Titanio (elemento)
Na Galipedia, a wikipedia en galego.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Xeral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nome, símbolo, número | Titanio, Ti, 22 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serie química | Metais de transición | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo, período, bloque | 4, 4, d | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidade, dureza Mohs | 4507 kg/m³, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Aparencia | Prateado 125px |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Peso atómico | 47,867 uma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio medio† | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico calculado | 176 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 136 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio de Van der Waals | Sen información | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [Ar]3d²4s² | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de oxidación (óxido) | 4 (anfótero) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estrutura cristalina | Hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado da materia | Sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de fusión | 1941 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebulición | 3560 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpía de vaporización | 421 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpía de fusión | 15,45 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor | 0,49 Pa a 1933 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidade do son | 4140 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Información diversa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividade | 1,54 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor específica | 520 J/(kgK) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Condutividade eléctrica | 2,34 x 106/m ? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Condutividade térmica | 21,9 W/(mK) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Potenciais de ionización | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1º = 658,8 kJ/mol | 6º = 11533 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2º = 1309,8 kJ/mol | 7º = 13590 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3º = 2652,5 kJ/mol | 8º = 16440 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4º = 4174,6 kJ/mol | 9º = 18530 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5º = 9581 kJ/mol | 10º = 20833 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isótopos máis estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Valores no SI e en condicións normais (0 ºC e 1 atm), salvo que se indique o contrario. †Calculado a partir de distintas lonxitudes de enlace covalente, metálico o iónico. |
O titanio é un elemento químico de número atómico 22 que se sitúa no grupo 4 da táboa periódica dos elementos e simbolízase como Ti.
É un metal de transición abundante na codia terrestre; atópase, en forma de óxido, na escoura de certos minerais de ferro e en cinzas de animais e plantas. O metal é de cor gris escura, de gran dureza, resistente á corrosión e de propiedades físicas parecidas ás do aceiro; úsase na fabricación de equipos para a industria química e, aliado co ferro e outros metais, emprégase na industria aeronáutica e aeroespacial.
Índice |
[editar] Características principais
O titanio é un elemento metálico que presenta unha estrutura hexagonal compacta, é duro, refractario e bo condutor da electricidade e a calor. Presenta unha alta resistencia á corrosión (case tan resistente coma o platino) e cando está puro, tense un metal lixeiro, forte, brillante e branco metálico dunha relativa baixa densidade. Posúe moi boas propiedades mecánicas e ademais ten a vantaxe, fronte a outros metais de propiedades mecánicas similares, de que é relativamente lixeiro.
A resistencia á corrosión que presenta é debida ao fenómeno de pasivación que sofre (fórmase un óxido que o recobre). É resistente a temperatura ambiente ao ácido sulfúrico (H2SO4) diluído e ao ácido clorhídrico (HCl) diluído, así como a outros ácidos orgánicos; tamén é resistente ás bases, ata en quente. Así a todo pódese disolver en ácidos en quente. Así mesmo, disólvese ben en ácido fluorhídrico (HF), ou con fluoruros en ácidos. A temperaturas elevadas pode reaccionar doadamente co nitróxeno, o osíxeno, o hidróxeno, o boro e outros non metais.
[editar] Aplicacións
- Aproximadamente o 95% do titanio consómese como dióxido de titanio (TiO2), un pigmento branco permanente que se emprega en pinturas, papel e plásticos. Estas pinturas utilízanse en reflectores debido a que reflicten moi ben a radiación infravermella.
- Debido á súa forza, baixa densidade e o que pode soportar temperaturas relativamente altas, as aliaxes de titanio empréganse en avións e mísiles. Tamén se atopa en distintos produtos de consumo como: paus de golf, bicicletas, etcétera. O titanio alíase xeralmente con aluminio, ferro, manganeso, molibdeno e outros metais.
- Debido á súa gran resistencia á corrosión pódese aplicar en casos en que vai estar en contacto coa auga do mar, por exemplo, en aparellos ou hélices. Tamén se pode empregar en plantas desalinizadoras.
- Emprégase para obter pedras preciosas artificiais.
- O tetracloruro de titanio (TiCl4) úsase para irisar o vidro e debido a que en contacto co aire forma moito fume, emprégase para formar artificialmente pantallas de fume.
- Considérase que é fisioloxicamente inerte, polo que o metal emprégase en implantes de titanio, consistentes en parafusos de titanio puro que foron tratados superficialmente para mellorar a súa oseointegración; por exemplo, utilízase na cirurxía maxilofacial debido a estas boas propiedades. Tamén por ser inerte e ademais poder colorealo emprégase como material de "piercings".
- Tamén se empregaron láminas delgadas de titanio para recubrir algúns edificios, por exemplo o Museo Guggenheim de Bilbao.
- Algúns compostos de titanio poden ter aplicacións en tratamentos contra o cancro. Por exemplo, o cloruro de titanoceno no caso de tumores gastrointestinais e de mama.
[editar] Historia
O titanio (chamado así polos Titáns, fillos de Urano e Xea na mitoloxía grega) foi descuberto en Inglaterra por Willian Gregor en 1791, a partir do mineral coñecido como ilmenita (FeTiO3). Este elemento foi descuberto de novo anos máis tarde polo químico alemán Heinrich Klaproth, neste caso no mineral rutilo (TiO2) e foi el quen en 1795 lle deu o nome de titanio.
Matthew A. Hunter preparou por primeira vez titanio metálico puro (cunha pureza do 99.9%) quentando tetracloruro de titanio (TiCl4) con sodio a 700-800ºC nun reactor de aceiro.
O titanio como metal non se usou fóra do laboratorio ata que en 1946 William Justin Kroll desenvolveu un método para poder producilo comercialmente: mediante a redución do TiCl4 con magnesio, e este é o método utilizado hoxe en día (proceso de Kroll).
[editar] Abundancia e obtención
O titanio como metal non se atopa libre na natureza, pero é o noveno en abundancia na cortiza terrestre e está presente na maioría das rochas ígneas e sedimentos derivados delas. Atópase principalmente nos minerais anatasa (TiO2), brookita (TiO2), ilmenita (FeTiO3), leucoxeno, perovskita (CaTiO3), rutilo (TiO2) e titanita (CaTiSiO5); tamén como titanato e en moitas menas de ferro. Destes minerais, só a ilmenita, o leucoxeno e o rutilo teñen unha significativa importancia económica. Atópanse depósitos importantes en Australia, a rexión de Escandinavia, Estados Unidos e Malaisia.
O titanio metal prodúcese comercialmente mediante a redución de tetracloruro de titanio (TiCl4) con magnesio a uns 800ºC baixo atmosfera de argon (se non reaccionaría co osíxeno e o nitróxeno do aire); este proceso foi desenvolvido en 1946 por William Justin Kroll e séguese coñecendo como proceso de Kroll. Deste xeito obtense un produto poroso coñecido como esponxa de titanio que posteriormente se purifica e compacta para obter o produto comercial.
Con obxecto de paliar o gran consumo enerxético do proceso Kroll (da orde de 1,7 veces o requirido polo aluminio) atópanse en desenvolvemento procedementos de electrólise en sales fundidos (cloruros ou óxidos) que aínda non atoparon aplicación comercial.
Se é necesario obter titanio máis puro pódese empregar un método, só aplicable en pequenas cantidades (a escala de laboratorio) mediante o método de van Arkel-de Boer. Este método baséase na reacción de titanio con iodo a unha determinada temperatura para dar tetraioduro de titanio (TiI4) e a súa posterior descomposición a unha temperatura distinta para volver dar o metal.
[editar] Isótopos
Atópanse 5 isótopos estables na natureza: Ti-46, Ti-47, Ti-48, Ti-49 e Ti-50, sendo o Ti-48 o máis abundante (73,8%). Caracterizáronse 11 radioisótopos, sendo os máis estables o Ti-44, cunha vida media de 5,76 minutos e o Ti-52, de 1,7 minutos. Para o resto, as súas vidas medias son de menos de 33 segundos, e a maioría de menos de medio segundo.
O peso atómico dos isótopos vai dende 39,99 uma (Ti-40) ata 57,966 uma (Ti-58). O primeiro modo de decaemento antes do isótopo máis estable, o Ti-48, é a captura electrónica, mentres que logo deste é a desintegración beta. Os isótopos do elemento 21 (escandio) son os principais produtos de decaemento antes do Ti-48, mentres que despois son os isótopos do elemento 23 (vanadio).
[editar] Precaucións
O po metálico é pirofórico. Por outra banda, crese que os seus sales non son especialmente perigosos. Así a todo, os seus cloruros, como TiCl3 ou TiCl4, son considerados como corrosivos. O titanio ten tamén a tendencia a acumularse nos tecidos biolóxicos.
En principio, non se observa que xogue ningún papel biolóxico.