Гидрид титана(II)

Гидрид титана
Общие
Систематическое наименование	дигидрид титана
Традиционные названия	гидрид титана
Хим. формула	TiH2
Физические свойства
Состояние	твёрдое
Молярная масса	49,915 г/моль
Плотность	3,76 г/см³
Термические свойства
Температура
• разложения	300 °C
• самовоспламенения	342 °C
Мол. теплоёмк.	7,19 Дж/(моль·К)
Классификация
Рег. номер CAS	7704-98-5
PubChem	197094
Рег. номер EINECS	231-726-8
SMILES	[H-].[H-].[Ti+2]
InChI	InChI=1S/Ti.2H/q+2;2*-1 KAZWGWWZKAHTKC-UHFFFAOYSA-N
RTECS	XR2130000
ChemSpider	170691
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Гидрид титана (дигидрид титана) — бинарное химическое соединение металла титана и водорода с формулой TiH₂. Гидрид титана стехиометрического состава устойчив только под 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:

${\displaystyle {\mathsf {Ti+H_{2}{\xrightarrow {400-500^{\circ }C}}TiH_{2}}}}$

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 спрессованной 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]. Используется в мощных импульсных тиратронах с водородным наполнением и оксидным катодом в составе накаливаемого генератора водорода.

Примечания

1. 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. Андриевский Р. А. Материаловедение гидридов. — Металлургия, 1986. — С. 128.
4. 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.