| Symbool | Ti |
|---|---|
| Atoomnummer | 22 |
| Atoommassa | 47,867 u |
| Categorie | Overgangsmetaal |
| Groep | 4 |
| Periode | 4 |
| Blok | d-blok |
| Fase bij 20 °C | vast |
| Smeltpunt | 1668 °C |
| Kookpunt | 3287 °C |
| Dichtheid | 4,51 g/cm³ |
| Elektronenconfiguratie | [Ar] 3d2 4s2 |
| Elektronen per schil | 2, 8, 10, 2 |
| Elektronegativiteit (Pauling) | 1,54 |
| Oxidatiegetallen | +4 (ook +2, +3) |
| Ontdekt | 1791 door William Gregor (1791); Martin Heinrich Klaproth gaf het in 1795 zijn naam |
| Engelse naam | Titanium |
Eigenschappen van titanium
Titanium is een glanzend, zilvergrijs metaal met een dichtheid van 4,51 g/cm³ en een hoog smeltpunt van 1668 °C. Net als aluminium vormt het aan de lucht direct een dun, taai oxidelaagje dat het metaal beschermt tegen zeewater, chloor en veel zuren. Daardoor is titanium bijna even corrosiebestendig als platina. Door dat laagje met elektrische spanning dikker te maken (anodiseren) ontstaan prachtige interferentiekleuren van goud tot blauw en paars. Bij hoge temperaturen wordt titanium wel reactief: het kan in zuivere stikstof branden en neemt zuurstof en waterstof op, wat het metaal bros maakt. Daarom wordt het onder argon of vacuüm bewerkt. Titanium geleidt warmte en stroom relatief slecht en is niet magnetisch. Het meest stabiele oxidatiegetal is +4, zoals in titaandioxide (TiO2) en titaantetrachloride (TiCl4), een vloeistof die aan vochtige lucht dikke witte rook vormt. Titaandioxide breekt licht sterk en absorbeert uv-straling.
Naam. Klaproth vernoemde het naar de Titanen, de reuzen uit de Griekse mythologie, als zinspeling op hun kracht.
Atoombouw en plaats in het periodiek systeem
Titanium staat in periode 4 en groep 4 van het periodiek systeem, in het d-blok.
Een neutraal atoom heeft 22 protonen in de kern en 22 elektronen, verdeeld over 4 schillen: 2, 8, 10, 2. Het periodenummer (4) is gelijk aan het aantal schillen.
Buren in het systeem: links/ervoor: Scandium (Sc, 21); rechts/erna: Vanadium (V, 23); eronder in dezelfde groep: Zirkonium (Zr).
Andere elementen in groep 4: Zirkonium, Hafnium, Rutherfordium.
Voorkomen
Titanium is het negende meest voorkomende element in de aardkorst en zit in bijna alle gesteenten, maar meestal in kleine hoeveelheden. De belangrijkste ertsen zijn ilmeniet (FeTiO3) en rutiel (TiO2), die vaak in zware minerale zanden langs kusten worden gewonnen, bijvoorbeeld in Australië, Zuid-Afrika, Mozambique en China. Het metaal is moeilijk te maken omdat het zich sterk aan zuurstof bindt. In het Kroll-proces wordt het erts eerst met chloor en koolstof omgezet in titaantetrachloride, dat daarna met magnesium wordt gereduceerd tot poreuze ‘titaniumspons’. Dat dure, energie-intensieve proces is de reden dat titanium veel duurder is dan staal.
Toepassingen
- Titaandioxide is het meest gebruikte witte pigment ter wereld, in verf, plastic, papier, tandpasta en cosmetica.
- Vliegtuigen en raketten bevatten titaniumlegeringen in motoronderdelen, landingsgestellen en rompdelen die sterk en licht moeten zijn.
- Heupprothesen, botschroeven en tandimplantaten zijn van titanium, omdat het niet roest en botweefsel er goed op vastgroeit.
- Zonnebrandcrème met minerale filters gebruikt titaandioxide om uv-straling te weerkaatsen en te absorberen.
- Warmtewisselaars in ontziltingsinstallaties en chemische fabrieken zijn van titanium vanwege de bestendigheid tegen zout water.
- Fietsframes, horloges, brillen, golfclubs en sommige smartphones hebben titanium onderdelen.
Veelgestelde vragen
Is titanium sterker dan staal?
Dat hangt van de soort af. Titaniumlegeringen zijn ongeveer even sterk als hoogwaardig staal, maar wegen bijna de helft minder. Per kilogram is titanium dus sterker. Het beste staal is in absolute zin nog sterker en harder, en ook veel goedkoper, daarom blijft staal het belangrijkste constructiemetaal.
Is titanium magnetisch?
Nee, titanium is niet magnetisch; het is slechts zwak paramagnetisch. Een magneet blijft er niet aan plakken. Daardoor kunnen mensen met titanium implantaten meestal veilig een MRI-scan ondergaan, en wordt titanium gebruikt in apparatuur waar magnetisme stoort.
Waarom is titanium zo duur?
Titanium komt veel voor, maar het is lastig uit erts te halen. Het bindt zich zo sterk aan zuurstof dat het via een omweg met chloor en magnesium moet worden gemaakt, in een traag batchproces. Daarnaast is het moeilijk te smelten, te lassen en te bewerken. Die stappen maken het metaal kostbaar.