Titani

Titani

El titani és un element químic, metal, de propietats paregudes a les del ferro, de color gris, llauger, dur i molt resistent a la corrosió.

En aleació en atres metals s'utilisa per a fabricar acers especials en l'indústria aeronàutica.

El seu símbol és Ti i el seu número atòmic és 22.

Característiques

És un metal de transició de color gris, baixa densitat i gran durea. És molt resistent a la corrosió per aigua de la mar, aigua regia i clor.

Propietats físiques

El titani és l'element metàlic que posseïx la major proporció de durea-densitat.​ És un metal fort, en una baixa densitat i alta ductilitat (especialment en ambients lliures d'oxigen),​ de color blanc metàlic.​ El seu punt de fusió és relativament alt, sobre els 1668 °C (1941 K), lo que fa que siga útil com a metal refractari. És paramagnètic i presenta baixa conductivitat elèctrica i tèrmica.​

Les aleacions comercials de titani, en una purea del 99,2%, tenen una tensió de trencament d'uns 434 MPa (63 000 psi), equivalent a la de les aleacions comunes d'acer pero en una menor densitat que estes. El titani té una densitat un 60% major que l'alumini, pero és el doble de fort que l'aleació d'alumini més comú 6061-T6.​ Algunes aleacions de titani conseguixen una tensió de trencament sobre els 1400 MPa (200 000 psi).​ No obstant, el titani pert resistència quan es calfa a temperatures superiors als 430 °C (703 K).12​ El titani no és tan dur com algunes graduacions d'acer tractat, i el seu treball a màquina requerix certes precaucions, ya que pot presentar unions defectuoses de no amprar-se els métodos correctes per a gelar-ho. De la mateixa manera que les fetes d'acer, les estructures de titani tenen un llímit de fatiga que garantisa la longevitat de les seues aplicacions.​

És un metal alotròpic dimòrfic. La seua estructura cristalina en estat alfa té forma hexagonal i es torna en una de forma cúbica centrada en el cos en passar a l'estat beta, a una temperatura de 882 °C (1155 K).​ La calor específica de la seua forma alfa s'incrementa dràsticament en calfar-se fins a la temperatura de transició per a despuix baixar i mantindre's relativament constant en la forma beta, sense afectar-li la temperatura.​ De la mateixa manera que per al zirconi i l'hafni, existix una fase adicional omega, termodinámicamente estable a altes pressions pero metaestable a pressió ambient, que generalment és hexagonal o trigonal.​

Propietats químiques

De la mateixa manera que l'alumini i el magnesi, el titani i les seues aleacions s'oxiden quan estan exposts a l'aire. El titani reacciona en l'oxigen a temperatures de 1200 °C (1470 K) en l'aire i 610 °C (883 K) en oxigen pur, formant diòxit de titani.​ No obstant, les reaccions d'oxidació en contacte en l'aire i aigua són llentes, per la pasivació que forma una capa d'òxit que protegix al restant del metal davant la seua pròpia oxidació.​ Inicialment, quan es forma esta capa protectora solament té entre 1 i 2 nm de gruixa, aumentant de tamany llentament fins a conseguir els 25 nm en un periodo de quatre anys.​

El titani presenta una gran resistència a la corrosió, comparable a la de l'alumini, capaç de resistir l'atac d'àcits minerals forts com el sulfúric i atres oxoàcits, de la majoria d'àcit orgànics i de solucions de clor.​ No obstant, els atacs d'àcit concentrats sí produïxen una major corrosió.​ El titani és termodinàmicament molt reactiu, com indica el fet de que el metal comence a ardir abans de conseguir el punt de fusió, i la pròpia fusió solament és possible en una atmòsfera inert o en el buit. Es combina en el clor a una temperatura de 550 °C (823 K),4​ reacciona en el restant d'halógens i absorbix hidrogen.​

És un dels pocs elements que ardixen en nitrogen pur, reaccionant a una temperatura de 800 °C (1070 K) per a formar nitrur de titani, lo que causa una pèrdua de ductilitat en el material.

Aplicacions

El titani s'ampra en les aleacions d'acer per a reduir el tamany del gra i com desoxidant, i en les d'acer inoxidable per a reduir el seu contingut de carbono.​ Són freqüents també les aleacions en alumini, vanadi, coure, ferro, manganés, molibdé i atres metals.

​És molt utilisat en:

• Pigments i aditius, com a pigment blanc permanent en pintures, dentífric i plàstics
• Aplicacions aeroespacials i nàutiques per la seua alta proporció de tensió de ruptura per la seua densitat,​ alta resistència a la corrosió,​ resistència a la fatiga i les fendedures​ i la capacitat de soportar temperatures moderadament altes sense deformar-se
• Aplicacions industrials en canonades soldades i bescanviadors de calor, tancs, recipients d'encausat i vàlvules
• Aplicacions de consum i arquitectòniques sobretot en l'automoció, particularment en l'automovilisme i el motociclisme
• Joyeria per la seua durabilitat
• Aplicacions mèdiques com a ferramentes quirúrgiques i implants mèdics
• Almagasenage de residus nuclears per la seua resistència a la corrosió

Referències

• Barbalace, Kenneth L. (2006). «Periodic Table of Elements: Ti – Titanium» Tabla periódica de los elementos: Ti - Titanio
• Roza, Greg (2008). Titanium (en anglés) (1ª edición). Nueva York: The Rosen Publishing Group. ISBN 978-1-4042-1412-5
• «Titanium». Encyclopædia Britannica (en anglés)
• United States Geological Survey. «USGS Minerals Information: Titanium» (en anglés)

Bibliografia

• Barksdale, Jelks (1968). «Titanium». En Hampel, Clifford A., ed. The Encyclopedia of the Chemical Elements (Nueva York: Reinhold Book Corporation): 732-738. LCCN 68029938
• Donachie, Matthew Jr. (1998). TITANIUM: A Technical Guide (en anglés). Metals Park, OH: ASM International. ISBN 0-87170-309-2.
• Emsley, John (2001). «Titanium». Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements (en anglés). Oxford University Press. ISBN 0-19-850340-7
• Flower, Harvey M. (2000). «Materials Science: A moving oxygen story». Nature (en anglés) 407 (6802): 305-306. PMID 11014169. doi:10.1038/35030266
• Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (en anglés) (2ª edició). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750633659. LCCN 97036336. OL 689297M

Enllaços externs

Commons

• Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Titani.
• «Titani». Diccionari General de la Llengua Valenciana . Real Acadèmia de Cultura Valenciana (RACV).