Titanio - Ti

Il titanio (Ti) è un metallo di transizione resistente e relativamente leggero, con un'eccellente resistenza alla corrosione in molti ambienti. Il metallo, le sue leghe e i suoi composti hanno proprietà e impieghi diversi: il titanio metallico è utilizzato in apparecchiature destinate a condizioni gravose, mentre il biossido di titanio (TiO₂) è ampiamente utilizzato come pigmento bianco.

Proprietà chimiche · Applicazioni · Titanio e trattamento delle acque · Effetti sulla salute · Effetti sull'ambiente

Proprietà selezionate del titanio metallico
Simbolo / numero atomico	Ti / 22
Peso atomico standard	47.867(1)
Gruppo / periodo / blocco	4 / 4 / d
Configurazione elettronica	[Ar] 3d² 4s²
Elettronegatività (Pauling)	1.54
Densità	4,506 g cm⁻³ a temperatura ambiente
Punto di fusione	1670 °C
Punto di ebollizione	3287 °C
Raggio covalente	0,148 nm
Raggio non legato	0,211 nm
Stati di ossidazione comuni	+4 e +3
Isotopi presenti in natura	⁴⁶Ti, ⁴⁷Ti, ⁴⁸Ti, ⁴⁹Ti e ⁵⁰Ti
Prima energia di ionizzazione	658,8 kJ mol⁻¹
Scoperta	William Gregor, 1791

I valori delle proprietà seguono quelli della Royal Society of Chemistry; il peso atomico standard segue la CIAAW. Il peso atomico è adimensionale; la massa molare corrispondente è di circa 47,867 g mol⁻¹. Il numero tra parentesi indica l'incertezza sull'ultima cifra. I raggi ionici dipendono dallo stato di ossidazione e dalla coordinazione e pertanto non sono indicati con un unico valore.

Due pezzi di titanio metallico — Titanio metallico.

Titanio: proprietà e presenza in natura

Il titanio ha un'elevata resistenza meccanica rispetto al suo peso. In aria, sulla sua superficie si forma un sottile film di ossido aderente che contribuisce a proteggere il metallo sottostante dalla corrosione. Questo film passivo spiega perché un elemento chimicamente reattivo può offrire buone prestazioni in molte condizioni di esercizio corrosive. La resistenza non è universale: contano il grado del titanio, la temperatura, la composizione chimica dell'acqua e la progettazione delle apparecchiature.

Il titanio si trova nei minerali anziché allo stato di metallo libero. Tra le fonti minerarie importanti figurano l'ilmenite (FeTiO₃) e il rutilo (TiO₂). L'anatasio e la brookite sono altre forme cristalline del biossido di titanio. L'estrazione mineraria, la produzione di pigmenti e la produzione di titanio metallico sono fasi distinte e non vanno confuse.

William Gregor identificò l'elemento in un minerale della Cornovaglia nel 1791. Martin Heinrich Klaproth lo identificò indipendentemente e gli diede il nome di titanio nel 1795.

Applicazioni del titanio e dei suoi composti

Metallo e leghe: i componenti aerospaziali, le apparecchiature per l'industria chimica e le applicazioni marine traggono vantaggio dalla resistenza meccanica, dalla densità relativamente bassa e dalla resistenza alla corrosione del titanio.
Dispositivi medici: gradi e leghe di titanio idonei sono utilizzati negli impianti dentali e ortopedici. Le prestazioni del dispositivo dipendono dal materiale, dalla superficie, dalla progettazione e dall'applicazione clinica.
Biossido di titanio: le sue proprietà ottiche lo rendono un importante pigmento bianco per vernici, materie plastiche e carta. Il materiale di grado pigmentario e i fotocatalizzatori su scala nanometrica non sono prodotti intercambiabili.
Materiali funzionali: i composti del titanio sono utilizzati anche nelle ceramiche e in altri materiali specializzati.

Titanio e trattamento delle acque

Per informazioni su reazioni, presenza e qualità dell'acqua, vedere Il titanio nell'acqua (Ti + H₂O).

Apparecchiature resistenti alla corrosione

Il titanio è utilizzato nei condensatori e negli scambiatori di calore a contatto con acqua di mare, anche in apparecchiature per la desalinizzazione. In questo caso funge da materiale da costruzione; non rimuove di per sé i sali dall'acqua. La scelta del materiale deve tenere conto di tutte le condizioni operative e di pulizia, anziché basarsi su un'affermazione generica di resistenza alla corrosione.

Elettrodi di titanio rivestiti

Il titanio può costituire il substrato di supporto per anodi rivestiti di ossidi metallici misti, utilizzati per proteggere le strutture in acciaio nell'acqua. È il rivestimento attivo a conferire all'elettrodo le prestazioni elettrochimiche previste. Il titanio non rivestito e un anodo rivestito progettato per uno scopo specifico non devono essere considerati equivalenti.

Fotocatalisi con biossido di titanio

Con un'illuminazione adeguata, il TiO₂ può agire da fotocatalizzatore e favorire l'ossidazione dei contaminanti organici. La ricerca condotta da enti governativi ha studiato questo approccio per il trattamento delle acque contaminate. Le prestazioni dipendono dalla sorgente luminosa, dal catalizzatore, dal contaminante e dalla matrice acquosa; una dimostrazione riuscita per un composto non dimostra la rimozione di tutti i contaminanti. Le prestazioni di trattamento dichiarate richiedono una convalida per l'applicazione prevista.

Nell'analizzare il titanio in un campione d'acqua, occorre distinguere il titanio disciolto dalle particelle contenenti titanio e dal TiO₂. Il metodo analitico e la preparazione del campione influiscono su ciò che viene misurato. La scelta del trattamento deve basarsi sulla caratterizzazione e sulle prove, anziché presumere che tutte le forme si comportino allo stesso modo.

Effetti del titanio sulla salute

Non è stato accertato alcun ruolo biologico essenziale del titanio nell'uomo. Il metallo in forma massiva, i composti solubili, le particelle di pigmento e il TiO₂ su scala nanometrica possono comportare condizioni di esposizione diverse. L'impiego del titanio nei dispositivi medici non dimostra che ogni materiale contenente titanio sia innocuo per qualsiasi via di esposizione.

La IARC classifica il biossido di titanio come possibilmente cancerogeno per l'uomo (Gruppo 2B), sulla base di prove sufficienti negli animali da esperimento e di prove inadeguate nell'uomo secondo la sua valutazione. Questa classificazione riguarda il TiO₂; non si applica a tutti i materiali contenenti titanio. Una classificazione di pericolo, da sola, non quantifica il rischio associato a un determinato prodotto o a una specifica esposizione.

Negli ambienti di lavoro, l'inalazione di polveri aerodisperse di TiO₂ richiede attenzione. Nella valutazione dell'esposizione, il NIOSH distingue le particelle fini da quelle ultrafini, comprese quelle su scala nanometrica. Utilizzare misure adeguate per il controllo delle polveri e consultare la scheda di dati di sicurezza del materiale specifico. Anche il titanio metallico finemente suddiviso può comportare gravi rischi di incendio e legati alle polveri, benché un componente solido si comporti in modo molto diverso.

Effetti ambientali del titanio

I minerali contenenti titanio sono presenti naturalmente nei suoli e nei sedimenti. Il comportamento nell'ambiente dipende dalla forma chimica, dalle caratteristiche delle particelle e dalle condizioni di esposizione. La presenza naturale non dimostra che qualsiasi rilascio sia innocuo, e gli effetti del TiO₂ su scala nanometrica non devono essere dedotti direttamente da quelli del metallo in forma massiva o dei granuli minerali.

Per le acque reflue industriali e i residui del trattamento, identificare il materiale contenente titanio e gli eventuali contaminanti associati prima di scegliere le modalità di trattamento, riutilizzo o smaltimento. Le valutazioni ambientali devono considerare il materiale specifico e l'ambiente recettore.

Ultima revisione della pagina sul titanio: 24 ottobre 2026 a cura di Lenntech.