Титан Ti впервые получен в 1825 году (Берцелиус, Швеция) путем восстановления титаната калия натрием.

Распространение титана в природе. Титан – девятый элемент по распространенности в земной коре. Титан рассеян, но крупные месторождения (титановые пески) редки. В почве содержится 0,5% Ti в химически связанном виде.

Минералы титана: рутил TiO₂; ильменит TiFeO₃.

Получение титана. Производство титана из руд, в частности из ильменита, (после отделения железа) заключается в хлорировании в присутствии кокса с образованием хлорида титана(IV), который затем очищают дистилляцией и восстанавливают жидким магнием в атмосфере аргона:

TiO₂ + 2C + 2Cl₂ = TiCl₄ + 2CO

TiCl₄ + 2Mg = Ti + 2MgCl₂

Этот способ получения титана называется процесс Кроля; используется в промышленности с 1948 года.

Свойства титана. Титан представляет собой легкий, похожий на сталь, ковкий при красном калении металл. При комнатной температуре устойчив по отношению к воздуху и влажному хлору, однако при сильном нагревании, например расплавленный, реагирует с кислородом и азотом, поэтому титан лучше плавить в высоком вакууме, т.е. при давлении < 0,1 Па. Титан легко реагирует с фтороводородной кислотой, а при нагревании и хлороводородной кислотой с образованием фиолетовых солей титана(III). При обработке титана азотной кислотой получается полигидрат TiO₂*nH₂O, который в водном растворе выпадает в виде белого осадка; этот полигидрат называют титановая кислота.

Применение титана. Титан – специальный конструкционный материал для химических аппаратов, медицинских инструментов, гальванических ванн. Используется также в самолето-, судо- и ракетостроении. Титановые стали (содержащие менее 0,8% Ti) приобретают полезное свойство эластичности. Сплав ферротитан содержит 10 – 25% Ti.

Соединения титана. Для титана характерны степени окисления (+III) и (+IV). Большинство соединений титана(III) имеют фиолетовую окраску, как, например, хлорид титана(III) TiCl₃. Соединения титана(III) – очень сильные восстановители и на воздухе быстро переходят в бесцветные соединения титана(IV).

Оксид титана(IV) TiO₂ – белый порошок, не реагирует с водой. Используется как хорошо кроющий белый пигмент (титановые белила, часто смешаны с CaSO₄ или BaSO₄), а также как замутнитель полиамидного волокна (дедерона) и стекла (“молочное” стекло).

Хлорид титана(IV) TiCl₄ – при комнатной температуре жидкость, с температурой плавления -23*С, и температурой кипения 136,5*С. Хлорид титана(IV) сильно дымит во влажном воздухе вследствие протекания гидролиза:

TiCl₄ + 2H₂O = TiO₂ + 4HCl

Титанат бария BaTiO₃ проявляет сильные сегнетоэлектрические свойства; смесь титанатов SrTiO₃ и CaTiO₃ находит применение как высококачественный диэлектрик, электроакустический преобразователь (например, для получения ультразвука) и как электрет.

Титанаты – это двойные оксиды титана(IV), поэтому их формулы следует записывать так: (BaTi)O₃, (SrTi)O₃, (CaTi)Os.

Сегнетоэлектрики – это диэлектрики, сильно поляризующиеся под действием внешнего электрического поля вследствие присущей им очень высокой диэлектрической проницаемости.

Электреты (электрические аналоги постоянных магнитов) – это диэлектрики, длительно сохраняющие поляризованное состояние после снятия внешнего электрического поля; электреты, следовательно, сами создают постоянное электрическое поле в окружающем пространстве.

Определение титана. В кислый раствор, который содержит катионы Ti⁴⁺, добавляют несколько капель 3% раствора пероксида водорода. Раствор окрашивается в желтый цвет:

Ti(SO₄)₂ + H₂O = TiOSO₄ + H₂SO₄

TiOSO₄ + H₂O₂ = [TiO(H₂O₂)]SO₄

---