Titanio

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22
Ti
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Tabla completaTabla ampliada
Ti,22.jpg
Plateado
Información general
Nombre, símbolo, número Titanio, Ti, 22
Serie química Metales de transición
Grupo, período, bloque 4, 4, d
Masa atómica 47,867  u
Configuración electrónica [ Ar]3 d24 s2
Dureza Mohs 6
Electrones por nivel 2, 8, 10, 2 ( imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 140  pm
Electronegatividad 1,54 ( Pauling)
Radio atómico (calc) 176  pm ( Radio de Bohr)
Radio covalente 136  pm
Radio de van der Waals Sin datos  pm
Estado(s) de oxidación 4
Óxido Anfótero
1.ª Energía de ionización 658,8  kJ/mol
2.ª Energía de ionización 1309,8 kJ/mol
3.ª Energía de ionización 2652,5 kJ/mol
4.ª Energía de ionización 4174,6 kJ/mol
5.ª Energía de ionización 9581 kJ/mol
6.ª Energía de ionización 11533 kJ/mol
7.ª Energía de ionización 13590 kJ/mol
8.ª Energía de ionización 16440 kJ/mol
9.ª Energía de ionización 18530 kJ/mol
10.ª Energía de ionización 20833 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 4507  kg/m3
Punto de fusión 1941 K (1668 °C)
Punto de ebullición 3560 K (3287 °C)
Entalpía de vaporización 421  kJ/mol
Entalpía de fusión 15,45  kJ/mol
Presión de vapor 0,49 Pa a 1933 K
Varios
Estructura cristalina Hexagonal
N° CAS 7440-32-6
N° EINECS 231-142-3
Calor específico 520  J/( K· kg)
Conductividad eléctrica 2,38 × 106  S/ m
Conductividad térmica 21,9  W/(K·m)
Velocidad del sonido 4140  m/s a 293,15  K (20  °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del titanio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
44Ti Sintético 60,0 a ε 0,268 44Sc
46Ti 8,25 % Estable con 24 neutrones
47Ti 7,44 % Estable con 25 neutrones
48Ti 73,72 % Estable con 26 neutrones
49Ti 5,41 % Estable con 27 neutrones
50Ti 5,18 % Estable con 28 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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El titanio es un elemento químico de símbolo Ti y número atómico 22. Se trata de un metal de transición de color gris plata. Comparado con el acero, aleación con la que compite en aplicaciones técnicas, es mucho más ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica, pero es mucho más costoso que aquél, lo cual limita sus usos industriales.

Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales. No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en la escoria de ciertos minerales de hierro y en las cenizas de animales y plantas. Su utilización se ha generalizado con el desarrollo de la tecnología aeroespacial, donde es capaz de soportar las condiciones extremas de frío y calor que se dan en el espacio y en la industria química, por ser resistente al ataque de muchos ácidos; asimismo, este metal tiene propiedades biocompatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricación de muchas prótesis e implantes de este metal.

Historia

Martin Klaproth, creador del nombre del titanio

El titanio recibe el nombre de títanos, del griego antiguo tierra blanca (su óxido es de los blancos más puros), no de los titanes como popularmente se cree. Fue descubierto en 1791 por el químico inglés William Gregor, al analizar un material que había encontrado. En 1795, el químico alemán Martin Klaproth, descubridor del uranio, le dio el nombre de titanio.

Es el cuarto metal más común en la naturaleza. Las rocas ígneas, los materiales formados por descomposición de rocas ígneas, muchos minerales, principalmente los que tienen hierro y todos los organismos vegetales y animales, contienen titanio.

El titanio se extrae en primer lugar del rutilo (óxido de titanio), abundante en las arenas costeras. Para ello, el titanio debe someterse antes a un proceso de refinado, para prevenir su reacción con sustancias tales como el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno.

Matthew A. Hunter fue el primero que obtuvo titanio (con una pureza del 99.9%) calentando tetracloruro de titanio (TiCl4) con sodio a 700-800  °C.

El titanio como metal no se empleó hasta 1946 en que William Justin Kroll desarrolló un método para poder producirlo industrialmente, reduciendo el TiCl4 con magnesio. Este método, llamado Método de Kroll, se sigue utilizando actualmente. En este proceso el metal se debe mantener en una atmósfera de gas inerte, como argón o helio, para impedir la reacción con otros elementos.[1]

En la década de 1950 y 1960 la Unión Soviética lo empleó en usos militares. En los EE. UU., el Departamento de Defensa (DOD) entendió la importancia estratégica del metal y durante la guerra fría el gobierno estadounidense lo consideró un material estratégico y las reservas de esponja de titanio fueron mantenidas por el Centro de Reservas Nacional de Defensa, que desapareció en 2005. Hoy el mayor productor mundial es el consorcio ruso VSMPO-AVISMA , que supone el 29 % de la producción mundial.

En 2006, la Agencia de Defensa estadounidense subvencionó con 5,7 millones de dólares a dos empresas para desarrollar un nuevo proceso de fabricación de polvo de titanio. Pues con calor y presión, el polvo de titanio de peso ligero sirve para revestir y fortalecer superficies como armaduras o componentes del sector aeroespacial, el transporte o industrias de tratamiento químico.

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