Titán

Titanium (lat. titanium) este un element chimic din Tabelul periodic al elementelor, care are simbolul Ti și numărul atomic 22. Este un metal ușor, dur, lucios, de tranziție, cu aspect de oțel, rezistent la coroziune (chiar și în apă de mare, în acizi, respectiv în prezența clorului). În natură, titanul se găsește doar sub formă de compuși, cei mai răspândiți minerale fiind rutilul și ilmenitul.

Titanul se folosește ca component al aliajelor solide și ușoare (cu fier, aluminiu, vanadiu, molibden și mulți alți elemente), care au aplicații largi în multe ramuri ale industriei (în cosmonautică, armament, aviație, mecanică, industria chimică, medicină etc.). Oxidul de titan se folosește ca pigment alb (cu numele de bălbăciu de titan), precum și ca component al pastelor de dinți și ca fotocatalizator.

Istoria

Titanul ca element nou a fost identificat pentru prima dată de geologul amator William Gregor (către profesia de preot și mai târziu vicar al parohiei din Cornwall) în anul 1791, care a observat că nisipul negru din aluviunile din satul vecin Manaccan era atrăgut de un magnet. Acest nisip era mineralul ilmenit și analizându-l, Gregor a descoperit că este format din două oxizi - fier și un oxizi nou, până atunci neidentificat (oxid de titan). A anunțat descoperirea sa Societății Geologice Regale din Cornwall (Royal Geological Society of Cornwall) și a publicat-o și într-un revistă științifică germană, Creel's Annalen.

În jurul aceleiași perioade, mineralogul maghiar Franz-Joseph Müller von Reichenstein a preparat aceeași combinație, dar nu a reușit să o identifice. Oxidul de titan a fost redescoperit în anul 1795 de chimistul german Martin Heinrich Klaproth din rutil din Transilvania (mai precis din localitatea Revúca din actuala Slovacia), care a demonstrat că este oxidul unui element nou și a denumit acest element după titanii mitologici greci. Când a aflat despre descoperirea anterioară a lui Gregor, a confirmat că în nisipurile negre din Manaccan se găsește și același element.

Producerea titanului pur a reușit-o însă abia în anul 1910 Matthew Hunter, care a preparat un metal cu puritate de 99,9% prin reducerea clorurii de titan cu sodiu la o temperatură de 700-800 °C. Titanul reacționează însă cu carbonul la temperaturi ridicate, astfel că metodele clasice de reducere cu cărbune au eșuat. Reducerea cu sodiu era însă foarte costisitoare și cantitatea de titan produsă prin acest proces era suficientă doar pentru experimente de laborator. Abia în anul 1932, metalurgul luxembourgeois William Kroll a înlocuit sodiul cu calciu, iar nouă ani mai târziu cu magneziu, iar titanul a început să se producă industrial. Procesul Kroll este folosit și astăzi pentru producerea titanului, deși există și metode mai ieftine de preparare

Proprietăți chimice
Proprietatea cea mai importantă a titanului este rezistența sa la coroziune, precum și insolubilitatea în majoritatea soluțiilor de acizi diluați, deși se dizolvă în acizi concentrați. Cu valoarea E° −0,42 V ar trebui să dea hidrogen din apă, dar această reacție nu are loc practic. Pe suprafața sa se formează însă o strat de oxid de titan pasiv, care împiedică coroziunea ulterioară.

La temperaturi ridicate în aer se formează pe titan un strat de oxid pasiv și protector care împiedică coroziunea, dar la temperatura camerei rezistă coroziunii. Dacă se încălzește în aer la o temperatură de 610 °C sau mai mare, arde formând oxid de titan; și este unul dintre puținele elemente care ard și în atmosferă pură de azot (arde la 800 °C). Titanul rezistă acidului sulfuric diluat și acidului clorhidric, precum și clorului gazos și majorității acizilor organici.

Experimentele au arătat că titanul natural devine radioactiv atunci când este bombardat cu deuteroni, emițând în special pozitroni și radiații gama dure. Încălzit până la roșu se combină cu oxigenul și la 550 °C se combină și cu clorul. Reacționează și cu alți halogeni și absorbă hidrogen.

Utilizare
Utilizarea practică a titanului elemental provine în principal din rezistența sa chimică excepțională și densitatea sa mică. Este important de știut că producerea titanului este în prezent relativ costisitoare și utilizarea componentelor titanice este eficientă doar în cazurile în care nu se poate folosi o alternativă mai ieftină pe bază de aliaje de aluminiu și magneziu – durale.

De la începutul producției industriale a titanului metalic, centrul de greutate al utilizării sale a fost în tehnologiile spațiale și aplicațiile speciale ale industriei aeronautice. Titanul și aliajele sale sunt deci materiale de bază în producerea scheletelor sau a scuturilor de protecție ale obiectelor spațiale (sateliți, sonde spațiale și stații spațiale). În industria aeronautică, se folosesc în producerea componentelor semnificativ solicitate ale avioanelor, adică în special în construcția avioanelor de luptă și astăzi și în construcția avioanelor comerciale.

În industria chimică, titanul este un material tot mai popular pentru producerea sau acoperirea simplă a reactorilor chimici care funcționează în condiții extreme și necesită o rezistență ridicată la coroziune.

Titanul este tot mai des folosit în echipamentele care funcționează pe termen lung în contact cu apa de mare. Acestea pot fi componente ale navelor sau submersibilelor (cheie de șuruburi navale), dar și componente ale instalațiilor industriale, care servesc la desalinizarea apei de mare.

În viața de zi cu zi, ne putem întâlni cu titanul, de exemplu, ca material pentru producerea ceasurilor de lux sau a părților de bijuterii.