Titanij

{{Infokutija hemijski element
| Hemijski element = Titanij
| Simbol = Ti
| Atomski broj = 22
| Serija = Prelazni metali
| Grupa = 4
| Perioda = 4
| Blok = d
| Slika = 180px
| Boja serije = LightCoral
| Izgled = srebrenasti metal
| Zastupljenost = 0,41

Titanij nije čvrst kao neke vrste toplotno obrađenog čelika, nije magnetičan i vrlo slab je provodnik toplote i električne struje. Mašinska obrada titanija zahtijeva posebne mjere opreza, jer bi se materijal mogao oštetiti i izgrebati ako se ne koriste vrlo oštri alati i adekvatne mjere hlađenja. Kao i one napravljene od čelika, predmeti i strukture od titanija također imaju sličnu granicu zamora koja garantira dugovječnost u nekim aplikacijama. iako je Krollov proces donekle jeftiniji od Hunterovog procesa. Ako se u procesu pomiješaju prahovi oksida, proizvod je legura.

Uobičajene legure titanij dobijaju se redukcijom. Primjeri takvih legura su kuprotitanij (reducira se rutil uz dodatak bakra), ferougljični titanij (reducira se ilmenit sa koksom u električnoj peći) te manganotitanij (rutil sa manganom ili njegovim oksidima). sličnog Hunterovom procesu serijske proizvodnje. Toku gasa titanij-tetrahlorida se dodaje tok istopljenog metalnog natrija, proizvodi (so natrij-hlorid i čestice titanija) se filtriraju od viška natrija. Zatim se titanij odvaja od soli ispiranjem vodom. I natrij i hlor se mogu reciklirati u ovom procesu kako bi se preradilo više titanij-tetrahlorida.

Svo zavarivanje titanija se mora vršiti u inertnoj atmosferi argona ili helija da bi se on zaštitio od kontaminacije atmosferskim gasovima (kisikom, dušikom i vodikom). Ako dođe do kontaminacije dešava se niz pojava, poput krhkosti, čime se smanjuje integritet zavarenih površina i dovodi do mogućeg loma. Komercijalno čisti valjani proizvodi (limovi, ploče) se vrlo lahko proizvode, ali se pri njihovom dobijanju mora paziti da metal ima vrstu "pamćenja" te teži da se vrati u prvobitni oblik. Ovo je naročito uočljivo kod nekih vrlo čvrstih legura. Titanij se ne može lemiti prije nego što se obloži nekim metalom koji je lemljiv. Titanij se može mašinski obrađivati istim alatima koji se koriste za obradu nehrđajućeg čelika.

## Upotreba 
mini|250px|Lopatica kompresora načinjena od titanija
mini|200px|Ručni sat sa titanijskom narukvicom i kućištem
Legure titanija su veoma lahke i mehanički izdržljive, posebno na razvlačenje i zbog toga se koriste u avioindustriji, a također i za pravljenje bicikla i drugih sportskih sprava. Legure titanija imaju mnogo bolje osobine od legura aluminija, ali su od njih značno skuplje te su zbog toga manje zastupljene. U nehrđajućim čelicima, titanij onemogućava međukristalnu koroziju.

Legure na bazi titanija su sa oko 45€ po kilogramu znatno skuplje od superlegura. Zbog toga se one koriste samo u aplikacijama koje zahtjevaju najveće performanse:
; Primjena u brodogradnji i aplikacijama koje sadrže hlor:
* Dijelovi propelera broda, poput vratila
* Dijelovi postrojenja za desalinizaciju morske vode
* Dijelovi za isparavanje rastvora soli
* Anode za podmorske kablove za prenos visokih napona istosmjerne struje
* Aparati u hloro-hemijskim postrojenjima

; Proizvodi u oblasti sporta i vanjskih aktivnosti:
* Visokokvalitetni ramovi za bicikl, u vidu legura sa aluminijem i vanadijem
* Noževi i pribor za jelo za ronioce i druge upotrebe u morskoj vodi
* Klinovi za pričvršćivanje šatora (zbog visoke čvrstoće uz malehnu težinu)
* U golfu za glave palica

; Upotreba u obliku spojeva:
* Proizvodnja relativno mehkih vještačkih dragih kamenja
* Izrada aktivnog medija u titanij-safir laseru, za ultrakratke pulseve u intervalima oko femtosekunde
* Kao titanij tetrahlorid za proizvodnju staklenih ogledala i vještačke magle
* Izrada međumetalnih faza (Ni3Ti) u nekim niklovim legurama
[mini|Avion [Lockheed SR-71 je najvećim dijelom napravljen od titanija]]

; U medicini:
* Kao biomaterijal za implantate u medicinskoj tehnici i zubotehnici (zubni implantati), zbog svoje odlične otpornosti na koroziju u odnosu na ostale metale. Nije zabilježena imunološka reakcija odbacivanja (*alergija na titanijski implantat*). Također dosta su niži troškovi pravljenja zubnih kruna i zubnih mostova u odnosu na legure zlata.
* U hirurškoj ortopediji, koristi se kod metalnih nožnih proteza i proteza kukova i koljena.

; Elektronika:
* Godine 2002. Nokia je pustila na tržište mobilni telefon Nokia 8910, a godinu kasnije i model 8910i, čija kućišta su bila napravljena od titanija.
* U aprilu 2002., Apple Inc. je izbacio na tržište laptop „PowerBook G4 Titanium“, čiji je najveći dio kućišta bio napravljen od titanija. Laptop je imao ekran od 15,2 inča, bio je debljine jedan inč, a težak samo 2,4&nbsp;kg.

## Spojevi 
[thumb|lijevo|50px|Svrdlo obloženo TiN ([titanij-nitridom)]]
Oksidacijsko stanje +4 je dominantno u hemiji titanija, mada su poznati i spojevi oksidacijskog stanja +3. Obično titanij usvaja oktaedarsku koordinacijsku geometriju u svojim kompleksima, a tetraedarski TiCl4 je značajan izuzetak. Zbog tog visokog oksidacijskog stanja, spojevi titanija(IV) pokazuju visoki stepen kovalentnog vezivanja. Za razliku od većine drugih prelaznih metala, jednostavni vodeni Ti(IV)-kompleksi su nepoznati.

### Oksidi, sulfidi i alkoksidi 
Najvažniji oksid je TiO2, koji postoji u tri važna polimorfna oblika: anatas, brukit i rutil. Svi oni su bijele dijamagnetične supstance, mada neki mineralni uzorci mogu biti tamni (vidi rutil). Oni usvajaju polimerne strukture u kojima je atom titanija okružen sa drugih šest oksidnih liganada, povezanih na druge **Ti** centre.

Pod pojmom "titanati" obično se smatraju spojevi titanija(IV), a njihov predstavnik je barij-titanat (BaTiO3). Sa strukturom perovskita, ovaj materijal ima piezoelektrične osobine te se koristi kao pretvarač za pretvaranje zvuka u elektricitet i obrnuto. Mnogi minerali spadaju u titanate, npr. ilmenit (FeTiO3). Zvjezdasti safiri i rubini pokazuju svoj asterizam (odsjaj u obliku zvijezde) zbog prisustva nečistoća titanij-dioksida u njima. Poznati su raznovrsni reducirani oksidi titanija. Ti3O5, opisan kao vrsta Ti(IV)-Ti(III) spoja, jeste ružičasti poluprovodnik dobijen redukcijom TiO2 sa vodikom pri visokim temperaturama, a našao je industrijsku primjenu u slučajevima kada je potrebno da površina bude prekrivena parama titanij-dioksida. Ovaj spoj isparava u vidu čistog TiO, dok, za razliku od njega, TiO2 isparava u vidu mješavine oksida te se taloži u sloju koji ima varijabilan indeks prelamanja. Također je proučavan i spoj Ti2O3, sa strukturom korunda te TiO sa strukturom kamene soli, mada je ona često nestehiometrijska.

Alkoksidi titanija(IV), dobijeni reakcijom TiCl4 sa alkoholima, su bezbojne supstance koje prelaze u diokside njihovom reakcijom sa vodom. Oni su industrijski korisni za procese gdje se treba nanijeti sloj čvrstog TiO2 putem sol-gel procesa. Titanij-izopropoksid se koristi u sintezama hiralnih organskih spojeva pomoću asimetrične katalitičke epoksidacije.

Titanij gradi brojne vrste sulfida, međutim jedino za TiS2 postoji određeni naučni i ekonomski interes. On usvaja slojevitu strukturu a koristi se kao katoda u razvoju litijskih baterija. Pošto je ion Ti(IV) *tvrdi kation*, sulfidi titanija su nestabilni i obično hidroliziraju do oksida uz otpuštanje vodik-sulfida.

### Nitridi i karbidi 
[thumb|lijevo|100px|Titanijevi(III) spojevi su karakteristično ljubičasti, kao što to pokazuje ovaj vodeni rastvor [titanij-trihlorida.]]
Titanij-nitrid (TiN) ima ekvivalent tvrdoće uporediv sa safirom i karborundom (9,0 na Mohsovoj skali), te se često koristi za oblaganje alata za rezanje ili bušenje, poput svrdla. Zbog zlatnog odsjaja koristi se i u dekorativne svrhe, a kao izolatorski metal u proizvodnji poluprovodnika. Titanij-karbid, koji je također izuzetno tvrd, našao je primjenu u proizvodnji alata za sječenje i za oblaganje.

### Halidi 
Titanij-tetrahlorid (titanij(IV)-hlorid, TiCl4) je bezbojna isparljiva tekućina (iako su trgovački uzorci žućkasti), koja u prisustvu kisika iz zraka hidrolizira uz spektakularno otpuštanje bijelog dima. Pomoću Krollovog procesa TiCl4 se dobija tokom konverzije titanijevih ruda do titanij-dioksida koji se naprimjer koristi kao bijeli pigment. On se također vrlo široko koristi u organskoj hemiji kao Lewisova kiselina, naprimjer u procesu Mukaiyamine aldol kondenzacije. U van Arkelovom procesu, titanij-tetrajodid (TiI4) se generiše pri proizvodnji titanijevog metala izrazito visoke čistoće. Titanij(III) i titanij(II) također grade stabilne hloride. Značajan primjer je titanij(III)-hlorid (TiCl3), koji se koristi kao katalizator u proizvodnji poliolefina (vidi Ziegle-Nattin katalizator) te kao redukciono sredstvo u organskoj hemiji.

### Organometalni kompleksi 
Zbog svoje važne uloge kao polimerizacijski katalizatori, spojevi titanija sa Ti-C vezama su vrlo detaljno proučavani. Među najčešćim organotitanijskim kompleksima je titanocen-dihlorid ((C5H5)2TiCl2). Slični spojevi su i Tebbeov i Petasisov reagens. Titanij gradi i karbonilne komplekse kao što je naprimjer titanocen-dikarbonil (C5H5)2Ti(CO)2.

## Biološki značaj 
Neke vrste gljivica poput *Marasmius oreades* i *Hypholoma capnoides* mogu biološki konvertirati titanij u zemljištima gdje se on nalazi kao zagađivač.

Titanij nije otrovan čak i u većim količinama, te ne igra nikakvu biološku ulogu unutar čovjekovog organizma. Procjenjuje se da čovjek svaki dan prosječno unese u organizam oko 0,7&nbsp;mg titanija, od čega većina prođe kroz tijelo bez apsorbovanja u tkiva. Međutim, ponekad se može bioakumulirati u tkiva koja sadrže silicij-dioksid. Jedna studija navodi da postoji moguća povezanost između titanija i sindroma "žutih noktiju". Nepoznati mehanizam u biljkama može iskorištavati titanij za simuliranje proizovdnje ugljikohidrata i potpomoći njen rast. Ovo može objasniti zašto većina biljaka sadrže oko 1 ppm titanija, dok neke od njih koje se koriste u ishrani imaju do 2 ppm. Kopriva i preslica mogu sadržavati i do 80 ppm titanija. U vidu praha ili u obliku metalnih opiljaka, titanij može predstavljati značajnu opasnost od požara, a pri zagrijavanju u prisustvu zraka, i opasnost od eksplozije. Voda i ugljik-dioksid nisu pogodni za gašenje vatre uzrokovane titanijom, nego se moraju koristiti suha praškasta sredstva D klase.

## Reference 
## Literatura 
* 
* 
* 
* 
*  William Gregor (1791) "Beobachtungen und Versuche über den Menakanit, einen in Cornwall gefundenen magnetischen Sand" (Posmatranja i pokusi u vezi menakita (tj. ilmenita) pronađenog u magnetičnom pijesku iz Cornwalla), *Chemische Annalen* ... , **1**, str. 40-54, 103-119.
*  William Gregor (1791) "Sur le menakanite, espèce de sable attirable par l'aimant, trouvé dans la province de Cornouilles" (O mekanitu, vrsti magnetičnog pijeska, pronađenog u okrugu Cornwall), *Observations et Mémoires sur la Physique*, **39** :  72-78, 152-160.

## Vanjski linkovi 
* Titanij – proizvodnja i upotreba  Univerzitet Bayreuth (19. februar 2010)
* Periodni sistem za školsku upotrebu
* Kristalni titanij 


Kategorija:Hemijski elementi
Kategorija:Prijelazni metali
Kategorija:Minerali samorodnih elemenata
Kategorija:Aeronautički materijali
Kategorija:Biomaterijali
Kategorija:Pirotehnička goriva