titânio
titânio (Ti) , Elemento químico , um cinza prateado metal do Grupo 4 (IVb) do tabela periódica . O titânio é um metal estrutural leve, de alta resistência e baixa corrosão e é usado na forma de liga para peças em aeronaves de alta velocidade. UMA composto de titânio e oxigênio foi descoberta (1791) pelo químico e mineralogista inglês William Gregor e redescoberta independentemente (1795) e batizada pelo químico alemão Martin Heinrich Klaproth.
titânio Propriedades do titânio. Encyclopædia Britannica, Inc.
| número atômico | 22 |
|---|---|
| peso atômico | 47.867 |
| ponto de fusão | 1.660 ° C (3.020 ° F) |
| ponto de ebulição | 3.287 ° C (5.949 ° F) |
| densidade | 4,5 g / cm3(20 ° C) |
| estados de oxidação | +2, +3, +4 |
| configuração de elétrons | [Ar] 3 d dois4 s dois |
Ocorrência, propriedades e usos
O titânio é amplamente distribuído e constitui 0,44 por cento de terra Crosta. O metal é encontrado combinado em praticamente todas as rochas, areia, argila e outros solos. Também está presente em plantas e animais, águas naturais e dragas de alto mar, meteoritos e estrelas. Os dois principais minerais comerciais são ilmenita e rutilo. O metal foi isolado na forma pura (1910) pelo metalúrgico Matthew A. Hunter por redução de tetracloreto de titânio (TiCl4) com sódio em um invólucro hermético aço cilindro.
titânio metálico Metal titânio de alta pureza (99,999 por cento). Alexander C. Wimmer
A preparação do titânio puro é difícil devido à sua reatividade. O titânio não pode ser obtido pelo método comum de redução do óxido com carbono porque um carboneto muito estável é prontamente produzido e, além disso, o metal é bastante reativo com oxigênio e nitrogênio em temperaturas elevadas. Portanto, foram concebidos processos especiais que, após 1950, mudaram o titânio de uma curiosidade de laboratório para um importante metal estrutural produzido comercialmente. No processo de Kroll, um dos minérios, como a ilmenita (FeTiO3) ou rutilo (TiOdois), é tratado em fogo vermelho com carbono e cloro para produzir tetracloreto de titânio, TiCl4, que é destilado fracionadamente para eliminar impurezas, como cloreto férrico, FeCl3. O TiCl4é então reduzido com magnésio fundido a cerca de 800 ° C (1.500 ° F) em uma atmosfera de argônio , e o titânio metálico é produzido como uma massa esponjosa da qual o excesso de magnésio e cloreto de magnésio pode ser removido por volatilização a cerca de 1.000 ° C (1.800 ° F). A esponja pode então ser fundida em uma atmosfera de argônio ou hélio em um arco elétrico e ser fundido em lingotes. Em escala de laboratório, titânio extremamente puro pode ser feito por vaporização do tetraiodeto, TiI4, na forma muito pura e decompondo-o em um fio quente no vácuo. (Para tratamento de mineração, recuperação e refino de titânio, Vejo processamento de titânio. Para dados estatísticos comparativos sobre a produção de titânio, Vejo mineração.)
O titânio puro é dúctil, com cerca de metade da densidade ferro e menos de duas vezes mais denso que o alumínio; pode ser polido para um alto brilho. O metal tem uma condutividade elétrica e térmica muito baixa e é paramagnético (fracamente atraído por um ímã). Existem duas estruturas de cristal: abaixo de 883 ° C (1.621 ° F), hexagonal fechado (alfa); acima de 883 ° C, cúbico centrado no corpo (beta). O titânio natural consiste em cinco isótopos estáveis: titânio-46 (8,0%), titânio-47 (7,3%), titânio-48 (73,8%), titânio-49 (5,5%) e titânio-50 (5,4%).
O titânio é importante como um agente de liga com a maioria dos metais e alguns não-metais. Algumas dessas ligas têm resistência à tração muito maior do que o próprio titânio. O titânio tem excelente resistência à corrosão em muitos ambientes devido à formação de um filme de superfície de óxido passivo. Nenhuma corrosão perceptível do metal ocorre, apesar da exposição à água do mar por mais de três anos. O titânio se assemelha a outros metais de transição, como ferro e níquel em ser duro e refratário. Sua combinação de alta resistência, baixa densidade (é bastante leve em comparação com outros metais de propriedades mecânicas e térmicas semelhantes), e excelente resistência à corrosão torna-o útil para muitas partes de aeronaves, espaçonaves, mísseis e navios. Também é utilizado em dispositivos protéticos, pois não reage com tecido carnoso e ósseo. O titânio também tem sido utilizado como desoxidante em aço e como adição de liga em muitos aços para reduzir o tamanho do grão, em aço inoxidável para reduzir o teor de carbono, em alumínio para refinar o tamanho do grão, e em cobre para produzir endurecimento.
pás do ventilador de titânio Pás do ventilador de cordão largo de titânio em um monitor de motor Safran. Jordan Tan / Shutterstock.com
Embora em temperatura ambiente o titânio seja resistente ao embaciamento, em temperaturas elevadas ele reage com o oxigênio do ar. Isso não prejudica as propriedades do titânio durante o forjamento ou fabricação de suas ligas; a incrustação de óxido é removida após a fabricação. No estado líquido, entretanto, o titânio é muito reativo e reduz todos os refratários conhecidos.
O titânio não é atacado por ácidos minerais à temperatura ambiente ou por álcali aquoso quente; ele se dissolve em ácido clorídrico quente, dando espécies de titânio no estado de oxidação +3, e o ácido nítrico quente o converte em um óxido hidratado que é bastante insolúvel em ácido ou base. Os melhores solventes para o metal são o ácido fluorídrico ou outros ácidos aos quais foram adicionados íons de fluoreto; tais meios dissolvem o titânio e o mantêm em solução devido à formação de complexos de flúor.
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