Химические соединения титана

С одновалентными галогенами (фтором, бромом, хлором и йодом) титан может образовывать ди-, три- и тетрасоединения; с серой и элементами ее группы (селеном, теллуром) – моно- и дисульфиды; с кислородом – оксиды, диоксиды и триоксиды. Титан образует также соединения с водородом (гидриды), азотом (нитриды), углеродом (карбиды), фосфором (фосфиды), мышьяком (арсиды), а также соединения со многими металлами – интерметаллиды. Образует титан не только простые, но и многочисленные комплексные соединения. Также известно немало его соединений с органическими веществами.

Как видно из перечня соединений, в которых может участвовать титан, он химически весьма активен. И в то же время титан является одним из немногих металлов с исключительно высокой коррозионной стойкостью: он практически вечен в атмосфере воздуха, в холодной и кипящей воде, весьма стоек в морской воде, в растворах многих солей, неорганических и органических кислотах. По своей коррозионной стойкости в морской воде он превосходит все металлы, за исключением благородных (золота, платины), большинство видов нержавеющей стали, никелевые, медные и другие сплавы. В воде, во многих агрессивных средах чистый титан не подвержен коррозии.

Почему же это происходит? Почему так активно, а нередко и бурно, с взрывами, реагирующий почти со всеми элементами Периодической системы, титан стоек к коррозии? Дело в том, что реакции титана со многими элементами происходят только при высоких температурах (более 400 ºС). При обычных температурах химическая активность титана чрезвычайно мала и он практически не вступает в реакции. Связано это с тем, что на свежей поверхности чистого титана очень быстро появляется инертная, тончайшая, в несколько ангстрем (1А=10^-10 м) пленка диоксида титана, предохраняющая его от дальнейшего окисления. Если даже эту пленку снять, то в любой среде, содержащей кислород или другие сильные окислители (например, в азотной или хромовой кислоте), эта пленка появляется вновь, и металл, как говорят, ею «пассивируется», т. е. защищает сам себя от дальнейшего разрушения.

Чистый титан хорошо противостоит эрозионной коррозии, происходящей в результате сочетания химического и механического воздействия на металл. В этом он не уступает лучшим маркам нержавеющих сталей, сплавам на основе меди и другим конструкционным материалам. Хорошо противостоит титан и усталостной коррозии, проявляющейся часто в виде нарушений целостности и прочности металла (растрескивание, локальные очаги коррозии и т.п.).