Titanio
El titanio es un metal ligero, se encuentra ubicado en la tabla periódica dentro del grupo 4 entre los elementos Escandio y Vanadio. Su número atómico es el 22, su masa atómica es de 47,88 y se representa con el símbolo Ti.
El titano es un elemento abundante en la litosfera y usualmente se encuentra unido a otros materiales en forma de minerales, tales como el rutilo. El uso más extendido de este metal es el de la pigmentación de materiales y alimentos de color blanco.
Este elemento fue descubierto en 1791 por el inglés William Gregor, quien separó el óxido blanco de la arena negra en Cornwall, llamándola menacita. Años después, el alemán Martin Heinrich Klaproth logró separarlo del rutilo, bautizando al elemento como titano.
Tabla de contenidos
Características y propiedades
Dado que se trata de un material que se encuentra en forma de óxidos o junto a otros minerales, el titanio no se puede obtener en estado puro en la naturaleza.
El titanio es uno de los metales más resistentes y ligeros conocidos.
Dadas sus propiedades similares a la de otros elementos, se le considera como un metal de transición, encontrándose en el bloque “d” de la tabla periódica.
En estado puro, se puede apreciar su color plateado grisáceo.
Su naturaleza de baja conductividad térmica y eléctrica, junto con su baja densidad con respecto a otros metales, lo hacen sumamente útil para industrias como la aeronáutica, en la medicina para implantes, etc.
A pesar de que se trata de uno de los metales más abundantes en la corteza terrestre, los depósitos de más importancia se encuentran en unos cuantos países como Australia, Sudáfrica, Canadá, India y China.
Propiedades físicas
- Su punto de ebullición es de 3287° C.
- Su punto de fusión es de 1668° C.
- Es un metal refractario, es decir, resiste temperaturas extremas sin llegar a descomponerse.
- Organolépticamente, el titanio presenta una coloración blanca-plateada, es duro, de textura metálica e inodoro.
- El titanio se encuentra en estado sólido de forma natural. Esto, cuando está sometido a temperaturas y presiones normales.
- Presenta una baja conductividad térmica y eléctrica.
- Es un metal no ferromagnético, su estructura no le permite imantarse.
- Densidad de 4507 kg/m3.
- Presenta una índice de 6 en la escala de dureza de Mohs.
Propiedades químicas
- Los estados de oxidaciones más comunes del titanio se obtienen entre los estados -1, +2, +3 y +4.
- El titanio en estado puro y el dióxido de titanio tienen baja toxicidad para los seres vivos. Aunque la inhalación del polvo de titano y le contacto con la piel y los ojos puede irritar el tejido.
- Se oxidan lentamente al ser sometido a altas elevadas temperaturas (superiores a los 600° C).
- Presenta una alta resistencia a la corrosión.
- A nivel atómico, posee 22 protones, 22 electrones y 26 neutrones.
Propiedades mecánicas
- Es un material sumamente dúctil, de gran resistencia y rigidez, propiedades atractivas para diversas industrias.
Usos y aplicaciones
El titanio posee múltiples propiedades que lo hacen especialmente atractivo por sobre los demás metales, haciéndolo rentable tanto para actividades científicas como comerciales.
Una de las aplicaciones más frecuentes de este elemento, es la de producir dióxido de titanio,
compuesto ampliamente utilizado como pigmento blanco para diversos alimentos y productos como los plásticos, dentífricos, papel, etc.
Su capacidad para refractar y soportar la luz solar, lo hace el componente por excelencia para la fabricación de pinturas y esmaltes protectores. Aun así, los beneficios que garantiza utilizar este material, se han aprovechado en muchas áreas:
Transporte: Todas las bondades que ofrece este material, como lo son su alta resistencia a las fuerzas, corrosión y ante la temperatura, lo hacen un elemento idóneo para fabricar todo tipo de vehículos de transporte, en especial, para aeronaves, tanto para armazones y cubiertas como para componentes de los motores.
Accesorios deportivos: Dada su baja densidad y gran rigidez, muchos atletas prefieren nuevas aleaciones de titanio para aumentar al máximo el rendimiento, por lo que es implementado para fabricar elementos de bicicletas, raquetas, palos de golf, etc.
Se puede encontrar en como utensilios de cocinas, cuchillos para buzos, armas de fuego y vehículos de combate.
Tecnología y medicina: Puede usarse como componente protector de laptops, para la fabricación de intercambiadores de calor y para diseñar implantes médicos.
Dónde se encuentra
El elemento del titanio suele estar unido a otros elementos, además, es uno de los metales más abundantes del mundo, ocupando el 4to lugar, presente en rocas ígneas y sedimentarias.
Se encuentra en los depósitos de minerales en forma de óxidos como el rutilo y la ilmenita, cuyos yacimientos más grandes se localizan en Australia, Canadá, China, India, Mozambique, Nueva Zelanda, Noruega, Ucrania y Sudáfrica.
El compuesto más común del titanio es el dióxido de titanio, es un pigmento de color blanquecino, encontrado en dentífrico, papel y pintura.
Obtención
El titanio no está presente en la naturaleza de manera pura como otros elementos, y suele obtenerse principalmente del rutilo, abundante en las arenas costeras.
Usualmente, se utiliza un método conocido como Kroll, este se basa en alcanzar tetracloruro de titanio pro medio de una cloración que va a 800°C, todo esto con la presencia del carbono.
Sin embargo, es igualmente usado el método Hunter, desarrollado en 1910 por Matthew Albert Hunter. Fue el primer proceso ingeniado para obtener Titanio de manera pura.
El método Hunter consiste primeramente en hacer reaccionar Rutilo con Cloro y Carbón de coque a altas temperaturas.
En segundo lugar, el cloruro de Titanio se combina con sodio, nuevamente a grandes temperaturas. De esta manera el Sodio roba el Cloro al Titanio, formando Cloruro de Sodio, dejando libre el Titanio metálico.
Descubrimiento
Fue descubierto primeramente por el clérigo y geólogo William Gregor, durante un recorrido en la mina de Cornwall ubicada en Gran Bretaña en 1795.
Reconoció una forma de elemento nueva en la Ilmenita, alencontrar una especie de arena negra en un riachuelo en el valle de Mannacan, al ser esta atraída por un imán.
Luego de un análisis a la muestra, descubrió que ésta contenía residuos de óxidos de dos metales; de los cuales solo pudo identificar el óxido de hierro, mientras que el otro, que era de color blanco, le fue irreconocible.
Este oxido de metal blancuzco contenía propiedades de un metal que aún no había sido identificado, así que informó a la Royal Geological Society of Cornwall sobre su reciente descubrimiento.
Además, también fue informada del descubrimiento de Gregor la revista alemana Crell's Annalen que nombró al nuevo elemento “Manacanita”.
Pero en 1795, el mismo óxido es “redescubierto” de manera independiente por el químico Martin Heinrich Klaproth en una villa Hungara de Boinik.
Este descubre que la muestra contiene un nuevo elemento, y le da el nombre con el que se le conoce hoy en día (Titanio), haciendo referencia a los titanes de la mitología griega.
Eventualmente se entera del descubrimiento de Gregor y obtiene una muestra de Manacanita para analizarla, que confirma posteriormente la presencia de Titanio.