«Титан»

(хим.; Titan нем., Titane франц., Titanium англ.; Ti = 48,1, если O = 16) — четвертый элемент первого большого периода периодической системы, начинающегося с калия. Т. находится в четном ряду системы и принадлежит, следовательно, к металлической подгруппе и именно IV-ой группы. Занимает место между скандием (см.) и ванадием (см.); его высший окисел, TiO₂, почти не имеет уже основных свойств [И для TiO₂известны немногие, однако, солеобразные соединения с кислотами (см. ниже); в этом отношении он походит на ТеО₂(см. Теллур). Растворы TiO₂в галоидоводородных кислотах содержат, вероятно, титаногалоидоводородные кислоты, например, H₂TiF₆.], характеризующих Sc₂O_З; но и кислотные свойства его невелики — слабее, чем у V₂O₅, вследствие невысокого типа окисла; к тому же, как известно, и угольный ангидрид, высшее кислородное соединение типического элемента IV-ой группы, не принадлежит к числу ангидридов, дающих сильную кислоту. Т. в большой мере напоминает по своим отношениям кремний, от которого существенно отличается неспособностью образовать летучее соединение с водородом, как и подобает металлу, а также тем, что дает окислы низших типов и именно основного характера, какова полуторная окись Ti₂О₃. — Т. никогда не встречается в природе свободным; соединения его нередки, но находятся всегда в малых количествах; к числу важнейших относятся: рутил, анатаз и брукит — кристаллические разности ангидрида TiO₂; титанит, или сфен — кремнетитановокислый кальций CaTiSiO₅; титанистый железняк, или ильменит (Ю. Урал, Ильменские горы) FeTiO₃; перовскит, результат изоморфного замещения железа кальцием (Fe,Са)TiO₃. Так же магний замещает иной раз железо. Известно много, вообще, минералов, содержащих одновременно Т. и железо. Существуют изоморфные смешения FeTiO₃с железным блеском Fe₂O₃, что позволяет принимать FeTiO₃за окись железа, в которой один атом Fe^IIIзамещен через Ti^III. С другой стороны, магнитный железняк нередко содержит некоторую примесь Т., вследствие чего он присутствует иногда и в чугуне, и в доменных шлаках. Во многих глинах, почвах, минеральных водах открыты следы Т.; он найден в метеорных камнях и присутствует в атмосфере солнца. Т. принадлежит к числу трудновосстановляемых элементов; получение в свободном виде, кроме того, очень затрудняется способностью его соединяться при высокой температуре с азотом воздуха. Только в недавнее время Муассану удалось получить (1895) почти чистый металлический Т., содержащий около 2% углерода. Такой Т. представляет сплавленную массу с блестящим белым изломом. Он весьма трудноплавок и тверд, легко чертит горный хрусталь и сталь, но хрупок — легко измельчается в стальной и в агатовой ступке. Удельный вес 4,87. Теплоемкость 0,1125 при 0°—1000° и 0,1288 при 0°—211° (Нильсон и Петтерсен) — для иным путем полученного Т., менее чистого. В атмосфере хлора загорается при 350°, превращаясь в TiCl₄; при несколько высшей температуре соединяется с бромом TiBr₄; TiJ₄образуется при еще более сильном нагревании и без воспламенения. В кислороде Т. загорается при 610°, при чем получается аморфный TiO₂. При 800° порошкообразный Т. в токе азота соединяется с ним; взаимодействие идет с выделением тепла: Т. "горит в азоте", превращаясь в нитрид Ti₂N₂. При очень высокой температуре, достигаемой в электрической печи, это соединение, однако, не образуется; температура здесь оказывается выше температуры диссоциации нитрида (Муассан). При сплавлении с углем Т. дает карбид TiC; лишний уголь выкристаллизовывается в виде графита. С кремнием и бором получаются очень твердые, как алмаз, соединения. Существуют сплавы с хромом, железом, медью, оловом и свинцом. Т. растворяется в разведенной серной кислоте даже на холоду, но медленно; нагревание ускоряет реакцию — выделяется водород и получается фиолетовый раствор; то же имеет место и при взаимодействии с кипящей крепкой соляной кислотой; в обоих случаях возникают солеобразные соединения трехвалентного Т. (см. ниже). При кипячении с крепкой серной кислотой выделяется сернистый газ. Взаимодействие с горячей азотной кислотой идет довольно медленно, с царской водкой — быстрее, но затем замедляется выделением TiO₂. Расплавленные поташ или сода действуют весьма энергично на порошок Т., как и смесь селитры и поташа и особенно расплавленная бертолетова соль. Разложение порошкообразным Т. водяного пара начинается при 700° и идет правильно при 800°, когда образуется TiO₂и водород. Для получения Т. Муассан пользовался или отобранными кристаллами рутила (из Лиможа), или чистым TiO₂лабораторного приготовления. Смесь порошков чистого угля и, в некотором избытке, TiO₂после тщательного перемешивания прессовалась, высушивалась и в цилиндрическом угольном тигле в 8 стм в диаметре помещалась в электрическую печь, где подвергалась в течение 10—12 минут действию вольтовой дуги сверху, как всегда, от тока в 1000 ампер и 60 вольт. Для каждой операции употреблялось 300—400 г смеси. По охлаждении содержимое тигля оказывалось сплавленным только на глубину в несколько сантиметров; при употреблении тока в 2200 ампер и 60 вольт выход Т. был больше, но и тогда реакционная смесь оказывалась не проплавленной до самого дна тигля. Т. получался обыкновенно в количестве около 200 г; под слоем его всегда оказывался слой Ti₂N₂— где температура была ниже, а у дна находился слой окиси Т., TiO. Таким образом полученный Т. всегда содержит углерод, не менее 8%. Измельчение такого Т., смешение с новым количеством TiO₂и новое сплавление при тех же условиях приводит, наконец, к вышеописанному Т. с 2% углерода [Берцелиус получил Т., сплавляя титанофтористый калий, K₂TiF₆, с металлическим калием под слоем поваренной соли; препарат содержал азот. В виде препарата, похожего на порошок железа, Т. был получен Велером и Девиллем при действии паров натрия в атмосфере водорода на K₂TiF₆и в форме пористой массы — при нагревании тех же исходных материалов в закрытом фарфоровом тигле; такой Т. разлагает воду уже при Ι00°. Т., разлагающий воду при 500°, получен Керном (1876) при действии паров TiCl₄в атмосфере водорода на металлический натрий.].

Титановый ангидрид TiO₂в более или менее чистом виде встречается в природе, как уже упомянуто, в трех кристаллических видоизменениях. Бурый или красноватый рутил (см.) представляет квадратные призмы; он изоморфен с оловянным камнем SnO₂и имеет удельный вес 4,18—4,25. Анатаз, бурого или черного цвета, окристаллизован в иные формы квадратной системы; уд. вес 3,82—3,95. Брукит — плоские ромбические призмы, имеет уд. вес 3,86—4,23. Аморфный ангидрид, белый безвкусный порошок, приобретающий при нагревании лимонно-желтую и при накаливании бурую окраску, удельного веса 3,89—3,95, может быть получен из водного раствора хлористого Т. TiCl₄в виде гидрата при осаждении аммиаком; осадок промывают, сушат и прокаливают; сильное нагревание повышает удельный вес до 4,25. В пламени гремучего газа аморфный TiO₂плавится и при охлаждении превращается в кристаллическую массу. Подобно кремнезему, аморфный TiO₂, тем более окристаллизованный, нерастворим в воде, а также в соляной и разведенной серной кислотах; но в отличие от кремнезема при продолжительном нагревании растворяется в крепкой серной кислоте — из такого раствора получается после выпаривания белая масса основной соли (OTi)SO₄[Известна и средняя сернокислая соль, Ti(SO₄)₂·3H₂O, содержащая четырехвалентный Т. в качестве металла. Она получается при окислении раствора Ti₂(SO₄)₃(см. далее) азотной кислотой и выделяется при выпаривании в виде прозрачной, желтоватой, аморфной массы. С вычисленным количеством сернокислого калия получается двойная соль, которая кристаллизуется из раствора надсерной кислотой с тем же количеством кристаллизационной воды K₂Ti(SO₄)₃·3Н₂O.]. TiO₂соединяется также при сплавлении с KHSO₄; получается прозрачная масса, вполне растворимая в теплой воде; но при кипячении такого раствора TiO₂осаждается в виде гидрата. Сплавление TiO₂с едкими щелочами или с углекислыми щелочными металлами приводит к образованию титанатов. Из гидратов TiO₂известны ортотитановая кислота (НО)₄Ti и метатитановая (HO)₂TiO. Кроме того, существуют гидраты с промежуточным содержанием воды, а также и с меньшим, чем в метакислоте; такие гидраты представляют полититановые кислоты и, подобно поликремневым, не могут быть точно охарактеризованы вследствие взаимного сходства. Если к раствору титаната щелочного металла в холодной соляной кислоте прибавлять щелочь, то осаждается ортокислота в виде объемистого белого осадка, который растворим в разведенных соляной и серной кислотах и при высушивании постепенно теряет воду, превращаясь в другие гидраты. При нагревании ортокислота превращается в ангидрид с выделением света; сохраняемая под водой постепенно превращается в метакислоту. Метакислота получается также при кипячении солянокислого раствора ортокислоты или при действии азотной кислоты уд. веса 1,25 на Т.; превращение в ангидрид при нагревании для нее совершается без выделения света. Метакислота нерастворима в кислотах, за исключением крепкой серной. Прочие гидраты точно так же называют орто- или метакислотами в зависимости от отношения их к обычным кислотам, растворяются они в них или не растворяются. При диализе солянокислого раствора титановой кислоты получается водный раствор ее (Граам) — гидрозоль, следовательно, в виде бесцветного гидрогеля титановая кислота приготовлена точно так же (фон-дер-Фордтеном, 1887). Титанат калия Κ₂TiΟ₃получается в виде волокнистой желтоватой массы при сплавлении TiO₂с поташом. При кипячении титановой кислоты в растворе едкого кали образуется та же соль; она может быть при испарении раствора выкристаллизована в виде бесцветных, легкорастворимых призм, содержащих кристаллизационную воду — K₂TiO₃·4Н₂O. Известны в кристаллическом или в аморфном виде такие еще соли: K₂Ti₃O₇·2Н₂O, K₂Ti₃O₇·3Н₂O, K₂Ti₆O₁₃·2H₂O. Если к раствору TiCl₄в слабом спирте прибавить при охлаждении избыток перекиси водорода, а затем нейтрализовать соляную кислоту аммиаком, то выделяется надтитановая кислота в виде желтого осадка [Бесцветный раствор TiO₂в крепкой серной кислоте окрашивается от перекиси водорода в оранжево-красный цвет или в лимонно-желтый — в случае только следов Н₂O₂. Это — чувствительная реакция на H₂O₂, отличающая, между прочим, ее от надсерной кислоты, которая не действует в этих же условиях на TiO₂.]. Ангидрид этой кислоты имеет такой состав — TiO₃и представляет вещество перекисного характера, как, напр., и надсерный ангидрид (см. Сера). Известны солеобразные соединения TiO₃с перекисями щелочных металлов и аммония, как недавно показали П. Меликов и Л. Писаржевский (1898), которые допускают существование и еще более богатого кислородом соединения Т. в виде сочетания с Na₂O₂, именно Τi₂Ο₇. Прежде чем говорить о низших кислородных соединениях Т. и их производных, следует обратиться к галоидным соединениям. Четыреххлористый Т. TiCl₄— подвижная неокрашенная жидкость, уд. веса 1,7604 при 0°; замерзает при —25°; кипит при 136,4°; имеет нормальную плотность пара. Обычный способ получения состоит в действии хлора на нагретую смесь TiO₂и угля. TiCl₄обладает едким кислым запахом и выделяет густые белые пары на воздухе; избытком воды разлагается на соляную кислоту и титановую, которая остается в растворе; осторожное прибавление воды приводит шаг за шагом к образованию HO—TiCl₃, (HO)₂—TiCl₂, (HO)₃—TiCl и (HO)₄Ti. Подобно четыреххлористому олову, на которое TiCl₄очень походит, известны многие кристаллические сочетания с другими хлористыми соединениями и для TiCl₄. Газообразный аммиак быстро поглощается четыреххлористым Т.; образуется гигроскопический порошок, TiCl₄·4NH₃, который при нагревании дает желтый возгон TiCl₄·3NH₄Cl. Когда действуют газообразным бромистым или йодистым водородом на TiCl₄, то получается TiBr₄— темп. плавл. 39°, темп. кип. 230°, уд. вес 2,6, желтая кристаллическая масса — и TiJ₄, который представляет ломкую, красновато-бурую массу, плавящуюся при 150° и кипящую при 360° без разложения (плотность пара нормальная). TiJ₄, подобно TiCl₄, дымит на воздухе и легко растворим в воде. При нагревании смеси TiO₂в плавикового шпата с дымящей серной кислотой в платиновой реторте отгоняется TiF₄, бесцветная дымящая жидкость. Из раствора TiO₂в плавиковой кислоте могут быть получены соли титанофтористоводородной кислоты, изоморфные с соответствующими соединениями кремния, циркония и олова. При пропускании паров TiCl₄в смеси с водородом через докрасна накаленную трубку получается треххлористый T. TiCl₃в виде темно-фиолетовых чешуек. TiCl₃нелетуч, расплывается на влажном воздухе, будучи легкорастворим; растворы имеют красновато-фиолетовый цвет и образуются без выделения тепла. TiCl₃сильный восстановитель, он осаждает из соляных растворов металлические — золото, серебро, ртуть, и из сернистой кислоты при кипячении — серу. При нагревании TiCl₃получается TiCl₄и двухлористый Т. TiCl₂; это гигроскопический светло-бурый порошок, который при подогревании на воздухе загорается, как трут, и превращается в TiCl₄и TiO₂, а брошенный в воду, шипит и при выделении водорода дает желтый раствор. Металлическая натура Т. в соединениях типа TiX₃, очевидная из свойств TiCl₃, станет еще очевиднее, если указать на существование такой соли Ti(SO₄)₃·8H₂O; это сернокислый Т. из ряда полуторной окиси. Раствор соли фиолетового цвета получается при действии разведенной серной кислоты на Т., при чем выделяется водород, как упомянуто выше; при сгущении раствор принимает красивый синий отблеск и выделяет скопления листочковидных кристаллов указанного состава (Glatzel). С сернокислым цезием, также рубидием эта соль дает квасцы CsTi(SO₄)₂·12Н₂O, кристаллизующиеся в кубах, фиолетово-красного цвета. Квасцы образуются, следовательно, целым рядом элементов из первого большого периода, а именно они существуют для Ti, V, Cr, Mn, Fe и Со (Piccini). Полуторная окись Т. Ti₂O₃получается при накаливании TiO₂в струе водорода в виде черного порошка; азотная и соляная кислоты на нее не действуют, а серная растворяет, при чем получается фиолетовый раствор. В виде темно-бурого гидрата полуторная окись осаждается щелочью из раствора TiCl₃. Окись T. TiO получается, как упомянуто, при восстановлении TiO₂углем в вольтовой дуге и именно в виде черных призматических кристаллов; она возникает также, в числе других продуктов, при накаливании TiO₂с металлическим магнием (Cl. Winkler, 1890) и пока очень мало изучена; вероятно, она относится, как и окись теллура ТеО, к числу недокисей. С серой для титана известны три соединения: TiS₂— крупные листочки цвета сусального золота, Ti₂S₃— зеленовато-черный порошок и TiS — блестящее, похожее на висмут вещество. TiS₂возникает при пропускании сероводорода, насыщенного парами TiCl₄, через накаленную трубку; Ti₂S₃образуется при накаливании TiS₂в токе индифферентного газа; TiS получается из TiS₂или Ti₂S₃при накаливании в струе водорода. Кроме упомянутого нитрида TiN или, быть может, Ti₂N₂, который обладает цветом бронзы, очень тверд (дает черту на рубине и даже алмазе) и получается прямо из элементов, известны еще два соединения с азотом: нормальный нитрид Ti₃N₄и динитрид ΤiΝ₂. Первый, обладающий цветом меди, получается при нагревании TiCl₄·4NH₃в токе аммиачного газа и первоначально был принят (Розе и Либихом) за свободный Т., что было опровергнуто Вёлером (1850 г.), изучившим состав соединения. Динитрид образуется при сильном накаливании TiO₂в атмосфере аммиака и представляет темно-синий порошок, похожий на возгнанное индиго — с медно-красным отблеском. Свободный Т. в прежнее время хотели видеть (Волластон, 1822 г.) также в тех кубических кристаллах медно-красного цвета и с металлическим блеском, которые присутствуют в доменных шлаках, если железная руда содержит Т.; но Вёлер (1849 г.) показал, что это цианисто-азотистый Т. Ti(CN)₂+3Ti₃N₂, как анализом, так и синтезом — при сильном нагревании (при температуре плавления никеля) в хорошо закрытом тигле смеси желтой соли с TiO₂. Другой способ получения этого соединения — накаливание добела TiO₂с углем в токе сухого азота (Девилль и Вёлер). Из кислот на цианисто-азотистый Т. действует только царская водка. Сплавление с едким кали приводит к образованию титанатов при выделении аммиака, а накаливание в струе водяного пара — к образованию цианистого водорода, TiO₂, аммиака и водорода. Впервые Т. был замечен (W. Gregor) в 1789 г. в ильмените из Корнваллиса; в 1795 г. Клапрот изучил состав рутила и дал имя новому элементу.

С. С. Колотов.

I

Тита́н (лат. Titanium)

Ti, химический элемент IV группы периодической системы Менделеева; атомный номер 22, атомная масса 47,90; имеет серебристо-белый цвет, относится к лёгким металлам (См. Лёгкие металлы). Природный Т. состоит из смеси пяти стабильных изотопов: ⁴⁶Ti (7,95%), ⁴⁷Ti (7,75%), ⁴⁸Ti (73,45%), ⁴⁹Ti (5,51%), ⁵⁰Ti (5,34%). Известны искусственные радиоактивные изотопы ⁴⁵Ti (Ti_1/2 = 3,09ч, ⁵¹Ti (Ti_1/2 = 5,79 мин) и др.

Историческая справка. Т. в виде двуокиси был открыт английским любителем-минералогом У. Грегором в 1791 в магнитных железистых песках местечка Менакан (Англия); в 1795 немецкий химик М. Г. Клапрот установил, что минерал Рутил представляет собой природный окисел этого же металла, названного им «титаном» [в греческой мифологии титаны — дети Урана (Неба) и Геи (Земли)]. Выделить Т. в чистом виде долго не удавалось; лишь в 1910 американский учёный М. А. Хантер получил металлический Т. нагреванием его хлорида с натрием в герметичной стальной бомбе; полученный им металл был пластичен только при повышенных температурах и хрупок при комнатной из-за высокого содержания примесей. Возможность изучать свойства чистого Т. появилась только в 1925, когда нидерландские учёные А. Ван-Аркел и И. де Бур методом термической диссоциации иодида титана получили металл высокой чистоты, пластичный при низких температурах.

Распространение в природе. Т. — один из распространённых элементов, среднее содержание его в земной коре (кларк) составляет 0,57% по массе (среди конструкционных металлов по распространённости занимает 4-е место, уступая железу, алюминию и магнию). Больше всего Т. в основных породах так называемой «базальтовой оболочки» (0,9%), меньше в породах «гранитной оболочки» (0,23%) и ещё меньше в ультраосновных породах (0,03%) и др. К горным породам, обогащенным Т., относятся пегматиты основных пород, щелочные породы, сиениты и связанные с ними пегматиты и др. Известно 67 минералов Т., в основном магматического происхождения; важнейшие — рутил и Ильменит (см. также Титановые руды).

В биосфере Т. в основном рассеян. В морской воде его содержится 1·10^-7%; Т. — слабый мигрант.

Физические свойства. Т. существует в виде двух аллотропических модификаций: ниже температуры 882,5 °С устойчива α-форма с гексагональной плотноупакованной решёткой (а= 2,951 Å, с= 4,679 Å), а выше этой температуры — β-форма с кубической объёмно-центрированной решёткой а = 3,269 Å. Примеси и легирующие добавки могут существенно изменять температуру α/β превращения.

Плотность α-формы при 20 °С 4,505 г/см³ а при 870 °С 4,35 г/см³β-формы при 900 °С 4,32 г/см³; атомный радиус Ti 1,46 Å, ионные радиусы Ti⁺ 0,94 Å, Ti²⁺ 0,78 Å, Ti³⁺ 0,69 Å, Ti⁴⁺ 0,64 Å, t_пл1668±5°С, t_кип 3227 °С; теплопроводность в интервале 20—25 °С 22,065 вт/(м․ К) [0,0527 кал/(см․ сек․ °С)]; температурный коэффициент линейного расширения при 20 °С 8,5․10^-6, в интервале 20—700 °С 9,7․10^-6; теплоёмкость 0,523 кдж/(кг․ К) [0,1248 кал/(г․°С)]; удельное электросопротивление 42,1․10^-6 ом․см при 20 °С; температурный коэффициент электросопротивления 0,0035 при 20 °С; обладает сверхпроводимостью ниже 0,38±0,01 К. Т. парамагнитен, удельная магнитная восприимчивость (3,2±0,4)․10^-6 при 20°С. Предел прочности 256 Мн/м² (25,6 кгс/мм²), относительное удлинение 72%, твёрдость по Бринеллю менее 1000 Мн/м² (100 кгс/мм²).Модуль нормальной упругости 108000 Мн/м² (10800кгс/мм²). Металл высокой степени чистоты ковок при обычной температуре.

Применяемый в промышленности технический Т. содержит примеси кислорода, азота, железа, кремния и углерода, повышающие его прочность, снижающие пластичность и влияющие на температуру полиморфного превращения, которое происходит в интервале 865—920 °С. Для технического Т. марок ВТ1-00 и ВТ1-0 плотность около 4,32 г/см³, предел прочности 300— 550 Мн/м² (30—55 кгс/мм²), относительное удлинение не ниже 25%, твёрдость по Бринеллю 1150—1650 Мн/м² (115—165 кгс/мм²). Конфигурация внешней электронной оболочки атома Ti 3d²4s².

Химические свойства. Чистый Т. — химически активный переходный элемент (См. Переходные элементы), в соединениях имеет степени окисления + 4, реже +3 и +2. При обычной температуре и вплоть до 500—550 °С коррозионно устойчив, что объясняется наличием на его поверхности тонкой, но прочной окисной плёнки.

С кислородом воздуха заметно взаимодействует при температуре выше 600 °С с образованием TiO₂ (см. также Титана окислы). Тонкая титановая стружка при недостаточной смазке может загораться в процессе механической обработки. При достаточной концентрации кислорода в окружающей среде и повреждении окисной плёнки путём удара или трения возможно загорание металла при комнатной температуре и в сравнительно крупных кусках.

Окисная плёнка не защищает Т. в жидком состоянии от дальнейшего взаимодействия с кислородом (в отличие, например, от алюминия), и поэтому его плавка и сварка должны проводиться в вакууме, в атмосфере нейтрального газа или под флюсом. Т. обладает способностью поглощать атмосферные газы и водород, образуя хрупкие сплавы, непригодные для практического использования; при наличии активированной поверхности поглощение водорода происходит уже при комнатной температуре с небольшой скоростью, которая значительно возрастает при 400 °С и выше. Растворимость водорода в Т. является обратимой, и этот газ можно удалить почти полностью отжигом в вакууме. С азотом Т. реагирует при температуре выше 700 °С, причём получаются нитриды типа TiN; в виде тонкого порошка или проволоки Т. может гореть в атмосфере азота. Скорость диффузии азота и кислорода в Т. значительно ниже, чем водорода. Получаемый в результате взаимодействия с этими газами слой отличается повышенными твёрдостью и хрупкостью и должен удаляться с поверхности титановых изделий путём травления или механической обработки. Т. энергично взаимодействует с сухими галогенами (см. Титана галогениды), по отношению к влажным галогенам устойчив, так как влага играет роль ингибитора.

Металл устойчив в азотной кислоте всех концентраций (за исключением красной дымящейся, вызывающей коррозионное растрескивание Т., причём реакция иногда идёт со взрывом), в слабых растворах серной кислоты (до 5% по массе). Соляная, плавиковая, концентрированная серная, а также горячие органические кислоты: щавелевая, муравьиная и трихлоруксусная реагируют с Т.

Т. коррозионно устойчив в атмосферном воздухе, морской воде и морской атмосфере, во влажном хлоре, хлорной воде, горячих и холодных растворах хлоридов, в различных технологических растворах и реагентах, применяемых в химической, нефтяной, бумагоделательной и др. отраслях промышленности, а также в гидрометаллургии. Т. образует с С, В, Se, Si металлоподобные соединения, отличающиеся тугоплавкостью и высокой твёрдостью. Карбид TiG (t_пл 3140 °С) получают нагреванием смеси TiO₂ с сажей при 1900—2000 °С в атмосфере водорода; нитрид TiN (t_пл 2950 °С) — нагреванием порошка Т. в азоте при температуре выше 700 °С. Известны силициды TiSi₂, Ti₅Si₃, TiSi и бориды TiB, Ti₂B₅, TiB₂. При температурах 400—600 °С Т. поглощает водород с образованием твёрдых растворов и гидридов (TiH, TiH₂). При сплавлении TiO₂ со щелочами образуются соли титановых кислот мета- и ортотитанаты (например, Na₂TiO₃ и Na₄TiO₄), а также полититанаты (например, Na₂Ti₂O₅ и Na₂Ti₃O₇). К титанатам относятся важнейшие минералы Т., например ильменит FeTiO₃, перовскит CaTiO₃. Все титанаты малорастворимы в воде. Двуокись Т., титановые кислоты (осадки), а также титанаты растворяются в серной кислоте с образованием растворов, содержащих титанилсульфат TiOSO₄. При разбавлении и нагревании растворов в результате гидролиза осаждается H₂TiO₃, из которой получают двуокись Т. При добавлении перекиси водорода в кислые растворы, содержащие соединения Ti (IV), образуются перекисные (надтитановые) кислоты состава H₄TiO₅ и H₄TiO₈ и соответствующие им соли; эти соединения окрашены в жёлтый или оранжево-красный цвет (в зависимости от концентрации Т.), что используется для аналитического определения Т.

Получение. Наиболее распространённым методом получения металлического Т. является магниетермический метод, то есть восстановление тетрахлорида Т. металлическим магнием (реже — натрием):

TiCl₄ + 2Mg= Ti + 2MgCl₂.

В обоих случаях исходным сырьём служат окисные руды Т. — рутил, ильменит и др. В случае руд типа ильменитов Т. в форме шлака отделяется от железа путём плавки в электропечах. Шлак (так же, как рутил) подвергают хлорированию в присутствии углерода с образованием тетрахлорида Т., который после очистки поступает в восстановительный реактор с нейтральной атмосферой.

Т. по этому процессу получается в губчатом виде и после измельчения переплавляется в вакуумных дуговых печах на слитки с введением легирующих добавок, если требуется получить сплав. Магниетермический метод позволяет создать крупное промышленное производство Т. с замкнутым технологическим циклом, так как образующийся при восстановлении побочный продукт — хлорид магния направляется на электролиз для получения магния и хлора.

В ряде случаев для производства изделий из Т. и его сплавов выгодно применять методы порошковой металлургии. Для получения особо тонких порошков (например, для радиоэлектроники) можно использовать восстановление двуокиси Т. гидридом кальция.

Мировое производство металлического Т. развивалось весьма быстро: около 2 т в 1948, 2100 т в 1953, 20 000 т в 1957; в 1975 оно превысило 50 000 т.

Применение. Основные преимущества Т. перед др. конструкционными металлами: сочетание лёгкости, прочности и коррозионной стойкости. Титановые сплавы по абсолютной, а тем более по удельной прочности (то есть прочности, отнесённой к плотности) превосходят большинство сплавов на основе др. металлов (например, железа или никеля) при температурах от -250 до 550 °С, а по коррозионности они сравнимы со сплавами благородных металлов (см. также Лёгкие сплавы). Однако как самостоятельный конструкционный материал Т. стал применяться только в 50-е гг. 20 в. в связи с большими техническими трудностями его извлечения из руд и переработки (именно поэтому Т. условно относили к редким металлам (См. Редкие металлы)). Основная часть Т. расходуется на нужды авиационной и ракетной техники и морского судостроения (см. также Титановые сплавы). Сплавы Т. с железом, известные под названием «ферротитан» (20—50% Т.), в металлургии качественных сталей и специальных сплавов служат легирующей добавкой и раскислителем.

Технический Т. идёт на изготовление ёмкостей, химических реакторов, трубопроводов, арматуры, насосов и др. изделий, работающих в агрессивных средах, например в химическом машиностроении. В гидрометаллургии цветных металлов применяется аппаратура из Т. Он служит для покрытия изделий из стали (см. Титанирование). Использование Т. даёт во многих случаях большой технико-экономический эффект не только благодаря повышению срока службы оборудования, но и возможности интенсификации процессов (как, например, в гидрометаллургии никеля). Биологическая безвредность Т. делает его превосходным материалом для изготовления оборудования для пищевой промышленности и в восстановительной хирургии. В условиях глубокого холода прочность Т. повышается при сохранении хорошей пластичности, что позволяет применять его как конструкционный материал для криогенной техники. Т. хорошо поддаётся полировке, цветному анодированию и др. методам отделки поверхности и поэтому идёт на изготовление различных художественных изделий, в том числе и монументальной скульптуры. Примером может служить памятник в Москве, сооруженный в честь запуска первого искусственного спутника Земли. Из соединений титана практического значение имеют окислы Т., галогениды Т., а также силициды Т., используемые в технике высоких температур; бориды Т. и их сплавы, применяемые в качестве замедлителей в ядерных энергетических установках благодаря их тугоплавкости и большому сечению захвата нейтронов. Карбид Т., обладающий высокой твёрдостью, входит в состав инструментальных твёрдых сплавов, используемых для изготовления режущих инструментов и в качестве абразивного материала.

Двуокись титана и титанат бария служат основой титановой керамики (См. Титановая керамика), а титанат бария — важнейший сегнетоэлектрик (См. Сегнетоэлектрики).

С. Г. Глазунов.

Титан в организме. Т. постоянно присутствует в тканях растений и животных. В наземных растениях его концентрация — около 10^-4%, в морских — от 1,2 ․10^-3 до 8 ․10^-2%, в тканях наземных животных — менее 2 ․10^-4%, морских — от 2 ․10^-4 до 2 ․10^-2%. Накапливается у позвоночных животных преимущественно в роговых образованиях, селезёнке, надпочечниках, щитовидной железе, плаценте; плохо всасывается из желудочно-кишечного тракта. У человека суточное поступление Т. с продуктами питания и водой составляет 0,85 мг; выводится с мочой и калом (0,33 и 0,52 мг соответственно). Относительно малотоксичен.

Лит.: Глазунов С. Г., Моисеев В. Н., Конструкционные титановые сплавы, М., 1974; Металлургия титана, М., 1968; Горощенко Я. Г., Химия титана, [ч. 1—2], К., 1970—72; Zwicker U., Titan und Titanlegierungen, B., 1974; Bowen H. I. M., Trace elements in biochemistry, L.— N. Y., 1966.

Тита́н

спутник планеты Сатурн, диаметр около 5 тысяч км, среднее расстояние от центра планеты 1223 тысяч км. Открыт в 1655 Х. Гюйгенсом. См. Спутники планет.

1. 1. тита́н;
2. тита́ны;
3. тита́на;
4. тита́нов;
5. тита́ну;
6. тита́нам;
7. тита́н;
8. тита́ны;
9. тита́ном;
10. тита́нами;
11. тита́не;
12. тита́нах.
13. 2. тита́н;
14. тита́ны;
15. тита́на;
16. тита́нов;
17. тита́ну;
18. тита́нам;
19. тита́на;
20. тита́нов;
21. тита́ном;
22. тита́нами;
23. тита́не;
24. тита́нах.

ТИТАН, металл, открытый химиками, рудожелтый. Титановый шерл, рутиль. Титанистое железо.

ТИТА́Н 1, -а, м.

ТИТА́Н 3, -а, м. Большой кипятильник для воды.

ТИТА́Н, -а, муж.

1. В древнегреческой мифологии: один из богов старшего поколения сыновей Урана и Геи, вступивших в борьбу с богами младшего поколения (олимпийцами) и побеждённых ими. Древние титаны. Поражение титанов.

2. Человек огромных творческих возможностей, создавший что-н. великое (высок.). Т. науки. Т. мысли.

II. ТИТА́Н, -а, муж. Химический элемент серебристо-белый лёгкий и твёрдый металл.

| прил. титановый, -ая, -ое. Титановые руды.

III. ТИТА́Н, -а, муж. Большой кипятильник для воды.

ТИТА́Н 2, -а, м. Химический элемент Ч серебристо-белый лёгкий и твёрдый металл.

-а, м.

1.

В древнегреческой мифологии: божество, один из сыновей Урана и Геи, побежденных Зевсом и низвергнутых им в Тартар.

Гроза росла . Никогда И сам Зевес с Олимпа в мир наш дольний Не извергал таких громов, когда С титанами боролся. Полонский, В конце сороковых годов.

2. перен.; обычно чего.

Человек, выдающийся в какой-л. области, отличающийся исключительной силой ума, таланта, величием деятельности.

Титаны научной мысли.

□

Национальный гений Англии также воспрянул снова, и, в лице Байрона, явился у ней новый титан поэзии. Белинский, .

Потом я много читал о Гарибальди, титане Италии. М. Горький, [Как я первый раз услышал о Гарибальди].

3.

Химический элемент, легкий тугоплавкий металл серебристо-белого цвета.

4.

Название большого кипятильника особого устройства.

[греч. Τιτάν]

ТИТА́Н

тита́на, м. [греч. titanos].

1. В греческой мифологии — божество из числа возглавлявшихся Кроносом гигантов, к-рые были побеждены и низвергнуты в тартар (преисподнюю) богами-олимпийцами, возглавлявшимися Зевсом. Борьба титанов и олимпийцев.

|| Потомок кого-н. из этих гигантских божеств. Титан Прометей похитил с Олимпа огонь, отнятый Зевсом у людей. «Титан ли ты, чье сердце снедью врана, иль сам ты вран, терзающий титана?» (о Байроне, сравниваемом с Прометеем). Тютчев.

2. Человек, отличающийся выдающейся, исполинской мощью ума, гения, деятельности (книжн. ритор.). Лев Толстой — титан русской литературы. «Довольно трудно было понять, чего именно она боялась со стороны современных титанов русской мысли.» Лесков.

3. только ед. Химический элемент — серебристо-белый твердый металл (хим.).

4. Громадный кипятильник особого устройства (назван так по фабричной марке; нов.).

м.

Спутник планеты Сатурн.

ТИТАН (лат. Тitanium) - Ti, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 22, атомная масса 47,88. Название от греч. Titanes - титаны. Серебристо-белый металл; легкий, тугоплавкий, прочный, пластичный; плотность 4,505 г/см³

"ТИТАН" - (Titan), серия американских ракет-носителей для запуска космического корабля "Джемини", искусственных спутников Земли и автоматических межпланетных станций; программа их разработки. "Титан" создан на базе межконтинентальной баллистической ракеты "Титан"; разработаны 2-, 3- и 4-ступенчатые варианты "Титана", используется жидкое и твердое топливо. Стартовая масса ок. 630 т, масса полезного груза, выводимого на околоземную орбиту, ок. 10 т.

ТИТАН - спутник Сатурна, открыт Х. Гюйгенсом (1655). Расстояние от Сатурна 1 221 860 км, сидерический период обращения 15 сут 23 ч 15 мин, диаметр 5150 км (один из крупнейших спутников планет). Имеет атмосферу, состоящую из азота с примесью метана и др. углеводородов.

ТИТАН (Titanium), Ti, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 22, атомная масса 47,88; металл, tпл 1671шC. Титан - компонент легких прочных сплавов, присадка к специальным сталям, материал деталей в электровакуумной технике, покрытий на стальных изделиях. Открыт английским минералогом У. Грегором в 1790.

I муж.;
миф. Titan II муж.;
хим. titanium III муж. (кипятильник) boilerм.
1. titan;
~ы научной мысли the titans of science;

2. хим. titanium;

3. (кипятильник) urn;
~ ический titanic.

titanium

m.titanium; boiler; titan

титан II м 1. миф. Titan m 2c 2. перен. высок. Titan m; Riese m 2c (гигант)титан I м хим. Titan n 1

I м хим.

Titan n

1)миф. Titan m

2) перен. высок. Titan m; Riese m(гигант)

I м. хим.

titane m

1)миф. Titan

2)перен. titan m, géant m

титаны мысли — géants de la pensée

(кипятильник) bouilleur m

м.

1)миф. titán m

2)(о человеке) titán m, gigante m

3)(кипятильник) hervidor m

4)хим. titanio m

м.

1) миф. перен. titano

2)хим. titanio

3)(кипятильник) bollitore

ТИТАН

(лат. Titanium), Ti,- хим. элемент побочной подгруппы IV группы периодич. системы элементов, ат. номер 22, ат. масса 47,88. В природе представлен 5 стабильными изотопами: ⁴⁶Ti (8,0%), ⁴⁷Ti (7,3%), ⁴⁸Ti (73,8%), ⁴⁹Ti (5,5%) и ⁵⁰Ti (5,4%). Электронная конфигурация внеш. оболочек 3s²p⁶d²4s². Энергии последоват. ионизации 6,82, 13,58, 27,48, 43,25 и 99,27 эВ. Кристаллохим. радиус атома T. 0,146 нм, радиус иона Ti²⁺ 0,078 нм, Ti³⁺ 0,069 нм, Ti⁴⁺ 0,064 нм. Значение электроотрицательности 1,5. Работа выхода электронов 4,0 эВ.

В свободном виде-серебристо-белый, устойчивый к коррозии металл. При обычном давлении существует в двух модификациях: a-Ti и b-Ti, темп-pa фазового перехода 882 ^oC, теплота перехода 87,4 кДж/кг. Кристаллич. решётка a-Ti гексагональная с параметрами а= 295,1 пм, с= 467,9 пм; кристаллич. решётка b-Ti объёмно центрированная кубическая. При давлении >9 ГПа и темп-ре >900 ⁰C a-Ti переходит в гексагональный w-Ti. Для a-Ti плотн. 4,505 кг/дм ³. Характеристики Т.: t _пл= 1660 + 20 ^oC, t _кип = 3287 ^oC, теплоёмкость с _р = 25,1 Дж/моль ^. К, теплота плавления 15 кДж/моль, теплота испарения 410 кДж/моль. Характеристическая темп-pa Дебая 430 К. Темп-pa перехода в сверхпроводящее состояние Т _с = 0,387 К. Выше 73 К T. парамагнитен, магн. восприимчивость 3,2^.10^-9 (при 20 ^oC). Уд. <электрич. сопротивление 0,58 мк Ом ^. м (при 300 К), температурный коэф. электрич. сопротивления (в интервале 273-293 К) 3·10^-3 К ^-1. Теплопроводность T. чистотой 99,9% при 293 К 21,9 Вт/(м ^. К). Температурный коэф. линейного расширения (в интервале 153-1133 К) 9,2^.10^-6K^-1. TB. по Виккерсу электролитич. T. 790- 800 МПа. Для производимого отечественного техн. T. марок модуль нормальной упругости 103 ГПа, модуль сдвига 39,2 ГПа. T. отличается устойчивостью к коррозии в окислительных и хлорсодержащих средах. В хим. соединениях проявляет степени окисления +4 (наиболее часто) и реже +3 и +2. Вследствие гидролиза жидкий TiCl₄ сильно дымит на воздухе и используется как трассёр, для маскировки в военном деле и т. д.

Металлич. T. широко применяется как высокопластичный конструкционный материал. В виде сплавов с Al, V, Mo, Cr, Fe и с др. металлами используется в авиац. и ракетной технике, морском судостроении и т. д. Диоксид T. TiО ₂ -компонент эмалей, глазурей, пигмент для лако-красоч. материалов, резин, пластмасс. Карбид T. и нитрид T. применяют как жаропрочные материалы, компоненты керметов. Из искусственно полученных радионуклидов находит применение ⁴⁴Ti (распад по типу электронного захвата, T_1/2=47 лет). С. С. Бердоносов.