Titanio
El titanio es un elemento químico de
número atómico 22 que se sitúa en el grupo 4 de la
tabla periódica de los elementos y se simboliza como Ti.
Es un metal de transición abundante en la corteza
terrestre;
se encuentra, en forma de óxido, en la escoria de ciertos
minerales de hierro y en
cenizas de animales
y plantas. El metal es de
color gris oscuro, de gran dureza, resistente a la corrosión y
de propiedades físicas parecidas a las del acero; se usa en la
fabricación de equipos para la industria química y,
aleado con el hierro y otros metales, se emplea en la industria
aeronáutica y aeroespacial.
Características
El titanio es un elemento metálico que presenta una estructura
hexagonal compacta, es duro, refractario y buen conductor de la
electricidad y el calor. Presenta una alta resistencia a la
corrosión (casi tan resistente como el platino) y cuando
está puro, se tiene un metal ligero, fuerte, brillante y blanco
metálico de una relativa baja densidad. Posee muy buenas
propiedades mecánicas y además tiene la ventaja, frente a
otros metales de propiedades mecánicas similares, de que es
relativamente ligero.
La resistencia a la corrosión que presenta es debida al
fenómeno de pasivación que sufre (se forma un
óxido que lo recubre). Es resistente a temperatura ambiente al ácido
sulfúrico (H2SO4) diluido y
al ácido
clorhídrico (HCl) diluido, así como a
otros ácidos orgánicos;
también
es resistente a
las bases, incluso en caliente. Sin embargo se puede disolver en
ácidos en caliente. Asimismo, se disuelve bien en ácido
fluorhídrico (HF), o con fluoruros en ácidos. A
temperaturas elevadas puede reaccionar fácilmente con el nitrógeno, el oxígeno, el hidrógeno, el boro y
otros no metales.
Aplicaciones
- Aproximadamente el 95% del titanio se consume como
dióxido
de titanio (TiO2), un pigmento blanco permanente que se
emplea en pinturas,
papel
y plásticos. Estas pinturas se
utilizan en reflectores debido a que reflejan muy bien la
radiación infrarroja.
- Debido a su fuerza, baja densidad y el que puede aguantar
temperaturas relativamente altas, las aleaciones de titanio se
emplean
en aviones y misiles. También se encuentra en distintos
productos de consumo, como palos de golf, bicicletas, etcétera.
El titanio se alea generalmente con aluminio, hierro, manganeso, molibdeno y otros metales.
- Debido a su gran resistencia a la corrosión se puede
aplicar en casos en los que va a estar en contacto con el agua del mar,
por ejemplo, en aparejos o hélices. También se puede
emplear en plantas desalinizadoras.
- Se emplea para obtener piedras preciosas artificiales.
- El tetracloruro de titanio (TiCl4) se usa para
irisar
el vidrio y
debido a que en contacto con el aire forma mucho humo, se
emplea para formar artificialmente pantallas de humo.
- Se considera que es fisiológicamente inerte, por lo
que el
metal se emplea en implantes de titanio, consistentes en tornillos de
titanio puro que han sido tratados superficialmente para mejorar su
oseointegración; por ejemplo, se utiliza en la cirugía
maxilofacial debido a estas buenas propiedades. También por ser
inerte y además poder colorearlo se emplea como material de
"piercings".
- También se han empleado láminas delgadas de
titanio
para recubrir algunos edificios, como por ejemplo el Museo Guggenheim
de Bilbao.
Historia
El titanio (llamado así por los Titanes, hijos de Urano y Gea en
la mitología griega) fue descubierto en Inglaterra por Willian
Gregor en 1791, a partir del mineral conocido como ilmenita (FeTiO3).
Este
elemento fue descubierto de nuevo años más tarde por
el químico alemán Heinrich Klaproth, en este caso en el
mineral rutilo (TiO2) y fue él quien en 1795 le dio
el nombre de titanio.
Matthew A. Hunter preparó por primera vez titanio
metálico puro (con una pureza del 99.9%) calentando tetracloruro
de titanio (TiCl4) con sodio a 700-800ºC en un reactor
de acero.
El titanio como metal no se usó fuera del laboratorio
hasta
que en 1946 William Justin Kroll desarrolló un método
para poder producirlo comercialmente: mediante la reducción del
TiCl4 con magnesio, y éste es el método
utilizado hoy en día (proceso de Kroll).
Abundancia
El titanio como metal no se encuentra libre en la naturaleza, pero es
el noveno en abundancia en la corteza terrestre y está presente
en la mayoría de las rocas ígneas
y sedimentos derivados
de ellas. Se encuentra principalmente en los minerales anatasa (TiO2),
brookita
(TiO2), ilmenita (FeTiO3), leucoxeno,
perovskita (CaTiO3), rutilo (TiO2) y titanita
(CaTiSiO5); también como titanato y en muchas menas
de hierro. De estos minerales, sólo la ilmenita, el leucoxeno y
el rutilo tienen una significativa importancia económica. Se
encuentran depósitos importantes en Australia, la región
de Escandinavia, Estados Unidos y Malasia.
Producción
El titanio metal se produce comercialmente mediante la reducción
de tetracloruro de titanio (TiCl4) con magnesio a unos
800ºC bajo atmósfera de argón
(si no
reaccionaría con el óxigeno y el nitrógeno del
aire); este proceso fue desarrollado en 1946 por William Justin Kroll y
se sigue conociendo como proceso de Kroll. De este modo se obtiene un
producto poroso conocido como exponja de titanio que posteriormente se
purifica y compacta para obtener el producto comercial.
Con objeto de paliar el gran consumo energético del
proceso
Kroll (del orden de 1,7 veces el requerido por el aluminio) se
encuentran en desarrollo procedimientos de electrólisis en sales
fundidas (cloruros u óxidos) que aún no han encontrado
aplicación comercial.
Si es necesario obtener titanio más puro se puede
emplear un
método, sólo aplicable en pequeñas cantidades (a
escala de laboratorio) mediante el método de van Arkel-de Boer.
Este método se basa en la reacción de titanio con yodo a
una determinada temperatura para dar tetrayoduro de titanio (TiI4)
y
su posterior descomposición a una temperatura distinta para
volver a dar el metal.
Isótopos
Se encuentran 5 isótopos
estables en la naturaleza: Ti-46,
Ti-47, Ti-48, Ti-49 y Ti-50, siendo el Ti-48 el más abundante
(73,8%). Se han caracterizado 11 radioisótopos, siendo los
más estables el Ti-44, con una vida media de 5,76 minutos y el
Ti-52, de 1,7 minutos. Para el resto, sus vidas medias son de menos de
33 segundos, y la mayoría de menos de medio segundo.
Para ir al índice general del portal aquí.
|
