Титан, хімічні властивості, Технології Металів
Чистий титан - хімічно активний перехідний елемент, у сполуках має ступеня окиснення +4, рідше +3 та +2. При звичайній температурі і до 500-550 ° С покривається захисною плівкою оксиду TiO2, завдяки цьому корозійностійкий.
З киснем повітря помітно взаємодіє за температури вище 600 °З утворенням ТiO2. Тонка титанова стружка при недостатньому мастилі може спалахувати в процесі механічної обробки. При достатній концентрації кисню в навколишньому середовищі та пошкодженні окисної плівки шляхом удару або тертя можливе загоряння металу при кімнатній температурі та порівняно великих шматках.
Оксидна плівка не захищає титан у рідкому стані від подальшої взаємодії з киснем (на відміну, наприклад, від алюмінію), і тому його плавлення та зварювання повинні проводитися у вакуумі, в атмосфері нейтрального газу або під флюсом. Титан має здатність поглинати атмосферні гази та водень, утворюючи крихкі сплави, непридатні для практичного використання; за наявності активованої поверхні поглинання водню відбувається при кімнатній температурі з невеликою швидкістю, яка значно зростає при 400 °С і вище. Розчинність водню в титані є оборотною, і цей газ можна видалити майже повністю відпалом у вакуумі.
З азотом титан реагує при температурі вище 700 °З, причому виходять нітриди типу TiN; у вигляді тонкого порошку або дроту титан може горіти в атмосфері азоту. Швидкість дифузії азоту та кисню в титані значно нижча, ніж водню. Шар, що отримується в результаті взаємодії з цими газами, відрізняється підвищеними твердістю і крихкістю і повинен видалятися з поверхні титанових виробів шляхом травлення або механічної обробки. Титаненергійно взаємодіє з сухими галогенами, по відношенню до вологих галогенів стійкий, оскільки волога відіграє роль інгібітора.
Метал стійкий в азотній кислоті всіх концентрацій (за винятком червоної димної, що викликає корозійне розтріскування титану, причому реакція іноді йде з вибухом), у слабких розчинах сірчаної кислоти (до 5% за масою). Соляна, плавикова, концентрована сірчана, а також гарячі органічні кислоти: щавлева, мурашина і трихлороцтова реагують з титаном.
Титан корозійно стійкий в атмосферному повітрі, морській воді та морській атмосфері, у вологому хлорі, хлорній воді, гарячих і холодних розчинах хлоридів, у різних технологічних розчинах і реагентах, що застосовуються в хімічній, нафтовій, папероробній та інших галузях промисловості, а також гідро. Титан утворює з С, В, Se, Si металоподібні сполуки, що відрізняються тугоплавкістю та високою твердістю. Карбід TiC (tпл 3140 °С) одержують нагріванням суміші TiO2 з сажею при 1900-2000 °С в атмосфері водню; нітрид TiN (tпл 2950 °С) - нагріванням порошку Титан в азоті при температурі вище 700 °С. Відомі силіциди TiSi2, TiSi та бориди TiB, Ti2B5, TiB2. При температурі 400-600 °C титан поглинає водень з утворенням твердих розчинів і гідридів (TiH, TiH2). При сплавленні TiO2 зі лугами утворюються солі титанових кислот мета- та ортотитанати (наприклад, Na2TiO3 та Na4TiO4), а також політитанати (наприклад, Na2Ti2O5 та Na2Ti3O7).
TiO2 взаємодіє із сірчаною кислотою при тривалому кип'ятінні. При сплавленні з содою Na2CO3 або поташом K2CO3 оксид TiO2 утворює титанат:
З пероксидом водню оксид титану утворює ортотитанову кислоту H4TiO4:
До титанатів відносяться найважливіші мінерали титану, наприклад, ільменіт FeTiO3,перовскіт CaTiO3. Усі титанати малорозчинні у воді. Оксид титану (IV), титанові кислоти (осади), а також титанати розчиняються в сірчаній кислоті з утворенням розчинів, що містять титанілсульфат TiOSO4. При розведенні та нагріванні розчинів в результаті гідролізу осаджується Н2ТiO3, з якої одержують оксид титану (IV). При додаванні перекису водню в кислі розчини, що містять сполуки Ti (IV), утворюються перекисні (надтитанові) кислоти складу Н4ТiO5 та H4TiO8 та відповідні їм солі; ці сполуки забарвлені у жовтий або оранжево-червоний колір (залежно від концентрації титану), що використовується для аналітичного визначення титану.