Titan er et grunnstoff med atomnummer 22 og atomsymbol Ti. I ren form er det et sølvhvitt metall som har stor industriell betydning. Titan hører til gruppe 4 i periodesystemet. Det vanligste ionet av titan er Ti4+.
Det er fem stabile isotoper av titan:
Titan-innhold (ppm) i bekkesedimenter fra 5271prøver innsamlet i Sør-Norge. Prøvene av bekkesedimenter (geologisk materiale) er samlet inn midt i bekken, minst 30 meter ovenfor veier og andre forurensingskilder. Datasettet omfatter finfraksjonen (< 0,18 mm) av de aller fleste bekkesedimenter innsamlet fra Sør-Norge. Prøvene er oppløst i salpetersyre (7N HNO3) og analysert med ICP, og inngår i geokjemisk atlas utgitt av NGU (Nilsen og Reimann, 1996).
Titan utgjør 0,5 vektprosent av jordskorpen, da sand, leire og jord inneholder noe titan. De viktigste titanholdige mineralene er rutil og ilmenitt.
I Norge er det store forekomster av ilmenitt i Egersund/Sokndal-området. Rutil utvinnes for det meste av sandavleiringer. Andre titanmineraler er blant annet titan(IV)oksid-modifikasjonene anatas og brookitt, samt perovskitt og titanitt. Månematerialet fra Apollo-ferdene inneholdt opp til 12 vektprosent titan.
Titan er et lettmetall med sølvhvit farge. Høyrent er metallet lett å valse og forme. Det kan løse store mengder gasser, for eksempel hydrogen, oksygen (opptil 30 atomprosent) og nitrogen. Da blir metallet hardt og sprøtt. Legeringer av titan har fasthet og styrke som stål og er nesten like bestandig mot korrosjon som edelmetallene.
Ved vanlig temperatur er titan svært korrosjonsbestandig, både i luft og vann, noe som skyldes et passiverende sjikt av titan(IV)oksid på metalloverflaten. Det angripes heller ikke av sjøvann, fortynnet saltsyre, svovelsyre og de fleste organiske syrer, men løses derimot i flussyre og i varm konsentrert saltsyre og svovelsyre. I salpetersyre blir metallet passivert. Ved oppvarming i luft til over 400–500 °C oksiderer metallet lettere.
Titan eksisterer i to former: α-titan med heksagonal tettpakket struktur under 882 °C og β-titan med romsentrert kubisk struktur ved høyere temperatur (se kulepakning).
I sine forbindelser opptrer titan med oksidasjonstallene −I, 0, +I, II, III og IV; det siste er det mest alminnelige og stabile.
Råstoffer for fremstilling av titan er først og fremst ilmenitt og rutil. I tillegg spiller titanslagg fra titanholdig jernmalm en viss rolle. Ilmenittholdig malm blir knust, pulverisert og opparbeidet til konsentrat med 40–70 prosent titan(IV)oksid ved flotasjon og ved magnetiske og elektrostatiske metoder. Opparbeidelsen av rutilsand gir konsentrater med 90–98 prosent titan(IV)oksid. Ilmenittkonsentratene brukes fortrinnsvis til fremstilling av rent titan(IV)oksid, mens rutilkonsentratene blir brukt til fremstilling av titan(IV)klorid for videre bearbeidelse til titanmetall og oksid.
Titanklorid fremstilles ved å reagere titan(IV)oksid med karbon og klor, som denne reaksjonsligningen viser:
TiO2 (s) + 2C (s) + Cl2 (g) → TiCl4 (g) + 2CO (g)
Den langt største produsenten av rutilkonsentrat er Australia, som står for om lag 90 prosent av verdensproduksjonen. Verdensproduksjonen av ilmenittkonsentrat er nesten ti ganger større enn for rutil, og de største produsentlandene er Australia, Norge, Canada, USA og Russland.
Titan danner svært stabile forbindelser med oksygen, nitrogen og karbon, og titanmetall kan derfor ikke fremstilles ved å redusere titan(IV)oksid med for eksempel karbon eller hydrogen.
Fremstilling av rent titan i større mengder var lenge forbundet med betydelige vanskeligheter. Inntil 1948 ble kun ferrotitan (en jern–titan-legering med 25–70 vektprosent titan) fremstilt ved å redusere ilmenitt eller rutil med aluminium. Ferrotitan brukes som desoksidasjonsmiddel i stålindustrien.
Etter andre verdenskrig overtok krollprosessen i fremstillingen av titanmetall. Produktet er titansvamp som smeltes ved lysbuesmelting i beskyttelsesatmosfærer eller ved elektronstrålesmelting i høyvakuum for å få metallet i kompakt form.
Spesielt rent titan blir fremstilt ved termisk spalting av titan(IV)jodid på motstandsoppvarmet tråd av titan ved van Arkel-de Boer-metoden (etter Anton Eduard van Arkel).
De mest brukte hvite pigmentene i dag er titandioksidpigmenter fremstilt etter en prosess utviklet i Norge av Peder Farup og Gustav Adolf Jebsen rundt 1910.
Titan har en rekke anvendelser på grunn av lav tetthet, stor styrke og fasthet og korrosjonsbestandighet. Det brukes i kjemisk industri under sterkt korroderende omgivelser, i anlegg for avsalting av sjøvann, utsatte komponenter i offshorekonstruksjoner med mer.
Titanlegeringer brukes i stor grad i flyindustrien, for eksempel som kompressorblad i gassturbiner og i supersoniske fly der den ytre overflaten blir sterkt oppvarmet ved friksjon slik at aluminiumlegeringer ikke kan brukes.
Anoder av titan belagt med en tynn platinafilm blir blant annet brukt ved kloralkalielektrolysen og i katodiske beskyttelsessystemer for korrosjonsvern.
Titanets evne til å løse og binde store mengder oksygen og andre gasser er basis for bruken som gettermateriale og i sublimasjonspumper for å oppnå ultrahøyvakuum. Titan(IV)oksid brukes som malingpigment (titanhvitt). Titankarbid, TiC, som er et av de hardeste kjente materialene, brukes som skjæreverktøy. Mange titan(IV)dobbeltoksider er ferroelektriske og brukes i elektronisk industri.
Titan har ingen kjent biologisk rolle, men finnes i kroppen i lave konsentrasjoner. Titanmetall brukes derfor til biomedisinske implantater.
Titan ble oppdaget i 1791 av den britiske presten William Gregor (1761–1817), kjent som mineralog på grunn av sine kjemiske analyser av forskjellige mineraler. Fra en svart, magnetisk sand (ilmenitt) som han fant i Creed i Cornwall, fremstilte han et oksid som han mente måtte inneholde et nytt grunnstoff. Han kalte det menachanite, etter landsbyen Menachan, hvor han var prest.
Fire år senere fant den tyske kjemikeren Martin Heinrich Klaproth ut at mineralet rutil inneholdt det samme grunnstoffet, men foreslo navnet titanium, som var uten henvisning til et geografisk sted. Navnet kommer fra titanene i gresk mytologi.
Noenlunde rent titanmetall ble først fremstilt i 1887 i Stockholm. Tidligere forsøk hadde endt med titan(IV)nitrid.
4,54 g/cm³
[Ar]3d²4s²
Kommentarer (1)
skrev iman kaiharova
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.