Titanio

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  Hexagonal.svg Capa electrónica 022 Titanio.svg
 
22
Ti
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Tabla completaTabla ampliada
Ti,22.jpg
Titanio
Información general
Nombre, símbolo, número Titanio, Ti, 22
Serie química Metales de transición
Grupo, período, bloque 4, 4, d
Masa atómica 47,867(1)[1]​  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 ( escala de 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, 3, 2, 1, −1,[2]
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.
[ editar datos en Wikidata]

El titanio es un elemento químico de símbolo Ti y número atómico 22 que se sitúa en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos. Es un metal de transición de color gris, baja densidad y gran dureza. Es muy resistente a la corrosión por agua del mar, agua regia y cloro.

Fue descubierto independientemente en 1791 por William Gregor en una mina de Cornwall, Gran Bretaña, y en 1795 por Martin Heinrich Klaproth, que lo nombró «titanio» por los titanes de la mitología griega.[ cita requerida] Este elemento abunda en depósitos de minerales, principalmente en forma de óxidos como el rutilo y la ilmenita, ampliamente distribuidos en la corteza terrestre y la litosfera; también se encuentra en los seres vivos, cuerpos de agua y objetos extraterrestres.[3]

En estado puro, presenta una elevada resistencia a la corrosión y la mayor proporción de dureza-densidad de todos los elementos metálicos.[9]

El titanio puede formar aleaciones con el hierro, el aluminio, el vanadio y el molibdeno entre otros elementos, idóneas por sus propiedades de ligereza y resistencia para la construcción de maquinaria para aplicaciones aeroespaciales — motores de reacción, misiles y naves espaciales—, militares, industriales —almacenamiento y transporte de productos químicos y petroquímicos, y plantas de desalinización—, en la automoción, para prótesis médicas e implantes ortopédicos, instrumentos e implantes dentales, aparatos deportivos, joyería o teléfonos móviles.[3]

Características

Propiedades físicas

El titanio es el elemento metálico que posee la mayor proporción de dureza- densidad.[3]

Las aleaciones comerciales de titanio, con una pureza del 99,2 %, tienen una tensión de rotura de unos 434  MPa (63.000 psi), equivalente a la de las aleaciones comunes de acero pero con una menor densidad que estas. El titanio tiene una densidad un 60 % mayor que el aluminio, pero es el doble de fuerte que la aleación de aluminio más común 6061-T6.[10]

Es un metal alotrópico dimórfico. Su estructura cristalina en estado alfa tiene forma hexagonal y se torna en una de forma cúbica centrada en el cuerpo al pasar al estado beta, a una temperatura de 882 °C (1155 K).[13]

Propiedades químicas

Diagrama de Pourbaix para el titanio.[14]

Al igual que el aluminio y el magnesio, el titanio y sus aleaciones se oxidan cuando están expuestos al aire. El titanio reacciona con el oxígeno a temperaturas de 1200 °C (1470 K) en el aire y 610 °C (883 K) en oxígeno puro, formando dióxido de titanio.[15]

El titanio presenta una gran resistencia a la corrosión, comparable a la del platino, capaz de resistir el ataque de ácidos minerales fuertes como el sulfúrico y otros oxoácidos, de la mayoría de ácidos orgánicos y de soluciones de cloro.[5]

Es uno de los pocos elementos que arden en nitrógeno puro, reaccionando a una temperatura de 800 °C (1070 K) para formar nitruro de titanio, lo que causa una pérdida de ductilidad en el material.[17]

Abundancia

Producción de rutilo e ilmenita en 2011[18]
País Miles de toneladas


 % del total
Flag of Australia.svg  Australia 1300 19,4
Flag of South Africa.svg Sudáfrica 1160 17,3
Flag of Canada.svg  Canadá 700 10,4
Flag of India.svg  India 574 8,6
Bandera de Mozambique  Mozambique 516 7,7
Bandera de la República Popular China  China 500 7,5
Bandera de Vietnam  Vietnam 490 7,3
Flag of Ukraine.svg Ucrania 357 5,3
Otros países 1103 16,5
Total mundial 6700 100

El titanio siempre aparece naturalmente unido a otros elementos. Es el noveno elemento y séptimo metal más abundante en la corteza terrestre, suponiendo un 0,63 % de su masa.[19]

Su aparición se produce principalmente en los minerales anatasa, brookita, ilmenita, perovskita, rutilo y titanita.[18]

La concentración molar de titanio en los océanos es de aproximadamente 4 picomoles. A una temperatura de 100 °C (373 K) la concentración en el agua se estima en menos de 10−7 M en pH 7. No hay evidencias que indiquen cuál es el papel biológico del titanio, a pesar de que algunos organismos particulares presentan altas concentraciones.[20]

Este metal también se detectó en meteoritos, en el Sol y en estrellas de tipo M,[4]

Isótopos

Se encuentran cinco isótopos estables en la naturaleza: 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti e 50Ti, siendo 48Ti el más abundante de ellos con un 73,8% de abundancia natural. Se caracterizaron once radioisótopos, siendo los más estables 44Ti con un período de semidesintegración de 63 años, 45Ti con un período de 184,8 minutos, 51Ti con un período de 5,76 minutos y 52Ti con un período de 1,7 minutos. Para el resto, sus vidas medias son de menos de 33 segundos, y la mayoría de menos de medio segundo.[9]

Los isótopos de titanio tienen pesos atómicos que van desde 39,99  Da (40Ti) hasta 57,966 de la (58Ti). El principal método de desintegración antes del isótopo estable más abundante 48Ti es la captura electrónica, mientras que luego de este es la desintegración beta. Los productos de esta desintegración antes del 48Ti son isótopos del elemento 21 ( escandio), y los posteriores son isótopos del elemento 23 (vanadio).[4]

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