Proprietà chimiche e fisiche in titanio

Il titanio è un metallo forte utilizzato in impianti umani, aerei e molti altri prodotti. Ecco alcuni fatti su questo utile elemento:

Fatti basilari

• Numero atomico di titanio: 22
• Simbolo: Ti
• Peso atomico: 47.88
• Scoperta: William Gregor 1791 (Inghilterra)
• Configurazione elettronica: [Ar] 4s² 3d²
• Origine parola: Titani latini: nella mitologia, i primi figli della Terra

isotopi

Esistono 26 isotopi noti di titanio che vanno da Ti-38 a Ti-63. Il titanio ha cinque isotopi stabili con masse atomiche 46-50. L'isotopo più abbondante è il Ti-48, che rappresenta il 73,8% di tutto il titanio naturale.

Proprietà

Il titanio ha un punto di fusione di 1660 +/- 10 ° C, punto di ebollizione di 3287 ° C, gravità specifica di 4,54, con una valenza di 2, 3 o 4. Il titanio puro è un metallo bianco brillante con bassa densità, alta resistenza e alta resistenza alla corrosione. È resistente alla diluizione degli acidi solforico e cloridrico, del cloro umido, della maggior parte degli acidi organici e delle soluzioni di cloruro. Il titanio è duttile solo quando è privo di ossigeno. Il titanio brucia in aria ed è l'unico elemento che brucia in azoto.

Il titanio è dimorfico, con la forma a esagonale che cambia lentamente alla forma cubica b intorno a 880 ° C. Il metallo si combina con ossigeno a temperature di calore rosse e con cloro a 550 ° C. Il titanio è forte come l'acciaio, ma è più leggero del 45%. Il metallo è il 60% più pesante dell'alluminio, ma è due volte più resistente.

Il metallo di titanio è considerato fisiologicamente inerte. Il biossido di titanio puro è ragionevolmente chiaro, con un indice di rifrazione estremamente elevato e una dispersione ottica superiore a quella di un diamante. Il titanio naturale diventa altamente radioattivo dopo il bombardamento con i deuteroni.

usi

Il titanio è importante per la lega con alluminio, molibdeno, ferro, manganese e altri metalli. Le leghe di titanio sono utilizzate in situazioni in cui sono richieste resistenza leggera e capacità di resistere a temperature estreme (ad es. Applicazioni aerospaziali). Il titanio può essere utilizzato negli impianti di dissalazione. Il metallo viene spesso utilizzato per componenti che devono essere esposti all'acqua di mare. Un anodo di titanio ricoperto di platino può essere usato per fornire protezione catodica dalla corrosione dall'acqua di mare.

Poiché è inerte nel corpo, il metallo al titanio ha applicazioni chirurgiche. Il biossido di titanio viene utilizzato per produrre pietre preziose artificiali, sebbene la pietra risultante sia relativamente morbida. L'asterismo di zaffiri e rubini di stelle è il risultato della presenza di TiO₂. Il biossido di titanio viene utilizzato nella pittura per interni e nella pittura per artisti. La vernice è permanente e offre una buona copertura. È un eccellente riflettore della radiazione infrarossa. La vernice viene utilizzata anche negli osservatori solari.

I pigmenti di ossido di titanio rappresentano il maggior utilizzo dell'elemento. L'ossido di titanio è usato in alcuni cosmetici per disperdere la luce. Il tetracloruro di titanio viene utilizzato per iridizzare il vetro. Poiché il composto fuma fortemente nell'aria, viene anche utilizzato per produrre schermi di fumo.

fonti

Il titanio è il nono elemento più abbondante nella crosta terrestre. Si trova quasi sempre nelle rocce ignee. Si verifica in rutilo, ilmenite, sfene e molti minerali di ferro e titanati. Il titanio si trova nelle ceneri di carbone, nelle piante e nel corpo umano. Il titanio si trova al sole e nei meteoriti. Le rocce dalla missione Apollo 17 sulla luna contenevano fino al 12,1% di TiO₂. Le rocce delle precedenti missioni hanno mostrato percentuali più basse di biossido di titanio. Le bande di ossido di titanio sono viste negli spettri di stelle di tipo M. Nel 1946, Kroll mostrò che il titanio poteva essere prodotto commercialmente riducendo il tetracloruro di titanio con magnesio.

Dati fisici

• Classificazione degli elementi: Metallo di transizione
• Densità (g / cc): 4.54
• Punto di fusione (K): 1933
• Punto di ebollizione (K): 3560
• Aspetto: Metallo lucido, grigio scuro
• Raggio atomico (pm): 147
• Volume atomico (cc / mol): 10.6
• Raggio covalente (pm): 132
• Raggio ionico: 68 (+ 4e) 94 (+ 2e)
• Calore specifico (@ 20 ° C J / g mol): 0.523
• Fusion Heat (kJ / mol): 18.8
• Calore di evaporazione (kJ / mol): 422.6
• Debye Temperature (K): 380.00
• Numero di negatività di Pauling: 1.54
• Prima energia ionizzante (kJ / mol): 657,8
• Stati di ossidazione: 4, 3
• Struttura reticolare: 1.588
• Costante reticolare (Å): 2.950
• Numero di registro CAS: 7440-32-6

banalità

• Il titanio è stato scoperto in una sabbia nera conosciuta come ilmenite. Ilmenite è una miscela di ossidi di ferro e ossidi di titanio.
• William Gregor era il parroco della parrocchia di Mannacan quando scoprì il titanio. Ha chiamato il suo nuovo metal "manaccanite".
• Il chimico tedesco Martin Klaproth riscoprì il nuovo metallo di Gregor e lo chiamò titanio in onore dei Titani, esseri mitologici greci della Terra. Il nome "titanio" è stato preferito e alla fine adottato da altri chimici, ma ha riconosciuto Gregor come lo scopritore originale.
• Il metallo di titanio puro non fu isolato fino al 1910 da Matthew Hunter - 119 anni dopo la sua scoperta.
• Circa il 95% di tutto il titanio viene utilizzato nella produzione di biossido di titanio, TiO₂. Il biossido di titanio è un pigmento bianco estremamente brillante usato in vernici, plastica, dentifricio e carta.
• Il titanio viene utilizzato nelle procedure mediche perché è atossico e non reattivo nel corpo.

Riferimenti

• Los Alamos National Laboratory (2001)
• Crescent Chemical Company (2001)
• Lange's Handbook of Chemistry (1952)
• Manuale CRC di chimica e fisica (18a edizione)
• Database ENSDF dell'Agenzia internazionale per l'energia atomica (ott 2010)