TITÂNIO

O titânio foi descoberto em 1791 por William Gregor quando investigava a areia magnética (menachanite) existente em Menachan na Cornualha. Denominou-o "menachin".

Três anos mais tarde, M. H. Klaproth descobriu o que supunha ser uma nova terra no rutilo. Chamou-lhe "titânio" (do latim titans, os filhos da Terra) e mostrou que era idêntico ao "menachin" de Gregor. O metal foi pela primeira vez isolado numa forma impura por J. J. Berzelius em 1825. Hunter preparou titânio puro em 1910 aquecendo tetracloreto de titânio e sódio numa bomba de aço

História

  
Do latim titans (mitologia grega: os primeiros filhos da Terra). Descoberto por William Gregor (geólogo amador inglês) em 1791 e batizado em 1795 por Martin Heinrich Klaproth (químico alemão), que também o descobriu de forma independente.

De forma impura, foi obtido por Nilson e Pettersson em 1887. O metal puro (99,9%) foi preparado em 1910 por Matthew A Hunter, através do aquecimento (700 a 800ºC) do cloreto com sódio.

Disponibilidade

  
Está presente em meteoritos, no Sol e em outras estrelas. Rochas lunares contêm o óxido. Na crosta terrestre, é o nono elemento mais abundante (0,63% em peso). Ocorre quase sempre em rochas ígneas e em sedimentos delas derivados.

Alguns minerais são o rutílio (óxido de titânio), a ilmenita (titanato ferroso, TiFeO3) e o esfênio (também chamado titanita, silicato de titânio e cálcio).

Produção

  
O metal era apenas uma curiosidade de laboratório até 1946, quando William J Kroll (metalurgista luxemburguês) demonstrou que poderia ser produzido comercialmente pela redução do tetracloreto de titânio com magnésio. E o processo ainda é bastante usado nos dias atuais.

O tetracloreto é obtido pela ação do cloro e carbono sobre a ilmenita: 2TiFeO3 + 7Cl2 + 6C → 2TiCl4 + 2FeCl3 + 6CO. O tricloreto de ferro é removido por destilação. Em seguida, ocorre a redução com magnésio: TiCl4 + 2Mg → 2MgCl2 + Ti.

Propriedades

  
No estado puro, é um metal brilhante, leve, de boa resistência mecânica e excelente resistência à corrosão. É dúctil, se livre de oxigênio. É um dos poucos elementos que queimam no nitrogênio.

É resistente aos ácidos clorídrico e sulfúrico diluído, à maioria dos ácidos orgânicos, a gases e soluções contendo cloro. É considerado um metal inerte. Em muitas aplicações, em especial na presença de cloro, a resistência à corrosão é superior à resistência dos aços inoxidáveis.

A resistência mecânica é comparável à do aço, com um peso 45% menor. É 60% mais pesado que o alumínio mas com o dobro da resistência.

O dióxido de titânio puro é claro e apresenta elevado índice de refração.
Grandeza Valor Unidade
Massa específica do sólido 4507 kg/m3
Ponto de fusão 1668 °C
Calor de fusão 18,7 kJ/mol
Ponto de ebulição 3287 °C
Calor de vaporização 425 kJ/mol
Eletronegatividade 1,54 Pauling
Estados de oxidação +4 +3 -
Resistividade elétrica 40 10-8 Ω m
Condutividade térmica 22 W/(m°C)
Calor específico 523 J/(kg°C)
Coeficiente de expansão térmica 0,86 10-5 (1/°C)
Coeficiente de Poisson 0,32 -
Módulo de elasticidade 116 GPa
Velocidade do som 5090 m/s
Estrutura cristalina hexagonal -

Compostos e/ou reações - alguns exemplos

  
Titânio é um metal bastante estável e a maior parte das reações abaixo ocorre sob condições forçadas (metal pulverizado, aquecimento, água em forma de vapor, etc).

Reação com oxigênio Ti + O2 → TiO2.
Reação com nitrogênio 2Ti + N2 → 2TiN.
Reação com água Ti + 2H2O → TiO2 + 2H2.
Reação com halogênios Ti + 2F2 → TiF4 | Ti + 2Cl2 → TiCl4 | Ti + 2Br2 → TiBr4 | Ti + 2I2 → TiI4.
Reação com ácido 2Ti + 12HF → 2(TiF6)--- + 6H+ + 3H2.

Aplicações - alguns exemplos

  
• A elevada resistência à corrosão é fator decisivo para emprego em uma variedade de equipamentos industriais.

• Componente importante de ligas com alumínio, molibdênio, manganês, ferro e outros metais. Ligas de titânio são leves e suportam altas temperaturas e, por isso, são empregadas em aviões, mísseis, naves espaciais.

• Dióxido de titânio é extensivamente usado em tintas, pelo alto poder de fixação.

• Eixos de hélices e outras aplicações, onde a resistência á corrosão à água do mar é necessária.

• Em termos genéricos, pode-se dizer que o titânio metal e várias de suas ligas apresentam a benéfica combinação de alta resistência mecânica e térmica, alta resistência à corrosão e baixa massa específica e, portanto, usados em aplicações críticas, nas quais o conjunto dessas propriedades é importante.

• Tetracloreto de titânio é usado para fabricar vidros iridescentes (as cores mudam de acordo com o ângulo de visão). Produz também intensa fumaça no ar e é usado para cenas de efeito (não é inofensivo. A fumaça se dá pela reação com a umidade do ar, TiCl4 + 2H2O → TiO2 + 4HCl).

• Titânio e ligas são usadas em próteses ósseas, implantes dentários. Também em instrumentos cirúrgicos.

Isótopos

  
A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano). A tabela acima contém os principais isótopos do elemento. Não são necessariamente todos.
Simb % natural Massa Meia vida Decaimento
44Ti 0 43,9597 67 a CE p/ 44Sc
45Ti 0 44,9581 3,078 h CE p/ 45Sc
46Ti 8,25 45,9526 Estável -
47Ti 7,44 46,9518 Estável -
48Ti 73,72 47,9479 Estável -
49Ti 5,41 48,9479 Estável -
50Ti 5,18 49,9448 Estável -
51Ti 0 50,9466 5,76 m β- p/ 51V
52Ti 0 51,9469 1,7 m β- p/ 52V