Titanio


Símbolo: Ti
Clasificación: Metales de transición Grupo 4


Número Atómico: 22
Masa Atómica: 47,867
Número de protones/electrones: 22
Número de neutrones (Isótopo 48-Ti): 26
Estructura electrónica: [Ar] 3d2 4s2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 10, 2
Números de oxidación: +2, +3, +4


Electronegatividad: 1,54
Energía de ionización (kJ.mol-1): 658
Afinidad electrónica (kJ.mol-1): 7,6
Radio atómico (pm): 147
Radio iónico (pm) (carga del ion): 80(+2), 69(+4)


Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 20,9
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 428,9


Punto de Fusión (ºC): 1668
Punto de Ebullición (ºC): 3287
Densidad (kg/m3): 4507; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 10,62
Estructura cristalina: Hexagonal
Color: Plateado



Isótopos: Cinco isótopos naturales: 46-Ti (8,0%), 47-Ti (7,3%), 48-Ti (73,8%), 49-Ti (5,5%), 59-Ti (5,4%). Diecinueve inestables cuyos períodos de semidesintegración oscilan entre 26 milisegundos (39-Ti) y 63 años (44-Ti).


Descubierto en: 1791
Descubierto por: W. Gregor
Fuentes: Esfena o titanita (CaTi[SiO4(O)], ilmenita (FeTiO3), perowskita (CaTiO3), otros minerales: dióxido de titanio (rutilo, anatasa, brookita) (TiO2).
Usos: Aviones, manufactura del acero, equipos eléctricos, automóviles, pinturas, goma, papel, herramientas (caras).


Curiosidades sobre el elemento: Descubierto por Gregor en 1791 como TiO2; el nombre lo escogió Klaproth en 1795.
El titanio se encuentra en meteoritos y en el Sol. En el espectro de estrellas tipo M (rojas) son prominentes las bandas de óxido de titanio. Rocas obtenidas durante la misión lunar Apolo XVII contenían 12,1% de TiO2; en las traídas en misiones anteriores el contenido era menor.
Es el noveno elemento más abundante en la superficie de la Tierra (0,565% en peso). Está casi siempre presente en rocas ígneas y en los sedimentos procedentes de ellas.
No se encuentra nativo. Las fuentes principales actuales son la ilmenita, la esfena y el rutilo. Está presente en titanatos (perowskita), silicatos (benitoíta [BaTi(Si3O9), thortveitita (Sc2Y2Si2O7)], neptunita [(Na,K)2Ti(Fe,Mn)(Si4O12)], euxenita o policrasa ((Y,Ce,Er,U,Th,Ca)(Nb,Ta,Ti,Fe)2O6]) y en muchos minerales de hierro (ilmenita).
Se encuentra en cenizas de carbón, en las plantas y en el cuerpo humano.
En 1887, Nilson y Pettersson prepararon titanio impuro. En 1910, Hunter obtuvo metal puro (99,9%) calentando TiCl4 con sodio en una bomba de acero. Era una curiosidad hasta que en 1938, Kroll desarrolló un procedimiento para la obtención industrial de elementos de este grupo. Se requieren reductores muy fuertes: tras concentrarlo, el mineral se trata primero con cloro en presencia de coque para formar TiCl4; el cloruro se reduce pasándolo por magnesio líquido (800ºC) en atmósfera de argón. Es el método empleado actualmente. Para pequeña escala se emplea el método de van Arkel y de Boer que consiste en la purificación cuidadosa de TiI4, que luego se vaporiza y descompone a vacío. El metal se purifica por descomposición de yoduro y, fundamentalmente, por fusión por zonas, o destilación a vacío. Es muy caro.
Cuando está puro, es un metal blanco-plateado, con brillo. Tiene una densidad muy baja, es resistente, puede ser fácilmente mecanizado. Es dúctil sólo cuando está libre de oxígeno. Es un buen conductor eléctrico y, lo es mejor cuanto más puro está. Su conductividad y dilatación térmicas son relativamente bajas.
Hay estudios que indican que después del bombardeo del titanio natural (no radiactivo) con deuterones se transforma en un material muy radiactivo: mayoritariamente emite positrones y rayos gamma.
Es bastante resistente a la corrosión: forma un capa de óxido rápidamente.
Resiste el ataque de ácido sulfúrico y clorhídrico diluidos, a la mayoría de los ácidos orgánicos, al gas cloro y a la mayor parte de las soluciones de cloruros. Se disuelve, por formación de complejos, en ácidos clorhídrico y fluorhídrico calientes. A altas presiones se disuelve la capa de óxido y arde en el aire, y también en el nitrógeno, siendo el único elemento que lo hace. Al rojo se combina con el oxígeno y con cloro a 550ºC; a 800ºC con nitrógeno.
Se conocen dos modificaciones: la forma a-Ti (hexagonal) se transforma muy lentamente en la forma b-Ti (cúbica centrada en el cuerpo) hacia los 880ºC.
Se emplea en aleaciones con aluminio, molibdeno, manganeso, hierro, y otros metales. Estas aleaciones se usan fundamentalmente en aviones (rotores de turbinas), misiles, rotores de ultracentrífugas, campos donde son necesarios materiales resistentes, ligeros y capaces de resistir temperaturas extremas. El titanio es tan fuerte como el acero, pero un 45% más ligero. Es un 60% más pesado que el aluminio, pero dos veces mas fuerte.
Tiene uso, potencialmente, en plantas desalinizadoras de agua marina. Resiste bien el agua del mar y por eso se usa en ejes de propulsión, aparejos y otras partes que están expuestas al agua salada. Se ha utilizado un ánodo de titanio recubierto con platino para dar protección catódica para la corrosión por agua salada.
Entre sus compuestos:
El dióxido de titanio (sólido, blanco-amarillento), que cuando está puro, es relativamente claro y tiene un alto índice de refracción con una dispersión óptica mayor que la del diamante. Se emplea en imitaciones blandas del diamante. Como pigmento (blanco de titanio) para pinturas de gran poder de recubrimiento y estabilidad; representa la aplicación que más titanio consume: entre otras como pintura reflector de radiaciones infrarrojas usada en observatorios solares donde el calor produce malas condiciones de visión. Se ha encontrado que actúa como semiconductor en presencia de luz, por lo que podría usarse como electrodo en celdas fotoelectroquímicas: celdas electrolíticas que utilizan la energía luminosa para invertir una reacción espontánea.
El tetracloruro de titanio se usa para irisar vidrio. Es un líquido claro, humeante al aire y de olor penetrante que se ha usado además para producir nieblas artificiales, como catalizador,....
El titanio forma los titanatos calentando TiO2 con cantidades estequiométricas de un óxido o carbonato de otro metal: el BaTiO3 es piezoeléctrico (se carga eléctricamente al deformarlo). Esta propiedad lo hace útil en la detección de sonidos subacuáticos al convertir vibraciones mecánicas en señales eléctricas.
El carburo de titanio (TiC), es un sólido cristalino, negro, brillante, muy duro que conduce la corriente eléctrica y es estable frente a los ácidos. Se utiliza en la fabricación de sierras.
El metal titanio y sus compuestos se consideran fisiológicamente inertes.