В эксперименте поставлены следующие задачи: возможно ли фторирование металлического Ti гидродифторидом аммония; если этот процесс осуществим, то какие факторы (температура, размер частиц, избыток фторирующего реагента) влияют на его протекание; какие продукты получаются при фторировании и как влияет температура на их образование.

Условия эксперимента: молярное соотношение исходных реагентов, Ti:NH4HF2=1:3.38, атмосфера CO2. Средняя скорость повышения температуры составила 7К/мин. Полученные результаты и термогравиграмма процесса приведены в табл. и на рис. Изменение массы началось при 95 0С и закончилось при 350 0С. Конечное относительное изменение массы составило 78.72%.

Ход полученной кривой показывает, что убыль массы при 95 0С отвечает началу разложения гидродифторида аммония. Конечное относительное изменение массы отвечает убыли массы до исходного Тi, расчетное значение, для которого составляет 80.10%. Таким образом, в данных условиях фторирования не происходит. Cледующим шагом в изучении этого процесса явилось определение влияния длительности, т.к. твердофазные реакции протекают с малой скоростью.

Эксперимент проводили сначала в изотермических условиях при 240 0С в течение 1ч, затем повышали температуру до 380 0С. Молярное соотношение исходных реагентов Ti:NH4HF2=1:4.8. Полученные результаты приведены в табл. и на рис. Конечное относительное изменение массы составило 81.85%, что отвечает убыли массы до Ti (расчетное 85.09%). Следовательно, Ti не фторируется в этих условиях.

Однако ранее были проведены эксперименты фторирования Ti гидродифторидом аммония в закрытой фторопластовой ампуле обьемом 75см3 в изотермических условиях при 240 0С в течение 1 ч. Молярное соотношение исходных реагентов Ti:NH4HF2=1:4,1:6. В результате фторирования был получен продукт красного цвета. Содержимое ампулы взмучивали водой и взвешивали твердый остаток. Выход по Ti, во втором случае, составил 75%. Это доказывает, что фторирование Ti гидродифторидом аммония идет и идет при относительно низких температурах в восстановительной среде. Продуктом реакции очевидно является NH4TiF4, который разлагается до TiF3. C целью проверки этого предположения был проведен следующий эксперимент: в фторопластовую ампулу поместили навеску Ti+NH4HF2 в соотношении и количествах использованных ранее. Сверху поместили никелевую лодочку с той же самой навеской и выдержали при 240 0С в течение 1ч. в закрытой фторопластовой ампуле. В результате образовался тот же самый красный продукт. Далее полученное вещество разлагали в политермических условиях в атмосфере CO2. Конечная относительная убыль массы составила 87.95% (что соответствует убыли массы до Ti). Далее содержимое лодочки растворяли в воде и взвешивали непрореагировавший Ti, количество которого составило 37% масс.

Вероятно, процесс фторирования Ti идет следующим образом:

2Ti+4NH4HF2→ 2NH4TiF4+2NH3+3H2 с последующим разложением NH4TiF4 до TiF3:

NH4TiF4→ TiF3+NH3+HF

Конечная относительная убыль массы до NH4TiF4 должна составить (с учетом непрореагировавшего Ti) 73.03%, до TiF3 78.89%. Превышение этой величины можно обьяснить окислением TiF3 до TiF4.