Titanio

Titanio
Escandio ← Titanio → Vanadio -     22 Ti                                                                                                                                                                                                                                           Ti Zr Táboa periódica dos elementos
Información xeral
Nome, símbolo, número	Titanio, Ti, 22
Serie química	Metal de transición
Grupo, período, bloque	4, 4, d
Densidade	4507 kg/m3
Aparencia	Prateado
N° CAS
N° EINECS
Propiedades atómicas
Masa atómica	47,867 u
Radio medio	140 pm
Radio atómico (calc)	176 pm
Radio covalente	136 pm
Radio de van der Waals	pm
Configuración electrónica	[Ar]3d²4s²
Electróns por nivel de enerxía
Estado(s) de oxidación	4 (anfótero)
Óxido
Estrutura cristalina	hexagonal
Propiedades físicas
Estado ordinario	Sólido
Punto de fusión	1941 K
Punto de ebulición	3560 K
Punto de inflamabilidade	{{{P_inflamabilidade}}} K
Entalpía de vaporización	421 kJ/mol
Entalpía de fusión	15,45 kJ/mol
Presión de vapor	0,49
Temperatura crítica	K
Presión crítica	Pa
Volume molar	m3/mol
Velocidade do sonido	4140 m/s a 293.15 K (20 °C)
Varios
Electronegatividade (Pauling)	1,54
Calor específica	520 J/(K·kg)
Condutividade eléctrica	2,34 x 106 S/m
Condutividade térmica	21,9 W/(K·m)
1.ª Enerxía de ionización	658,8 kJ/mol
2.ª Enerxía de ionización	1309,8 kJ/mol
3.ª Enerxía de ionización	2652,5 kJ/mol
4.ª Enerxía de ionización	4174,6 kJ/mol
5.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización5}}} kJ/mol
6.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización6}}} kJ/mol
7.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª enerxía de ionización	{{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización10}}} kJ/mol
Isótopos máis estables
iso AN Período MD Ed PD MeV 44Ti {sin.} 63 anos ε 0,268 44Sc 46Ti 8.0% estable con 24 Neutróns 47Ti 7,3% estable con 25 Neutróns 48Ti 73,8% estable con 26 Neutróns 49Ti 5,5% estable con 27 Neutróns 50Ti 5,4% estable con 28 Neutróns
Nota: unidades segundo o SI e en CNPT, salvo indicación contraria.

O titanio é un elemento químico de número atómico 22 que se sitúa no grupo 4 da táboa periódica dos elementos e simbolízase como Ti.

É un metal de transición abundante na codia terrestre; atópase, en forma de óxido, na escoura de certos minerais de ferro e en cinzas de animais e plantas. O metal é de cor gris escura, de gran dureza, resistente á corrosión e de propiedades físicas parecidas ás do aceiro; úsase na fabricación de equipos para a industria química e, aliado co ferro e outros metais, emprégase na industria aeronáutica e aeroespacial.

Características principais

O titanio é un elemento metálico que presenta unha estrutura hexagonal compacta, é duro, refractario e bo condutor da electricidade e a calor. Presenta unha alta resistencia á corrosión (case tan resistente coma o platino) e cando está puro, tense un metal lixeiro, forte, brillante e branco metálico dunha relativa baixa densidade. Posúe moi boas propiedades mecánicas e ademais ten a vantaxe, fronte a outros metais de propiedades mecánicas similares, de que é relativamente lixeiro.

A resistencia á corrosión que presenta é debida ao fenómeno de pasivación que sofre (fórmase un óxido que o recobre). É resistente a temperatura ambiente ao ácido sulfúrico (H2SO4) diluído e ao ácido clorhídrico (HCl) diluído, así como a outros ácidos orgánicos; tamén é resistente ás bases, ata en quente. Así a todo pódese disolver en ácidos en quente. Así mesmo, disólvese ben en ácido fluorhídrico (HF), ou con fluoruros en ácidos. A temperaturas elevadas pode reaccionar doadamente co nitróxeno, o osíxeno, o hidróxeno, o boro e outros non metais.

Aplicacións

Reloxo con cuberta de titanio

• Aproximadamente o 95% do titanio consómese como dióxido de titanio (TiO2), un pigmento branco permanente que se emprega en pinturas, papel e plásticos. Estas pinturas utilízanse en reflectores debido a que reflicten moi ben a radiación infravermella.
• Debido á súa forza, baixa densidade e o que pode soportar temperaturas relativamente altas, as aliaxes de titanio empréganse en avións e mísiles. Tamén se atopa en distintos produtos de consumo como: paus de golf, bicicletas, etcétera. O titanio alíase xeralmente con aluminio, ferro, manganeso, molibdeno e outros metais.
• Debido á súa gran resistencia á corrosión pódese aplicar en casos en que vai estar en contacto coa auga do mar, por exemplo, en aparellos ou hélices. Tamén se pode empregar en plantas desalinizadoras.
• Emprégase para obter pedras preciosas artificiais.
• O tetracloruro de titanio (TiCl4) úsase para irisar o vidro e debido a que en contacto co aire forma moito fume, emprégase para formar artificialmente pantallas de fume.
• Considérase que é fisioloxicamente inerte, polo que o metal emprégase en implantes de titanio, consistentes en parafusos de titanio puro que foron tratados superficialmente para mellorar a súa oseointegración; por exemplo, utilízase na cirurxía maxilofacial debido a estas boas propiedades. Tamén por ser inerte e ademais poder colorealo emprégase como material de "piercings".
• Tamén se empregaron láminas delgadas de titanio para recubrir algúns edificios, por exemplo o Museo Guggenheim de Bilbao.
• Algúns compostos de titanio poden ter aplicacións en tratamentos contra o cancro. Por exemplo, o cloruro de titanoceno no caso de tumores gastrointestinais e de mama.

Historia

O titanio (chamado así polos Titáns, fillos de Urano e Xea na mitoloxía grega) foi descuberto en Inglaterra por Willian Gregor en 1791, a partir do mineral coñecido como ilmenita (FeTiO3). Este elemento foi descuberto de novo anos máis tarde polo químico alemán Heinrich Klaproth, neste caso no mineral rutilo (TiO2) e foi el quen en 1795 lle deu o nome de titanio.

Matthew A. Hunter preparou por primeira vez titanio metálico puro (cunha pureza do 99.9%) quentando tetracloruro de titanio (TiCl4) con sodio a 700-800 °C nun reactor de aceiro.

O titanio como metal non se usou fóra do laboratorio ata que en 1946 William Justin Kroll desenvolveu un método para poder producilo comercialmente: mediante a redución do TiCl4 con magnesio, e este é o método utilizado hoxe en día (proceso de Kroll).

Abundancia e obtención

O titanio como metal non se atopa libre na natureza, pero é o noveno en abundancia na cortiza terrestre e está presente na maioría das rochas ígneas e sedimentos derivados delas. Atópase principalmente nos minerais anatasa (TiO2), brookita (TiO2), ilmenita (FeTiO3), leucoxeno, perovskita (CaTiO3), rutilo (TiO2) e titanita (CaTiSiO5); tamén como titanato e en moitas menas de ferro. Destes minerais, só a ilmenita, o leucoxeno e o rutilo teñen unha significativa importancia económica. Atópanse depósitos importantes en Australia, a rexión de Escandinavia, Estados Unidos e Malaisia.

O titanio metal prodúcese comercialmente mediante a redución de tetracloruro de titanio (TiCl4) con magnesio a uns 800 °C baixo atmosfera de argon (se non reaccionaría co osíxeno e o nitróxeno do aire); este proceso foi desenvolvido en 1946 por William Justin Kroll e séguese coñecendo como proceso de Kroll. Deste xeito obtense un produto poroso coñecido como esponxa de titanio que posteriormente se purifica e compacta para obter o produto comercial.

Con obxecto de paliar o gran consumo enerxético do proceso Kroll (da orde de 1,7 veces o requirido polo aluminio) atópanse en desenvolvemento procedementos de electrólise en sales fundidos (cloruros ou óxidos) que aínda non atoparon aplicación comercial.

Se é necesario obter titanio máis puro pódese empregar un método, só aplicable en pequenas cantidades (a escala de laboratorio) mediante o método de van Arkel-de Boer. Este método baséase na reacción de titanio con iodo a unha determinada temperatura para dar tetraioduro de titanio (TiI4) e a súa posterior descomposición a unha temperatura distinta para volver dar o metal.

Isótopos

Atópanse 5 isótopos estables na natureza: Ti-46, Ti-47, Ti-48, Ti-49 e Ti-50, sendo o Ti-48 o máis abundante (73,8%). Caracterizáronse 11 radioisótopos, sendo os máis estables o Ti-44, cunha vida media de 5,76 minutos e o Ti-52, de 1,7 minutos. Para o resto, as súas vidas medias son de menos de 33 segundos, e a maioría de menos de medio segundo.

O peso atómico dos isótopos vai dende 39,99 uma (Ti-40) ata 57,966 uma (Ti-58). O primeiro modo de decaemento antes do isótopo máis estable, o Ti-48, é a captura electrónica, mentres que logo deste é a desintegración beta. Os isótopos do elemento 21 (escandio) son os principais produtos de decaemento antes do Ti-48, mentres que despois son os isótopos do elemento 23 (vanadio).

Precaucións

O po metálico é pirofórico e crese que as súas sales non son especialmente perigosas. Os seus cloruros, coma TiCl3 ou TiCl4, son considerados corrosivos. O titanio ten tamén a tendencia a acumularse nos tecidos biolóxicos xa que en principio non se observa que xogue ningún papel biolóxico.

Véxase tamén

Ligazóns externas

• WebElements.com - Titanium (en inglés)
• EnvironmentalChemistry.com - Titanium (en inglés)