Propiedades químicas y físicas de titanio

El titanio es un metal fuerte utilizado en implantes humanos, aviones y muchos otros productos. Aquí hay datos sobre este elemento útil:

Hechos básicos

• Número atómico de titanio: 22
• Símbolo: Ti
• Peso atomico: 47,88
• Descubrimiento: William Gregor 1791 (Inglaterra)
• Configuración electronica: [Ar] 4s² 3d²
• Origen de la palabra: Titanes latinos: en mitología, los primeros hijos de la Tierra

Isótopos

Hay 26 isótopos conocidos de titanio que van desde Ti-38 a Ti-63. El titanio tiene cinco isótopos estables con masas atómicas 46-50. El isótopo más abundante es el Ti-48, que representa el 73.8% de todo el titanio natural..

Propiedades

El titanio tiene un punto de fusión de 1660 +/- 10 ° C, punto de ebullición de 3287 ° C, gravedad específica de 4.54, con una valencia de 2, 3 o 4. El titanio puro es un metal blanco brillante de baja densidad y alta resistencia. , y alta resistencia a la corrosión. Es resistente a los ácidos sulfúricos e hidroclóricos diluidos, al gas de cloro húmedo, a la mayoría de los ácidos orgánicos y a las soluciones de cloruro. El titanio solo es dúctil cuando no tiene oxígeno. El titanio arde en el aire y es el único elemento que arde en nitrógeno.

El titanio es dimórfico, con la forma hexagonal a cambiando lentamente a la forma cúbica b alrededor de 880 ° C. El metal se combina con oxígeno a temperaturas de calor rojo y con cloro a 550 ° C. El titanio es tan fuerte como el acero, pero es un 45% más ligero. El metal es 60% más pesado que el aluminio, pero es el doble de resistente.

El titanio metálico se considera fisiológicamente inerte. El dióxido de titanio puro es razonablemente transparente, con un índice de refracción extremadamente alto y una dispersión óptica mayor que la de un diamante. El titanio natural se vuelve altamente radiactivo al ser bombardeado con deuterones..

Usos

El titanio es importante para alear con aluminio, molibdeno, hierro, manganeso y otros metales. Las aleaciones de titanio se usan en situaciones en las que se requiere una resistencia ligera y la capacidad de soportar temperaturas extremas (por ejemplo, aplicaciones aeroespaciales). El titanio puede usarse en plantas desaladoras. El metal se usa con frecuencia para componentes que deben estar expuestos al agua de mar. Se puede usar un ánodo de titanio recubierto con platino para proporcionar protección catódica contra la corrosión del agua de mar..

Debido a que es inerte en el cuerpo, el metal de titanio tiene aplicaciones quirúrgicas. El dióxido de titanio se usa para hacer piedras preciosas hechas por el hombre, aunque la piedra resultante es relativamente blanda. El asterismo de los zafiros estrella y los rubíes es el resultado de la presencia de TiO₂. El dióxido de titanio se usa en pintura de casas y pinturas de artistas. La pintura es permanente y proporciona una buena cobertura. Es un excelente reflector de radiación infrarroja. La pintura también se utiliza en observatorios solares..

Los pigmentos de óxido de titanio representan el mayor uso del elemento. El óxido de titanio se usa en algunos cosméticos para dispersar la luz. El tetracloruro de titanio se usa para iridizar el vidrio. Dado que el compuesto emite fuertes gases en el aire, también se usa para producir pantallas de humo.

Fuentes

El titanio es el noveno elemento más abundante en la corteza terrestre. Casi siempre se encuentra en rocas ígneas. Ocurre en rutilo, ilmenita, esfeno y muchos minerales de hierro y titanatos. El titanio se encuentra en las cenizas de carbón, las plantas y el cuerpo humano. El titanio se encuentra en el sol y en los meteoritos. Las rocas de la misión Apolo 17 a la luna contenían hasta 12.1% de TiO₂. Las rocas de misiones anteriores mostraron porcentajes más bajos de dióxido de titanio. Las bandas de óxido de titanio se ven en espectros de estrellas de tipo M. En 1946, Kroll demostró que el titanio se podía producir comercialmente reduciendo el tetracloruro de titanio con magnesio..

Datos físicos

• Clasificación del elemento: Metal de transición
• Densidad (g / cc): 4.54
• Punto de fusión (K): 1933
• Punto de ebullición (K): 3560
• Apariencia: Metal brillante gris oscuro
• Radio atómico (pm): 147
• Volumen atómico (cc / mol): 10,6
• Radio covalente (pm): 132
• Radio iónico: 68 (+ 4e) 94 (+ 2e)
• Calor específico (@ 20 ° C J / g mol): 0,523
• Calor de fusión (kJ / mol): 18,8
• Calor de evaporación (kJ / mol): 422,6
• Temperatura de Debye (K): 380,00
• Número de negatividad de Pauling: 1,54
• Primera energía ionizante (kJ / mol): 657,8
• Estados de oxidación: 4, 3
• Estructura de celosía: 1.588
• Constante de celosía (Å): 2.950
• Número de registro CAS: 7440-32-6

Trivialidades

• El titanio fue descubierto en una arena negra conocida como ilmenita. Ilmenita es una mezcla de óxidos de hierro y óxidos de titanio..
• William Gregor era el pastor de la parroquia de Mannacan cuando descubrió el titanio. Llamó a su nuevo metal 'manaccanita'.
• El químico alemán Martin Klaproth redescubrió el nuevo metal de Gregor y lo llamó titanio en honor a los Titanes, seres mitológicos griegos de la Tierra. El nombre 'titanio' fue preferido y finalmente adoptado por otros químicos, pero reconoció a Gregor como el descubridor original.
• El metal puro de titanio no fue aislado hasta 1910 por Matthew Hunter, 119 años después de su descubrimiento.
• Aproximadamente el 95% de todo el titanio se usa en la producción de dióxido de titanio, TiO₂. El dióxido de titanio es un pigmento blanco extremadamente brillante que se utiliza en pinturas, plásticos, pasta de dientes y papel..
• El titanio se usa en procedimientos médicos porque no es tóxico ni reactivo en el cuerpo..

Referencias

• Laboratorio Nacional de Los Alamos (2001)
• Crescent Chemical Company (2001)
• El manual de química de Lange (1952)
• Manual CRC de Química y Física (18ª Ed.)
• Base de datos ENSDF de la Agencia Internacional de Energía Atómica (Oct 2010)