Titânio

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El Titânio es un elemento químico de símbolo Ti, número atómico 22 (22 prótons y 22 electrones) con masa atómica 47,90 u. Se trata de un metal de transición leve, fuerte, color blanco metálica, lustroso y resistente a la corrosión, sólido en la temperatura ambiente. El titânio es muy utilizado en aleaciones leves y en pigmentos blancos.

ES un elemento que ocurre en varios minerais, siendo las principales fuentes el rutilo y la Ilmenita . Presenta incontables aplicaciones como metal de aleaciones leves en la industria aeronáutica, aeroespacial y otras.

Este metal fue descubierto en la Inglaterra por William Justin Gregor en 1791, a partir del mineral conocido como ilmenita.

Escândio - Titânio - Vanádio
Ti Zr Hf
	Tabla Periódica

General

Nombre, símbolo, número

Titânio, Ti, 22

Clase, serie química

Metal, transición

Grupo, periodo, bloque

4, 4, d

Densidad, dureza

4507 kg/m³, 6

Color y apariencia

Prateado

Propiedades atómicas

Masa atómica

47,867(1) u

Rayo medio^†

140 pm

Rayo atómico calculado

176 pm

Rayo covalente

136 pm

Rayo de van dé Waals

Sin datos

Configuración electrónica

[Aire]3d²4s²

Estado de oxidação (óxido)

4 (anfótero)

Estructura cristalina

Hexagonal

Propiedades físicas

1941 K (1668 °C)

3560 K (3287 °C)

Entalpia de vaporização

421 kJ/mol

Entalpia de fusión

15,45 kJ/mol

Presión de vapor

0,49 Pa a 1933 K

Velocidad del sonido

4140 m/s a 293,15 K

Informaciones diversas

Eletronegatividade

1,54 (Pauling)

Calor específico

520 J/(kg·K)

Condutividad eléctrica

2,34 x 10⁶/m Ω

Condutividad térmica

21,9 W/(m·K)

Potencial de ionização

1º ="658,8" kJ/mol

6º ="11533" kJ/mol

2º ="1309,8" kJ/mol

7º ="13590" kJ/mol

3º ="2652,5" kJ/mol

8º ="16440" kJ/mol

4º ="4174,6" kJ/mol

9º ="18530" kJ/mol

5º ="9581" kJ/mol

10º ="20833" kJ/mol

Isótopos más estables

iso.	AN	Media-vida	MD	ED M eV	PD
⁴⁴Ti	{sintético}	63 años	ε	0,268	⁴⁴Sc
⁴⁶Ti	8,0%	Ti es estable con 24 nêutrons
⁴⁷Ti	7,3%	Ti es estable con 25 nêutrons
⁴⁸Ti	73,8%	Ti es estable con 26 nêutrons
⁴⁹Ti	5,5%	Ti es estable con 27 nêutrons
⁵⁰Ti	5,4%	Ti es estable con 28 nêutrons

Unidades SÍ y CNTP excepto donde indicado el contrario.

Tabla de contenido

1 Características principales
2 Aplicaciones
- 2.1 En la ingeniería
- 2.2 Otras Aplicaciones
3 Historia
4 Abundancia y obtención
5 Isótopos
6 Precauciones
7 Conexión externas

Características principales

Titânio (concentrado mineral)

Titânio fabricado en conformidad con el proceso Van Arkel-de Boer

El Titânio es un elemento metálico muy conocido por su excelente resistencia a la corrosión (casi tan resistente en cuanto a platina ) y por su gran resistencia mecánica. Posee baja condutividad térmica y eléctrica. ES un metal leve, fuerte y de fácil fabricación con baja densidad (40% de la densidad del acero). Cuando puro es bien dúctil y fácil de trabajar. El punto de fusión relativamente alto hace con que sea útil como un metal refratário. Él es tan fuerte cuánto el acero, pero 45% más leve. ES 60% más pesado que el aluminio, sin embargo dos veces más fuerte. Tales características hacen con que el titânio sea muy resistente contra los tipos usuales de fatiga. Ese metal forma una capa passiva de óxido cuando expuesto al aire , pero cuando está en un ambiente libre de oxígeno él es dúctil. Él quema cuando calentado y es capaz de quemar imerso en nitrogênio gaseoso. ES resistente a la disolución en los ácidos sulfúrico y clorídrico , así como a la mayoría de los ácidos orgánicos.

Experimentos han mostrado que titânio natural se hace notablemente radioativo después de ser bombardeado por deutério, emitiendo principalmente pósitrons y rayos gamma. El metal es dimórfico con la forma hexagonal alfa cambiando para un cúbico beta muy lentamente alrededor de los 800 °C. Cuando incandescente él se queda con oxígeno, y al alcanzar 550 °C es capaz de quedar con el cloro.

En cuanto a la fabricación del titânio metálico, existen actualmente seis tipos de procesos disponibles: "Kroll", "Hunter", reducción eletrolítica, reducción gaseosa, reducción con plasma y reducción metalotérmica. De entre estos, se destaca el proceso Kroll, que es el responsable, hasta hoy, por la mayoría del titânio metálico producido en el mundo occidental.

En la forma de metal y sus aleaciones, cerca de 60% del titânio son utilizados en las industrias aeronáuticas y aeroespaciais, siendo aplicados en la fabricación de piezas para motores y turbinas, fuselagem de aviones y cohetes .

Aplicaciones

Archivo:Ti covered watches.jpg

Reloj de pulso con tapa de titânio

En la ingeniería

Industria química, debido a su resistencia a la corrosión y al ataque químico;
Industria naval: el titânio metálico es empleado en equipamientos submarinos y de dessalinização de agua del mar;
Industria aeronáutica: es usado en la fabricación de las palas de la turbina de los turbofans, turbojatos y turbo-hélice;
Industria nuclear: es empleado en la fabricación de recuperadores de calor en fábricas de energía nuclear;
Industria bélica: el titânio metálico es siempre empleado en la fabricación de misiles y piezas de artillería;
En la metalurgia, el titânio metálico, conectado con cubre, aluminio, vanádio, níquel y otros, proporciona calidades superiores a los productos. Otra aplicación, que se da solamente con el rutilo, es en el revestimiento de electrodos de soldar.

Otras Aplicaciones

Aproximadamente 95% de todo el titânio es consumido en la forma de dióxido de titânio (TÍO₂), un pigmento permanente intensamente blanco. Tintas hechas con dióxido de titânio son excelentes refletores de radiação infrarroja siendo así muy utilizadas por astrónomos;
Aplicaciones en productos para consumo como bicicletas, óculos y ordenadores están haciéndose bien comunes. Las aleación más comunes son con aluminio, hierro, manganeso, molibdênio y otros metales;
Tetra cloreto de titânio (TiCl₄), un líquido incolor, es usado para iridizar vidrio;
Dióxido de titânio también es usado en protectores solares debido a su capacidad de proteger la piel ;
Por ser considerado fisiológicamente inerte, el metal es utilizado en implantes.

Historia

El titânio (llamado así por los Titãs, hijos de Urano y Gaia de la mitologia griega) fue descubierto en la Inglaterra por William Justin Gregor en 1791, a partir del mineral conocido como ilmenita (FeTiO₃). Este elemento fue nuevamente descubierto más tarde por el químico alemán Heinrich Klaproth, esta vez en el mineral rutilo (TÍO₂), que lo denominó de titânio en 1795.

Matthew A. Hunter preparó por primera vez el titânio metálico puro (con una pureza del 99,9%) calentando tetra cloreto de titânio (TiCl₄) con sódio a 700-800 °C en un reactor de acero .

El titânio como metal no fue utilizado fuera del laboratorio hasta 1946, cuando William J. Kroll desarrolló un método para lo producís comercialmente. El proceso Kroll consiste en la reducción del TiCl₄ con magnesio, método que continúa siendo utilizado actualmente.

Abundancia y obtención

El titânio como metal no es encontrado libre en la naturaleza, sin embargo es el noveno en abundancia en la crosta terrestre y está presente en la mayoría de las rocas ígneas y sedimentos derivados de estas rocas. ES encontrado principalmente en los minerais anatasa (TÍO₂), brookita (TÍO₂), ilmenita (FeTiO₃), leucoxeno, perovskita (CaTiO₃), rutilo (TÍO₂) y titanita (CaTiSiO₅); también como titanato en minas de hierro . De estos minerais, solamente la ilmenita , el leucoxeno y el rutilo presentan importancia económica. Son encontrados depósitos importantes en la Australia , en la Escandinávia , Estados Unidos y Malasia .

El titânio metálico es producido comercialmente a partir de la reducción del tetracloreto de titânio (TiCl₄) con magnesio a 800 °C en atmósfera de argônio . En presencia del aire reaccionaría con el nitrogênio y oxígeno . Este proceso, desarrollado por William Justin Kroll en 1946, es conocido como "proceso Kroll". De este modo es obtenido un producto poroso conocido como esponja de titânio que, posteriormente, es purificado para la obtención del producto comercial.

Con el objetivo de atenuar el gran consumo energético del proceso Kroll (1,7 veces mayor que el necesario para el aluminio) se encuentran en desarrollo procedimientos de eletrólise con sales fundir, aún sin aplicación comercial.

Para la obtención de titânio con pureza mayor, en pequeñas cantidades (escala de laboratorio ), se puede emplear el método de van Arkel-de Boer. Este método se basa en la reacción del titânio con iodo a una determinada temperatura para la obtención del tetraiodeto de titânio (TiI₄) que, posteriormente, es descompuesto en una determinada temperatura para devolver el metal con pureza mayor.

Isótopos

Son encontrados 5 isótopos estables en la naturaleza: Ti-46, Ti-47, Ti-48, Ti-49 y Ti-50, siendo lo Ti-48 el más abundante (73,8%). Se han caracterizados 11 radioisótopos, siendo los más estables lo Ti-44, con una media-vida de 5,76 minutos y lo Ti-52, de 1,7 minutos. Para los demás, sus media-vidas son de menos de 33 segundos, y la mayoría de estos con menos de medio segundo.

La masa atómica de los isótopos varía desde 39,99 u (Ti-40) hasta 57,966 u (Ti-58). El primer modo de decaimento antes del isótopo más estable, lo Ti-48, es la captura electrónica, y después de este es la emisión beta. Los isótopos del elemento 21 (escândio) son los principales productos del decaimento antes del Ti-48, los posteriores son los isótopos del elemento 23 (vanádio).

Precauciones

El polvo metálico es pirofórico. Por otro lado, se cree que sus sales no sean especialmente peligrosos. Sin embargo, sus cloretos, como TiCl₃ y TiCl₄, son considerados corrosivos. El titânio tiene la tendencia de acumularse en los tejidos biológicos.

En principio, no se conoce ningún papel biológico.