Titanio - Ti

Proprieta' chimiche del titanio - Effetti sulla salute del titanio - Effetti ambientali del titanio

Numero atomico

22

Massa atomica

47.90 g.mol -1

Elettronegativita' secondo Pauling

1.5

Densita'

4.51 g.cm-3 at 20°C

Punto di fusione

1660 °C

Punto di ebollizione

3287 °C

Raggio di Vanderwaals

0.147 nm

Raggio ionico

0.09 nm (+2) ; 0.068 nm (+4)

Isotopi

8

Guscio elettronico

[ Ar ] 3d1 4s2

Energia di prima ionizzazione

658 kJ.mol -1

Energia di seconda ionizzazione

1323 kJ.mol -1

Energia di terza ionizzazione

2710 kJ.mol -1

Energia di quarta ionizzazione

4165 kJ.mol -1

Scoperta da

William Gregor nel 1791

Titanium - Ti


Titanio

Elemento chimico, Ti, numero atomico 22 e peso atomico 47,90. Il suo comportamento chimico mostra molte somiglianze a quello del silicio e dello zirconio, come elemento appartenente al primo gruppo di transizione. La sua chimica in soluzione acquosa, soprattutto nello stato di ossidazione più basso, ha alcune somiglianze a quella del bicromato di potassio e del vanadio. Il titanio è un metallo di transizione leggero, forte, brillante e resistente alla corrosione con un colore metallico bianco-argenteo. Il titanio puro non è solubile in acqua ma è solubile in acidi concentrati. Questo metallo forma un rivestimento di ossido passivo e protettivo (che determina la resistenza alla corrosione) quando esposto a temperature elevate in aria, ma a temperatura ambiente resiste all'appannaggio.

La suo stato principale di ossidazione è 4+, anche se e' noto anche negli stati 3+ e 2+, ma è meno stabile. Questo elemento brucia nell'aria quando è riscaldato fino a ottiene il diossido, TiO2 e quando è combinato a un alogeno. Riduce il vapore acqueo per formare il diossido e l'idrogeno e reagisce in modo simile con gli acidi concentrati caldi, anche se forma il tricloruro con acido cloridrico. Il metallo assorbe l'idrogeno per dare TiH2 e forma il nitruro, TiN ed il carburo TiC. Altri composti noti sono lo zolfo TiS2, così come gli ossidi più bassi, TiO3 e TiO e i solfuri Ti2S3 e TiS. Sono noti sali nei tre stati di ossidazione.

Applicazioni

Il diossido di titanio è estesamente usato come pigmento bianco nelle pitture esterne dal momento che e' chimicamente inerte, per i suo elevato potere coprente, la sua opacità ai danni provocati da luce UV e la sia capacita' autopulente. Il diossido una volta veniva anche usato come agente imbiancante ed opicificante negli smalti di porcellana, coferendolgi un tocco finale di grande luminosità, durezza e resistenza all'attacco acido. Un tipico rossetto per le labbra contiene il 10% di titanio.

A causa della sua molto alta resistenza alla trazione (anche ad alte temperature), il suo peso leggero, la sua alta resistenza della corrosione e la sua capacità di sostenere temperature estreme, le leghe di titanio sono principalmente usate in velivoli, tubi per le centrali elettriche, placcatura di armature, navi, navicelle spaziali e missili. Il titanio è forte quanto l'acciaio ma il 45% piu' leggero.

In medicina il titanio è usato per realizzare protesi di ginocchio e anca, stimolatori cardiaci, piastre e viti per le ossa e piastre craniche per le fratture del cranio. E' inoltre usato per fissare denti falsi.

I titanati delle terre alcaline hanno alcune notevoli proprietà. Il livello delle costanti dielettriche varia da 13 per il MgTiO3, ai vari milliardi per soluzioni solide di SrTiO3 in BaTiO3. Inoltre il titanato di bario ha una costante dielettrica pari a 10,000 a circa 120ºC, che è il suo punto di curie; ha una bassa isteresi dielettrica. I transduttori ceramici che contengono il titanato del bario sono paragonati favorevolmente al sale de Rochelle in termini di stabilità termica ed al quarzo in termini di resistenza all'effetto e alla capacità di formare ceramica in varie forme. Il composto e' stato usato come generatore ultrasonico di vibrazioni e come rivelatore suoni.

Titanio nell'ambiente

Il metallo titanio non si trova in natura non legato ad altri elementi ma l'elemento è il nono elemento più abbondante nella crosta terrestre (0,63% in massa) ed è presente nella maggior parte delle rocce eruttive ed in sedimenti che ne derivano. I minerali di titanio importanti sono rutilo, brookite, anatase, illmenite e titanite. Il principale minerale estratto, l'ilmenite, si presenta in ampi depositi di sabbia in Australia occidentale, in Norvegia, nel Canada ed in Ucraina. I grandi depositi del rutilo dell'America del Nord ed del Sud Africa inoltre contribuiscono significativamente alle riserve mondiali di titanio. La produzione mondiale del metallo ammonta a circa 90.000 tonnellate all'anno e quella del diossido di titanio è pari 4,3 milione tonnellate all'anno.

Il diossido di titanio, TiO2, è comunemente trovato in forma nera o brunastra nota come rutilo. Le forme naturali meno frequenti in natura sono anatasite e brooquite. Sia il rutilo puro che l'anatasite pura sono bianchi. L'ossido basico nero, FeTiO3, si trova in forma naturale come minerale naturale chiamato ilmenite; questa è la fonte commerciale principale di titanio.

Effetti del titanio sulla salute

Il Titanio non svolge nessun ruolo biologico noto. Nel corpo umano e' presente una quantità rilevabile di titanio ed è stato sitmato che ne assumiamo circa 0,8 mg/giorno, ma la maggior parte ci attraversa senza essere assorbita. Non è un metallo del velenoso e la il corpo umano e' un grado di tollerare un'elevata quantita' di titanio.

Il titanio elementare ed il diossido del titanio hanno un basso ordine di tossicità. Gli animali da laboratorio (ratti) esposti a diossido di titanio via inalazione hanno sviluppato le piccole zone localizzate di depositi di polvere di colore scuro nei polmoni. L'esposizione eccessiva negli esseri umani può provocare leggere variaizone nei polmoni.

Effetti di sovresposizione a polvere di titanio: L'inalazione della polvere può causare restringimenti e dolore alla cassa toracica, tosse e difficoltà di respirazione. Il contatto con la pelle o gli occhi può causare irritazione.

Vie di ingresso: Inalazione, contatto della pelle, contatto con gli occhi.

Carcinogenicità: L'agenzia internazionale per ricerca sul cancro (IARC) ha collocato il diossido di titanio all'interno del gruppo 3 (l'agente non è classificabile quanto la sua carcinogenicità per gli esseri umani.)

Effetti ambientali del titanio

Bassa tossicita'. In forma metallica costituisce un notevole pericolo per incendi e, se riscaldato in aria, puo' provocare esplosioni.

Non sono stati riportati effetti ambientali.

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