El titani va ser descobert a Cornualla, Gran Bretanya, per William Gregor l'any 1791 i va ser nomenat per Martin Heinrich Klaproth en honor als titans de la mitologia grega. L'element es troba dins d'una sèrie de jaciments minerals, principalment rutil i ilmenita, que estan àmpliament distribuïts a l'escorça i litosfera terrestres; es troba en gairebé tots els éssers vius, així com en masses d'aigua, roques i sòls. El metall s'extreu dels seus principals minerals mitjançant els processos Kroll i Hunter. El compost més comú, el diòxid de titani, és un fotocatalitzador popular i s'utilitza en la fabricació de pigments blancs. Altres compostos inclouen el tetraclorur de titani (TiCl4), un component de les cortines de fum i els catalitzadors; i triclorur de titani (TiCl3), que s'utilitza com a catalitzador en la producció de polipropilè.
El titani es pot aliar amb ferro, alumini, vanadi i molibdè, entre altres elements, per produir aliatges resistents i lleugers per a l'aeronàutica (motors a reacció, míssils i naus espacials), militars, processos industrials (químics i petroquímics, plantes dessalinitzadores, pasta, etc.). i paper) automoció, agricultura (agricultura), pròtesis mèdiques, implants ortopèdics, instruments i limes dentals i d'endodòncia, implants dentals, articles esportius, joieria, telèfons mòbils i altres aplicacions.
Les dues propietats més útils del metall són la resistència a la corrosió i la relació força-densitat, la més alta de qualsevol element metàl·lic. En el seu estat no aliat, el titani és tan fort com alguns acers però menys dens. Hi ha dues formes al·lotròpiques i cinc isòtops naturals d'aquest element, del 46Ti al 50Ti, sent el 48Ti el més abundant (73,8 per cent).
Propietats físiques
Com a metall, el titani és reconegut per la seva alta relació resistència/pes. És un metall fort amb baixa densitat que és força dúctil (sobretot en un entorn sense oxigen), brillant i de color blanc metàl·lic. El punt de fusió relativament alt (1.668 graus o 3,034 graus F) el fa útil com a metall refractari. És paramagnètic i té una conductivitat elèctrica i tèrmica força baixa en comparació amb altres metalls. El titani és superconductor quan es refreda per sota de la seva temperatura crítica de 0,49 K.
Els graus de titani comercialment purs (99,2 per cent de puresa) tenen la resistència a la tracció màxima d'uns 434 MPa (63,000 psi), igual a la dels aliatges comuns d'acer de baixa qualitat, però són menys densos. El titani és un 60% més dens que l'alumini, però més del doble que l'aliatge d'alumini T6 més utilitzat 6061-. Alguns aliatges de titani (p. ex., Beta C) aconsegueixen una resistència a la tracció de més de 1.400 MPa (200,000 psi). Tanmateix, el titani perd força quan s'escalfa per sobre de 430 graus (806 graus F).
El titani no és tan dur com alguns graus d'acer tractat tèrmicament; no és magnètic i un mal conductor de calor i electricitat. El mecanitzat requereix precaucions perquè el material pot fer-se mal tret que s'utilitzin eines afilades i mètodes de refrigeració adequats. Igual que les estructures d'acer, les fetes de titani tenen un límit de fatiga que garanteix la longevitat en algunes aplicacions.
El metall és un al·lòtrop dimòrfic de forma hexagonal que es transforma en una forma cúbica centrada en el cos a 882 graus (1.620 graus F). La calor específica de la forma augmenta dràsticament a mesura que s'escalfa a aquesta temperatura de transició, però després cau i es manté força constant per a la forma independentment de la temperatura.
Propietats químiques
Igual que l'alumini i el magnesi, la superfície del metall de titani i els seus aliatges s'oxiden immediatament després de l'exposició a l'aire per formar una fina capa de passivació no porosa que protegeix el metall a granel d'una oxidació o corrosió addicionals. Quan es forma per primera vegada, aquesta capa protectora té només 1-2 nm de gruix, però continua creixent lentament, arribant a un gruix de 25 nm en quatre anys. Aquesta capa confereix al titani una excel·lent resistència a la corrosió, gairebé equivalent al platí.
El titani és capaç de resistir els atacs d'àcids sulfúric i clorhídric diluïts, solucions de clorur i la majoria dels àcids orgànics. No obstant això, el titani està corroït per àcids concentrats. Tal com indica el seu potencial redox negatiu, el titani és termodinàmicament un metall molt reactiu que crema en una atmosfera normal a temperatures inferiors al punt de fusió. La fusió només és possible en una atmosfera inert o al buit. A 550 graus (1.022 graus F), es combina amb el clor. També reacciona amb els altres halògens i absorbeix hidrogen.
El titani reacciona fàcilment amb l'oxigen a 1.200 graus (2.190 graus F) a l'aire i a 610 graus (1.130 graus F) en oxigen pur, formant diòxid de titani. El titani és un dels pocs elements que es cremen en gas nitrogen pur, reaccionant a 800 graus (1.470 graus F) per formar nitrur de titani, que provoca la fragilitat. A causa de la seva alta reactivitat amb l'oxigen, el nitrogen i molts altres gasos, el titani que s'evapora dels filaments és la base de les bombes de sublimació de titani, en les quals el titani serveix com a eliminador d'aquests gasos en unir-s'hi químicament. Aquestes bombes produeixen de manera econòmica pressions extremadament baixes en sistemes de buit ultra alt.
Ocurrència
El titani és el novè element més abundant a l'escorça terrestre (0,63% en massa) i el setè metall més abundant. Està present com a òxids a la majoria de les roques ígnies, als sediments que se'n deriven, als éssers vius i a les masses d'aigua naturals. Dels 801 tipus de roques ígnies analitzats pel Servei Geològic dels Estats Units, 784 contenien titani. La seva proporció en sòls és d'aproximadament 0,5 a 1,5 per cent.
Els minerals comuns que contenen titani són anatasa, brookita, ilmenita, perovskita, rutil i titanita (esfena). Akaogiite és un mineral extremadament rar que consisteix en diòxid de titani. D'aquests minerals, només el rutil i la ilmenita tenen importància econòmica, però fins i tot són difícils de trobar en concentracions elevades. Uns 6,0 i 0,7 milions de tones d'aquests minerals es van extreure el 2011, respectivament. Hi ha dipòsits significatius d'ilmenita amb titani a l'oest d'Austràlia, Canadà, Xina, Índia, Moçambic, Nova Zelanda, Noruega, Sierra Leone, Sud-àfrica i Ucraïna. El 2020 es van produir unes 210,000 tones d'esponges metàl·liques de titani, principalment a la Xina (110,000 t), el Japó (50,000 t), Rússia (33,{{ 15}} t), i Kazakhstan (15,000 t). S'estima que les reserves totals d'anatasa, ilmenita i rutil superen els 2.000 milions de tones.
La concentració de titani és d'uns 4 picomolars a l'oceà. A 100 graus, s'estima que la concentració de titani a l'aigua és inferior a 10−7 M a pH 7. La identitat de les espècies de titani en solució aquosa segueix sent desconeguda a causa de la seva baixa solubilitat i la manca de mètodes espectroscòpics sensibles, encara que només els 4 més l'estat d'oxidació és estable a l'aire. No hi ha evidència d'un paper biològic, encara que se sap que els organismes rars acumulen altes concentracions de titani.
El titani està contingut en meteorits i s'ha detectat al Sol i en estrelles de tipus M (el tipus més fresc) amb una temperatura superficial de 3.200 graus (5.790 graus F). Les roques portades de la Lluna durant la missió Apol·lo 17 estan compostes per un 12,1 per cent de TiO2. El titani natiu (metàl·lic pur) és molt rar.
Si vols saber més notícies sobre Titanium,feu clic aquí.
Contacta amb nosaltres: zhangjixia@bjygti.com
