваются водой. Из раствора выделяют путем охлаждения главную массу сернокислого железа, а потом подвергают раствор гидролизу, во время которого выделяется водная двуокись Т. Последнюю тщательно отмывают и прокаливают. В патентной литературе описывается очень много других способов извлечения ТЮ₂ из ильменита., Из них следует здесь отметить: 1) сплавление-руды с щелочными сульфидами, в результате которого получаются сернистые железо-натрий и щелочные титанаты, из которых кислотами выделяют ТЮ₂; 2) хлорирование руды (обычно· в смеси с углем); получающийся TiCl₄ подвергается гидролизу; 3) хлорирование карбидов Т., получаемых путем нагревания в электрических печах смеси ильменита с углем. Двуокись титана добывается в относительно большйх количествах, так как является исходным веществом для получения соединений титана и применяется непосредственно в малярном деле-(смотрите Белила), где пользуются обычно смесями двуокиси Т. с сернокислым барием или кальцием, окисью цинка и т. д. Кроме того ТЮ* применяется как наполнитель в производстве“ резины и пластических масс, в керамич. и стекольной пром-стях и иногда как катализатор.

Двуокись Т. обладает амфотерными свойствами: она образует с щелочами титанаты, которые •очень легко гидролизуются и поэтому трудно растворяются даже в растворах щелочей и карбонатов. Кристаллизованные титанаты не могут поэтому быть получены из растворов. Несколько сильнее выражены щелочные свойства двуокиси Т. С серной к-той Т. образует ряд продуктов общего состава ТЮ₂ · nS0₃ · mH₂ О, из которых хорошо известен например сернокислый титанил TiO-S0₄, в к-ром роль основания играет двухвалентный катионТЮ*‘. Четыреххлористый Т. TiCl₄ получается при обработке хлором при высоких t° двуокиси Т. или ильменита, лучше всего смешанных с углем; бесцветная, чрезвычайно гигроскопичная, сильно преломляющая свет жидкость уд. в.

1,75 с t°_Kun. 136°. На воздухе очень сильно дымит вследствие гидролиза паров с образованием ТЮ₂. Применяется вследствие этого в военном деле как дымообразователь (смотрите Дымы и ту-.маны). Применяется также иногда как сырье для получения двуокиси Т. и в органич. синтезе как конденсирующее вещество. Т. образует ряд хорошо растворимых двойных солей с щавелевокислыми щелочами. Например щавелевокислый титан-калий ΤίΘ (КС₂0₄)₂· 2Н₂О *и аналогичная соль аммония применяются в качестве протравы при крашении тканей, кожи и дерева. Для тех же целей применяется иногда хорошо растворяющийся и кристаллизующийся фтористый титан-калий K₂TiF₆-H₂0 или аналогичная соль аммония.

Содержание Т. в земной коре определяется цифрой 0,58%. Т., называемый иногда необоснованно «редким» элементом, т. о. является более распространенным, чем например хлор, фосфор или марганец. В природе Т. встречается всегда в виде двуокиси или ее производных (простых или сложных)—титанатов. Важнейшие промышленные минералы Т.: ильменит, рутил, титанистые железняки, в частности титан омагнетит. Весьма вероятно, что в СССР будет также иметь промышленное значение сфен (или титанит), титаносиликат кальция CaTiSi0₅, большие залежи которого найдены в Хибинской тундре. Сырьем для добычи двуокиси Т. могут возможно служить также и титанистые шлаки (до 40% ТЮ₂), получающиеся при выплавке чугуна из титаномагнетитов Урала. Следует также упомянуть: перовскит, титанат кальция CaTi0₃, псевдобрукит, титанат железа Fe₄(Ti0₄), брукит и анатаз, две модификации двуокиси титана ТЮ₂. Кроме того Т. входит в менее значительных количествах в состав многочисленных минералов, а в особенности содержащих ниобий; тантал, торий и редкие земли. Пахотная земля содержит в среднем 0,5% Т.

Лит.: Шеллер В. и Поуэлл А., Анализ минералов и руд, содержащих редкие элементы, Л., 1928; Мур Р., Химический анализ редких технических металлов, Л., 1931; Сырокомский В., Титан, «НИ», т. 3, Л., 1927; Трин клер Г., Титан, Го довой обзор минеральных ресурсов СССР за 1925/26 годах, Л., 1927; его же, Титан, там же, 1926/27 годах, Л., 1928; Thornton W., Titanium, Ν. Y., 1927; R о b in-son А., Titanium, Dep. of Mines, Ottawa, Canada, 1922; Youngman E., Titanium, «U. S. Bureau of Mines», Wsh., 1930, Inform. Circular 6365; Youngman E., Deposits of Titanium Bearing Ores, ibid., 1930, Inform. Circ. 6366. E. Кронман.