Titanium

1 skal 2
2 skal 8
3 skal 10
4 skal 2
5 skal  
6 skal  
7 skal  
Navn på Engelsk
Titanium
Navn på Tysk
Titan
Navn på Fransk
Titane
Navn
Titanium
Symbol
Ti
Atomnummer
22
Atommasse
47,90
Smeltepunkt
1670°C
Kogepunkt
3289°C
Massefylde
4,54 g/cm3
Elektronnegativitet
1,5
Oxidationstrin
+2, +3, +4
Isotopmasseområde
38 - 62
Klassifikation
Metal
 

Opdagelse
Trods titaniums store geokemiske udbredelse (det 10. mest udbredte grundstof) blev dets eksistens først kendt i 1791. I det år fandt den kemi- og mineralogiinteresserede engelske præst W. Gregor noget grå-sort sand i Menachandalen i sognet Creed i Cornwall. De sorte partikler i sandet kunne tiltrækkes af en magnet. Gregor mente efter en gennemgribende undersøgelse af sandet, at det indeholdt et nyt mineral, som han gav navnet menachanit, og grundstoffet heri fik da navnet menachine. Senere viste det sig, at mineralet indeholdt jern, titanium og oxygen, FeTiO3, og det blev nu kaldt ilmenit. I 1791 offentliggjorde Gregor sit fund i et tysk videnskabeligt tidsskrift, men artiklen vakte næsten ingen opmærksomhed. I 1795 fandt den tyske kemiker M. H. Klaproth det samme grundstof i mineralet rutil, TiO2. Klaproth kendte på det tidspunkt ikke til Gregors fund, men erkendte dog senere, at Gregor burde have æren for titaniums opdagelse. Alligevel blev det Klaproths navneforslag, titanium, som slog igennem. Hverken Gregor eller Klaproth kunne isolere titanium. I 1825 fremstillede den svenske kemiker J. J. Berzelius lidt urent titanium. I 1887 fremstillede de svenske kemikere L. E. Nilson og S. O. Pettersson 95 % rent titanium, og i 1910 kunne det fremstilles med en renhed på 99,9%.

Navn
Klaproths navneforslag titanium har sit udspring i den græske mytologi. Her var titanerne kæmpemæssige urvæsener; sønner og døtre af Uranos (Himlen) og Gaia (Jorden). Titanerne blev besejret af Zeus og nedstyrtet til Tartaros; stedet hvor man tog sig af at straffe store fjender af guderne. På dansk forkortedes titanium til titan, mens vi dog idag også kalder metallet for titanium.

Egenskaber
Titanium er et let, sølvhvidt metal, som står i 4.undergruppe i Det Periodiske System. Metallet lader sig forme i både kold og varm tilstand. Små forureninger af nitrogen eller oxygen gør titanium sprødt og hårdt. I helt ren tilstand lader metallet sig valse, smede og støbe. Titanium er meget lettere end stål, men lige så stærkt. Den lave massefylde kombineret med styrken gør titanium til et værdifuldt grundstof i fly- og rumfartssammenhæng. Titanium er meget korrosionsbestandigt; det holder sig godt i luft, idet det overtrækkes af en beskyttende oxidhinde. Ved opvarmning omdannes metallet efterhånden helt til titanium(IV)oxid, TiO2. Ved tilsætning af så lidt som 0,1 % palladium eller ruthenium til titanium, øges dets korrosionsbestandighed ganske betydeligt, således at det kan modstå kogende, koncentreret svovlsyre. Titanium angribes ikke af havvand og fortyndede stærke syrer, end ikke koncentreret salpetersyre kan opløse titanium.

Forekomst
De to vigtigste titanium forekomster er mineralerne ilmenit (titaniumjern), FeTiO3 og rutil, TiO2 . Praktisk taget alle bjergarter, sand, ler og jord indeholder lidt titanium. Månemateriale fra Apollorejserne har vist sig at indeholde op til 12 % titaniumdioxid, TiO2. Meteoritter indeholder ofte lidt titanium, og spektra fra røde kæmpestjerner indikerer, at der her er forekomster af titaniumoxider.

Udvinding
Fra ilmenit udvindes titanium ved at mineralet gennem flere kemiske omdannelser bliver til titaniumtetrachlorid, TiCl4. Når dette reduceres med natrium eller magnesium, fås metallisk titanium:

TiCl
4 + 4Na —> Ti + 4NaCl eller TiCl4 + 2Mg —> Ti + 2MgCl2

Processerne forløber ved høj temperatur i en beskyttende atmosfære af argon eller helium, ellers reagerer titanium med oxygen og nitrogen i luften, medens magnesium bryder i brand. Renheden af det fremstillede titanium er over 99 %.

Anvendelse
Meget titanium bruges som legeringskomponent inden for fly- og rumfartsindustrien. Titanium legerer sig særlig villigt med metaller som aluminium, mangan, chrom og jern. Metallet er meget modstandsdygtigt overfor forskellige næringsmidler og kropsvæsker, hvorfor det egner sig godt til fremstilling af forskellige proteser til indoperering. Det hvide titaniumdioxid, TiO2 anvendes i fremstillingen af maling.

Miljø og Helse
Rent titanium synes at være uden giftvirkning, men nogle titaniumforbindelser, f.eks. titaniumtetrachlorid, TiCl4 er giftige.