Titanio - rompecabezas en línea
Rompecabezas en línea Titanio
El titanio es un elemento químico de símbolo Ti y número atómico 22 que se sitúa en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos. Es un metal de transición de color gris, baja densidad y gran dureza. Es muy resistente a la corrosión por agua del mar, agua regia y cloro.
Fue descubierto independientemente en 1791 por William Gregor en una mina de Cornwall, Gran Bretaña, y en 1795 por Martin Heinrich Klaproth, que lo nombró « titanio » por los titanes de la mitología griega.[cita requerida] Este elemento abunda en depósitos de minerales, principalmente en forma de óxidos como el rutilo y la ilmenita, ampliamente distribuidos en la corteza terrestre y la litosfera; también se encuentra en los seres vivos, cuerpos de agua y objetos extraterrestres. La extracción de este metal a partir del mineral se realiza mediante el método de Kroll o por el método de Hunter. El compuesto más común es el dióxido de titanio, utilizado para la fotocatálisis y la fabricación de pigmentos de color blanco. Otros compuestos habituales incluyen el tetracloruro de titanio (TiCl4), un componente catalizador, y el tricloruro de titanio (TiCl3), que se utiliza como catalizador en la producción de polipropileno.
En estado puro, presenta una elevada resistencia a la corrosión y la mayor proporción de dureza-densidad de todos los elementos metálicos. El titanio es tan fuerte como algunos aceros, pero su densidad es menor. Tiene dos formas alotrópicas y cinco isótopos naturales que van desde 46Ti hasta 50Ti, siendo 48Ti el más abundante de ellos.
El titanio puede formar aleaciones con el hierro, el aluminio, el vanadio y el molibdeno entre otros elementos, idóneas por sus propiedades de ligereza y resistencia para la construcción de maquinaria para aplicaciones aeroespaciales —motores de reacción, misiles y naves espaciales—, militares, industriales —almacenamiento y transporte de productos químicos y petroquímicos, y plantas de desalinización—, en la automoción, para prótesis médicas e implantes ortopédicos, instrumentos e implantes dentales, aparatos deportivos, joyería o teléfonos móviles.
Características
Propiedades físicas
El titanio es el elemento metálico que posee la mayor proporción de dureza-densidad. Es un metal fuerte, con una baja densidad y alta ductilidad (especialmente en ambientes libres de oxígeno), de color blanco metálico. Su punto de fusión es relativamente alto, sobre los 1650 °C (1920 K), lo que hace que sea útil como metal refractario. Es paramagnético y presenta baja conductividad eléctrica y térmica.
Las aleaciones comerciales de titanio, con una pureza del 99,2 %, tienen una tensión de rotura de unos 434 MPa (63 000 psi), equivalente a la de las aleaciones comunes de acero pero con una menor densidad que estas. El titanio tiene una densidad un 60 % mayor que el aluminio, pero es el doble de fuerte que la aleación de aluminio más común 6061-T6. Algunas aleaciones de titanio consiguen una tensión de rotura sobre los 1400 MPa (200 000 psi). Sin embargo, el titanio pierde resistencia cuando se calienta a temperaturas superiores a los 430 °C (703 K). El titanio no es tan duro como algunas graduaciones de acero tratado, y su trabajo a máquina requiere ciertas precauciones, ya que puede presentar uniones defectuosas de no emplearse los métodos correctos para enfriarlo. Al igual que las hechas de acero, las estructuras de titanio tienen un límite de fatiga que garantiza la longevidad de sus aplicaciones.
Es un metal alotrópico dimórfico. Su estructura cristalina en estado alfa tiene forma hexagonal y se torna en una de forma cúbica centrada en el cuerpo al pasar al estado beta, a una temperatura de 882 °C (1155 K). El calor específico de su forma alfa se incrementa drásticamente al calentarse hasta la temperatura de transición para después bajar y mantenerse relativamente constante en la forma beta, sin afectarle la temperatura. Al igual que para el circonio y el hafnio, existe una fase adicional omega, termodinámicamente estable a altas presiones pero metaestable a presión ambiente, que generalmente es hexagonal o trigonal.
Propiedades químicas
Al igual que el aluminio y el magnesio, el titanio y sus aleaciones se oxidan cuando están expuestos al aire. El titanio reacciona con el oxígeno a temperaturas de 1200 °C (1470 K) en el aire y 610 °C (883 K) en oxígeno puro, formando dióxido de titanio. Sin embargo, las reacciones de oxidación en contacto con el aire y agua son lentas, debido a la pasivación que forma una capa de óxido que protege al resto del metal ante su propia oxidación. Inicialmente, cuando se forma esta capa protectora solo tiene entre 1 y 2 nm de grosor, aumentando de tamaño lentamente hasta conseguir los 25 nm en un período de cuatro años.
El titanio presenta una gran resistencia a la corrosión, comparable a la del platino, capaz de resistir el ataque de ácidos minerales fuertes como el sulfúrico y otros oxoácidos, de la mayoría de ácidos orgánicos y de soluciones de cloro. Sin embargo, los ataques de ácidos concentrados sí producen una mayor corrosión. El titanio es termodinámicamente muy reactivo, como indica el hecho de que el metal comience a arder antes de conseguir el punto de fusión, y la propia fusión solo es posible en una atmósfera inerte o en el vacío.