titan

Titan anvendes fx til ure, racercykler og jetmotorer pga. det gunstige vægt-styrke-forhold. Den egenskab, at titan ikke reagerer med væv og blod, bevirker, at grundstoffet hyppigt bruges til ting, der kommer i nær kontakt med mennesker, fx proteser og her briller.

.

Artikelstart

Titan, titanium, grundstof nr. 22, placeret i det periodiske systems 4. gruppe; atomtegn Ti. Titan er et gråt metal, der er lettere end jern og tungere end aluminium; det er dobbelt så stærkt som aluminium. Det dækkes i luften af et lag titandioxid, der er umådelig modstandsdygtigt; det angribes hverken af syrer, baser eller organiske opløsningsmidler.

Faktaboks

Etymologi
Grundstoffet er navngivet efter titanerne, i mytologien Jordens første sønner.

W. Gregor fandt 1791 i nærheden af Menachan i Cornwall sand, der indeholdt nogle sorte partikler, der kunne tiltrækkes af en magnet. Ved at undersøge de sorte partikler fandt han, at de måtte indeholde et hidtil ukendt grundstof, som han gav navnet menachine. M.H. Klaproth undersøgte i 1795 et ungarsk mineral og fandt heri et grundstof, han troede var nyt; han kaldte det for titan. I 1797 erkendte han, at hans titan var identisk med Gregors menachine, men navnet titan blev stående. Først i 1910 lykkedes det for den amerikanske kemiker Matthew A. Hunter at fremstille rent titan ved at behandle titantetraklorid med natrium. I 1940 indførte Wilhelm Kroll reduktion af titantetraklorid med magnesium. Udviklingen tog herefter fart. Efter at have været betragtet som sjældent er titan nu et nyttigt og almindeligt brugsmetal.

Egenskaber
Nummer 22
Atomtegn Ti
Navn titan
Relativ atommasse 47,88
Densitet 4,5 g/cm3
Smeltepunkt 1660 °C
Kogepunkt 3287 °C
Opdagelse 1791 (W. Gregor)

Geokemi og mineraler

Jordskorpen indeholder i gennemsnit 0,5 vægtpct. titan. Det er et lithofilt grundstof, dvs. det koncentreres i skorpen og kappen, og er en vigtig bestanddel af bjergartsdannende mineraler, fx augit. Det danner oxidmineraler som fx rutil, silikatmineraler som titanit, og titanater som perovskit. Titan er en vigtig bestanddel af magmabjergarter; de højeste indhold findes i basiske bjergarter pga. et højt indhold af mineraler som ilmenit, titanomagnetit, pyroxenen augit og amfibolen kaersutit. Agpaitiske nefelinsyenitter som fx Ilímaussaq-komplekset i Sydgrønland indeholder mange titanmineraler, bl.a. murmanit og rinkit. Ved forvitringen af titanholdige bjergarter bindes en del titan i mineralerne anatas og brookit, som bl.a. findes i laterit og bauxit.

Forekomster

90 % af det producerede titan stammer fra ilmenit, der, sammen med rutil, udvindes af tungsandsforekomster i bl.a. Australien, Sydafrika og Kina samt af magmatiske forekomster af ilmenit i bl.a. Canada. Der udvindes årlig ca. 6,7 mio. t TiO2 af ilmenitmalme og 660.000 t af rutil (2013); reserverne er opgjort til 720 mio. t TiO2 i ilmenitmalme og 47 mio. t TiO2 i rutilmalme.

Fremstilling

Af de ca. 7 mio. t titanmalm, der udvindes årlig, anvendes størstedelen som det hvide pigment TiO2, og kun en mindre del oparbejdes til metal.

Ved den mest benyttede proces kloreres mineralkoncentratet (rutil) ved ca. 500 °C og destilleres til rent TiCl4, som derefter reduceres i vakuum med magnesium, calcium eller natrium. Den udreducerede titansvamp omsmeltes endelig til massivt metal. Under al forarbejdning ved høj temperatur må titan beskyttes mod gasoptagelse; bl.a. ilt diffunderer let ind i metallet og gør det så skørt, at det er uanvendeligt. Den besværlige proces gør titan kostbart i sammenligning med andre konstruktionsmaterialer.

Anvendelse

Titan er yderst korrosionsbestandigt og passivt over for mange kemikalier, selv i stærkt sure miljøer. Legeret med især aluminium har titan fremragende styrke i forhold til vægten ved temperaturer op til ca. 550 °C. Disse egenskaber betinger dets anvendelse i fly- og raketkonstruktion, kemisk industri, afsaltningsanlæg til reaktorer, varmevekslere, kondensatorrør og pumper. Andre anvendelser er anoder til korrosionsbeskyttelse, kirurgiske implantater samt smykker og brillestel.

Titan bruges som strukturregulerende og styrkeøgende tilsætning i både rustfrit stål og kulstofstål, og det indgår i form af carbid og nitrid som slidfast bestanddel i hhv. hårdmetal og specielle overfladebelægninger. Titan virker kornforfinende i talrige legeringer på basis af aluminium, magnesium og nikkel. En særlig nikkel-titan-legering har formhukommelse, se hukommelseslegeringer.

Forbindelser

Titan optræder i forbindelser med oxidationstrin +3 og +4 i vandige opløsninger og med oxidationstrin +2 i de faste forbindelser titandiklorid, -dibromid og -dijodid, som alle tre sønderdeles af vand under udvikling af hydrogen. Endvidere optager titan hydrogen under dannelse af ikke-veldefinerede titan-hydrogen-faser.

Den violette ion Ti(H2O)63+ er et stærkt reduktionsmiddel, men de mest stabile titanforbindelser er farveløse og findes i oxidationstrin +4. Titandioxid, TiO2, findes i tre former, hvoraf den ene, rutil, finder anvendelse som hvid malerfarve. Den fremstilles ved forbrænding af titantetraklorid, TiCl4. Titan danner mange intermetalliske forbindelser med udefineret oxidationstrin, fx med aluminium, samt de meget hårde og højt smeltende stoffer titancarbid, TiC, og titannitrid, TiN.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig