Гидрид титана(II)

08.03.2021

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 . 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:
T i + H 2 → 400 − 500 ∘ C T i H 2 {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;
  • 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.

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 TiH1,8 – TiH1,99. 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.