Гидрид титана ( дигидрид титана ) — бинарное химическое соединение металла титана и водорода с формулой TiH ₂ . Гидрид титана стехиометрического состава устойчив только под давлением водорода в 1 атм. и температуре 400 °C . Содержит 4,04% водорода по массе.

Физические свойства

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

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 .

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:

TiO ₂ + 2CaH ₂ = TiH ₂ + 2CaO + H ₂

Оксиды и хлориды титана можно восстанавливать кальцием , натрием , магнием , литием в среде водорода ;

• Электрохимическим методом:

Насыщение титана водородом проводят при электролизе однонормального раствора H ₂ SO ₄ , 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 .

Химические свойства

Негигроскопичен и устойчив по отношению к разбавленным кислотам . 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 . 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 . 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 . Добавляется во флюсы для пайки металла с керамикой . Используется в мощных импульсных тиратронах с водородным наполнением и оксидным катодом в составе накаливаемого генератора водорода.

Примечания