Титан
Титан (хим.; Тiтаn нем., Тiтаnе франц., Тiтаniuм англ.; Тi=48,l, если
О=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 и ванадием; его высший окисел,
ТiО2, почти не имеет уже основных свойств, характеризующих Sс203; но и
кислотные свойства его невелики-слабее, чем у V205, 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 Тi203 - 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 ТiО2, титанит или сфен -
кремнетитаново-кислый кальций СаТiSiО5: титанистый железняк или ильменит
(Ю. Урал, Ильменские горы) FеТiО3; перовскит, результат изоморфного
замещения железа кальцием (Fе, Са)ТiО. Также магний замещает иной раз
железо. Известно много, вообще, минералов, содержащих одновременно Т. и
железо. Существуют изоморфные смешения FеТiО3 с железным блеском, Fе2О3,
что позволяет принимать FеТiО3 за окись железа, в которой один атом
FеIII замещен через ТiIII. 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 трудно восстановляемых
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 трудно плавок 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°-100° и 0,1288 при 0°-211° (Нильсон и
Петтерсен) - для иным путем полученного Т., менее чистого. В атмосфере
хлора загорается при 350°, превращаясь в ТiСl4; при несколько высшей
температуре соединяется с бромом ТiВr4; ТiJ4 образуется при еще более
сильном нагревании и без воспламенения. В кислороде Т. загорается при
610°, при чем получается аморфный Тi02 При 800° порошкообразный Т. в
токе азота соединяется с ним; взаимодействие идет с выделением тепла: Т.
"горит в азоте", превращаясь в нитрид Тi2N2. 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,
ТiС; лишний уголь выкристаллизовывается в виде графита. С кремнем 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. 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
ТiО2. 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 ТiО2 и водород. Для получения
Т. Муассан пользовался или отобранными кристаллами рутила (из Лиможа),
или чистым ТiО2 лабораторного приготовления. Смесь порошков чистого угля
и, в некотором избытке, ТiО2 после 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 гр. 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 гр.; под слоем его всегда оказывался слой Тi2N2 - где
температура была ниже, а у дна находился слой окиси Т., ТiО. Таким
образом полученный Т. всегда содержит углерод, не менее 8%. Измельчение
такого Т., смешение с новым количеством Тi02 и новое сплавление при тех
же условиях приводит, наконец, к вышеописанному Т. с 2 % углерода.