El titanio es un elemento químico que se clasifica como un metal de transición. Fue descubierto en 1791 por el reverendo William Gregor.
Descubrimiento de titanio
El descubrimiento de titanio fue anunciado en 1791 por el geólogo aficionado Reverendo William Gregor de Cornualles, Inglaterra. Gregor encontró una arena magnética negra que parecía pólvora en un arroyo en la parroquia de Mannacan en Cornualles, Inglaterra. (Ahora llamamos a esta arena ilmenita; es una mezcla que consiste principalmente en óxidos de hierro y titanio).
Gregor analizó la arena y descubrió que era en gran parte magnetita (Fe3O4) y el óxido bastante impuro de un nuevo metal, que describió como «calza marrón rojiza».
Esta cal se vuelve amarilla cuando se disuelve en ácido sulfúrico y púrpura cuando se reduce con hierro, estaño o zinc. Gregor concluyó que estaba tratando con un nuevo metal, al que llamó manaccanita en honor a la parroquia de Mannacan.
Habiendo descubierto un nuevo metal, Gregor volvió a sus deberes pastorales.
Poco más sucede en nuestra historia hasta 1795, cuando el conocido químico alemán Martin Klaproth experimentó la emoción de descubrir un nuevo elemento metálico. Klaproth llamó al nuevo metal titanio, en honor a los Titanes, los hijos de la diosa Tierra en la mitología griega.
Klaproth descubrió titanio en el mineral rutilo, de Boinik, Hungría. Al igual que la calx de Gregor, el rutilo era de color rojo. En 1797, Klaproth leyó el relato de Gregor de 1791 y se dio cuenta de que el óxido rojo en el que había encontrado titanio y el óxido rojo en el que Gregor había encontrado manaccanita eran, de hecho, el mismo; titanio y maccanita eran el mismo elemento y Gregor fue el verdadero descubridor del elemento.
Gregor pudo haber vencido a Klaproth en el nuevo metal, pero los científicos prefirieron el ‘titanio’ de Klaproth al ‘manaccanite’ de Gregor.
Obtener una muestra de titanio puro resultó ser mucho más difícil que descubrirlo. Muchos científicos lo intentaron, pero pasaron 119 años desde su descubrimiento hasta que el metalúrgico Matthew Hunter en Schenectady, Nueva York, aisló titanio puro al 99,9% en 1910, quien calentó cloruro de titanio (IV) con sodio al rojo vivo en un cilindro de presión.
En 1936, el Proceso Kroll (calentar cloruro de titanio (IV) con magnesio) hizo posible la producción comercial de titanio. Para 1948, la producción mundial había alcanzado solo 3 toneladas por año.
Sin embargo, en 1956, los científicos e ingenieros se dieron cuenta de que las propiedades del titanio eran muy deseables y la producción mundial se disparó a 25.000 toneladas al año.
Apariencia y Características
Efectos nocivos:
El titanio metálico se considera no tóxico. Como virutas de metal o polvo, es un peligro de incendio considerable. Los cloruros de titanio son corrosivos.
Características:
- El titanio puro es un metal ligero, de color blanco plateado, duro y lustroso. Tiene una excelente resistencia y resistencia a la corrosión y también tiene una alta relación resistencia/peso.
- La tasa de corrosión del titanio es tan baja que después de 4000 años en el agua de mar, la corrosión solo habría penetrado en el metal hasta el grosor de una delgada hoja de papel.
- A altas temperaturas, el metal se quema en el aire y, excepcionalmente, el titanio también se quema en nitrógeno puro.
- El titanio es dúctil y maleable cuando se calienta.
- Es insoluble en agua, pero soluble en ácidos concentrados.
Usos del titanio
El titanio metálico se utiliza como agente de aleación con metales como el aluminio, el hierro, el molibdeno y el manganeso. Las aleaciones de titanio se utilizan principalmente en la industria aeroespacial, aeronáutica y motores donde se necesitan materiales resistentes, ligeros y resistentes a la temperatura.
Como resultado de su resistencia al agua de mar, el titanio se usa para cascos de barcos, ejes de hélice y otras estructuras expuestas al mar.
El titanio también se usa en implantes de reemplazo de articulaciones, como la articulación de cadera esférica.
Alrededor del 95% de la producción de titanio se encuentra en el foro de dióxido de titanio (titania). Este pigmento de color blanco intenso, con un alto índice de refracción y una fuerte absorción de luz ultravioleta, se utiliza en pintura blanca, colorante alimentario, pasta de dientes, plásticos y protector solar.
El titanio se usa en varios productos cotidianos, como brocas, bicicletas, palos de golf, relojes y computadoras portátiles.
Abundancia e isótopos
- Abundancia en la corteza terrestre: 0,56% en peso, 0,25% en moles
- Abundancia en el sistema solar: 4 partes por millón en peso, 100 partes por billón en moles
- Coste de producción puro: 660 por 100g
- Fuente: El titanio es el noveno metal más abundante en la corteza terrestre. El titanio no se encuentra libremente en la naturaleza, sino que se encuentra en minerales como el rutilo (óxido de titanio), la ilmenita (óxido de hierro y titanio) y la esfena (titanita o silicato de calcio y titanio). Comercialmente, el metal se aísla mediante el proceso Kroll, que inicialmente prepara óxido de titanio a partir del mineral ilmenita. A continuación, el óxido de TiO 2 se convierte en cloruro (TiCl 4 ) mediante carbocloración. Este se condensa y purifica por destilación fraccionada y luego se reduce con magnesio fundido en una atmósfera de argón.
- Isótopos: el titanio tiene 18 isótopos cuyas vidas medias se conocen, con números de masa de 39 a 57. El titanio natural es una mezcla de sus cinco isótopos estables y se encuentran en los porcentajes que se muestran: 46Ti (8,2%), 47Ti (7,4%), 48Ti (73,7%), 49Ti (5,4%) y 50Ti (5,2%). El más abundante naturalmente de estos isótopos es 48 Ti al 73,7%.
| Símbolo | Ti |
| Número atómico | 22 |
| Valencias | 4, 3, 2, 1, −1, |
| Peso atómico | 47,87 |
| Punto de ebullición (ºC) | +3287 |
| Punto de fusión (ºC) | +1668 |
| Densidad (Kg/m3) | 4507 |
| Estructura atómica | [Ar] 3d2 4s2 |
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