Titanio

O **titanio** é un elemento químico de símbolo **Ti** e número atómico 22 que se sitúa no grupo 4 da táboa periódica dos elementos. É un metal de transición de cor gris, baixa densidade e gran dureza. É moi resistente á corrosión por auga do mar, auga rexia e cloro. Outros compostos habituais inclúen o tetracloruro de titanio (TiCl4), un compoñente catalizador, e o tricloruro de titanio (TiCl3), empregado coma catalizador na produción de polipropileno. Cando non se atopa nunha aliaxe, o titanio é igual de forte que algúns aceiros, pero presentando unha menor densidade que estes. Ten dúas formas alotrópicas e cinco isótopos naturais que van dende 46Ti ata 50Ti, sendo 48Ti o máis abundante deles.

## Características 
### Propiedades físicas 
O titanio é o elemento metálico que posúe a maior proporción de dureza-densidade. de cor branca metálica. Porén, o titanio perde resistencia cando se quenta a temperaturas superiores aos 430&nbsp;°C (703&nbsp;K). O titanio non é tan duro coma algunhas graduacións de aceiro tratado, e o seu traballo a máquina require certas precaucións, xa que pode presentar unións defectuosas de non empregarse os métodos correctos para arrefrialo. Ao igual que as feitas de aceiro, as estruturas de titanio teñen un límite de fatiga que garante a lonxevidade das súas aplicacións.

### Propiedades químicas 
[miniatura|esquerda|[Diagrama de Pourbaix para o titanio.]]
Ao igual que o aluminio e o magnesio, o titanio e as súas aliaxes oxídanse cando están expostos ao aire. O titanio reacciona co osíxeno a temperaturas de 1200&nbsp;°C (1470&nbsp;K) no aire e 610&nbsp;°C (883&nbsp;K) en osíxeno puro, formando dióxido de titanio. O titanio é termodinamicamente moi reactivo, como indica o feito de que o metal comeza a arder antes de acadar o punto de fusión, e a propia fusión só é posible nunha atmosfera inerte ou no baleiro. Combínase co cloro a unha temperatura de 550&nbsp;°C (823&nbsp;K),

### Abundancia 
O titanio sempre ocorre naturalmente unido a outros elementos. É o noveno elemento e sétimo metal máis abundante na codia terrestre, supoñendo un 0,63% da súa masa. De todos estes minerais, só o rútilo e a ilmenita presentan importancia económica, malia ser difíciles de atopar en altas concentracións. Mentres no 2011 extraéronse uns 6 millóns de toneladas de rútilo e uns 0,7 millóns de toneladas de ilmenita en todo o mundo,

Este metal tamén se detectou en meteoritos, no Sol e en estrelas de tipo M, As rochas traídas dende a Lúa na misión Apolo 17 están compostas dun 12,1% de TiO2. mais tamén son comúns os compostos no estado +3. O titanio adopta habitualmente unha xeometría de coordinación octaédrica nos seus compostos, coa notable excepción tetraédrica do TiCl4. Os compostos de titanio(IV) presentan un alto grao de unión covalente por mor do seu alto estado de oxidación.

### Óxidos, sulfuros e alcóxidos 
O óxido máis importante do titanio é o dióxido de titanio TiO2, que existe principalmente na anatasa, a brookita e o rútilo, todos eles sólidos diamagnéticos brancos.

O termo titanato adoita empregarse para facer referencia aos compostos do titanio(IV), coma por exemplo o titanato de bario (BaTiO3). Cunha estrutura coma a da perovskita, este material posúe propiedades piezoeléctricas e emprégase coma transdutor na interconversión de son e electricidade. empregado industrialmente cando se require cubrir superficies con vapor de dióxido de titanio, xa que se evapora coma TiO puro mentres que TiO2 se evapora como unha mestura de óxidos e outros depósitos que teñen un índice de refracción variable. Outros óxidos habituais son o óxido de titanio(III) Ti2O3 e o óxido de titanio(II) TiO.

Os alcóxidos de titanio(IV), preparados mediante reacción de TiCl4 con alcoholes, son compostos incoloros que se converten no dióxido ao reaccionar con auga. Son de utilidade industrial para depositar TiO2 sólido mediante o proceso sol-gel. O isopropóxido de titanio emprégase na síntese de compostos orgánicos por medio da epoxidación de Sharpless.

### Nitruros e carburos 
O nitruro de titanio (TiN) ten unha dureza equivalente ao zafiro e o carburo de silicio (9,0 na escala de Mohs), e emprégase habitualmente coma cuberta de ferramentas industriais de corte. Tamén se emprega coma recubrimento decorativo de cor dourada e coma metal de barreira na fabricación de semicondutores. O carburo de titanio tamén posúe unha gran dureza e emprégase así mesmo en ferramentas de corte.

### Haluros 
[miniatura|dereita|120px|Solución acuosa de [tricloruro de titanio.]]
O tetracloruro de titanio TiCl4 é un líquido volátil que no aire provoca unha hidrólise emitindo un fume branco. O TiCl4 prodúcese por medio do método de Kroll durante a conversión de minerais de titanio a dióxido de titanio. O seu uso é estendido na química orgánica coma ácido Lewis. O tetraioduro de titanio TiI4 xérase durante o proceso van Arkel para a produción de metal de titanio de alta pureza.

O titanio(III) e o titanio(II) tamén forman cloruros estables. Un exemplo notable é o tricloruro de titanio TiCl3, usado coma catalizador na produción de poliolefinas e coma axente redutor na química orgánica.

### Compostos organometálicos 
Os compostos de titanio cumpren un papel catalizador importante na polimerización, polo que os compostos con ligazóns Ti-C foron estudados de forma intensiva. Os compostos deste tipo máis comúns son o dicloruro de titanoceno ((C5H5)2TiCl2), o reactivo de Tebbe (C5H5)2TiCH2ClAl(CH3)2 e o reactivo de Petasis (Cp2Ti(CH3)2). O titanio forma tamén compostos carbonilos, coma por exemplo o dicarbonilo de titanoceno (C5H5)2Ti(CO)2.

## Historia 
[miniatura|[Martin Heinrich Klaproth nomeou así o titanio polos titáns da mitoloxía grega.]]
O titanio foi descuberto dentro dun mineral en Cornualla, Gran Bretaña en 1791 polo clérigo e xeólogo afeccionado William Gregor, que por aquel entón era o pastor da parroquia de Creed. Coma este óxido sen identificar contiña un metal que non cumpría as propiedades de ningún dos elementos coñecidos, informou do seu descubrimento á *Royal Geological Society of Cornwall* e a revista científica alemá ''Crell's Annalen*, dándolle o nome de *manacanita*.

Sobre o mesmo tempo, Franz-Joseph Müller von Reichenstein produciu unha substancia semellante que tampouco foi capaz de identificar. Klaproth atopou que o mineral contiña un novo elemento e deulle o nome de *titanio* polos titáns da mitoloxía grega.

Os procesos coñecidos para a extracción do titanio dende os diversos minerais que o conteñen resultan complicados e custosos. Non é posible reducir o mineral da forma habitual, quentándoo na presenza de carbono, xa que iso produce carburo de titanio. proceso coñecido coma o método de Hunter. Oito anos despois refinou este proceso empregando magnesio e sodio, no que sería coñecido coma o método de Kroll.

Nas décadas de 1950 e 1960 a Unión Soviética foi pioneira no uso de titanio en aplicacións militares e submarinas, como parte de programas relacionados coa guerra fría. Tamén a comezos da década de 1950 comezouse a empregar o titanio de forma extensiva na aviación militar, particularmente en cazas de gran rendemento coma o F-100 Super Sabre, o Lockheed A-12 e o SR-71. Recoñecendo a importancia estratéxica do titanio, o Departamento de Defensa dos Estados Unidos comezou tamén a apoiar os primeiros esforzos para a súa comercialización.

Durante toda guerra fría o titanio foi considerado un material estratéxico polo goberno dos Estados Unidos, que mantivo grandes reservas deste metal que foron finalmente esgotadas na década dos 2000. Segundo datos de 2006, o maior produtor do mundo era a compañía rusa VSMPO-Avisma, que posuía un 29% do mercado mundial deste material. Nese mesmo ano, a axencia estadounidense DARPA premiou con 5,7 millóns de dólares a un consorcio de dúas empresas para desenvolver un proceso de fabricación de po de metal de titanio, co propósito de empregalo na creación de obxectos lixeiros e resistentes para as industrias aeroespacial, de transporte e químicas. A data de 2015 a esponxa de metal de titanio estaba a ser producida en sete países: a República Popular da China, o Xapón, Rusia, Kazakhstán, os Estados Unidos, Ucraína e a India.

## Produción 
miniatura|Concentrado de mineral de titanio.
A produción de metal de titanio ten lugar en catro pasos principais: redución do mineral de titanio nunha forma porosa de esponxa, derretido da esponxa, fabricación primaria onde se converte en produtos de propósito xeral coma barras e chapas, e finalmente a fabricación secundaria das formas finais a partir dos produtos primarios.

Ao non ser posible a súa produción mediante a redución do seu dióxido, o metal de titanio obtense por medio da redución do tetracloruro de titanio TiCl4 con metal de magnesio no que se coñece coma método de Kroll. A complexidade deste proceso de produción explica o alto valor de mercado do titanio, malia ser un proceso máis barato que o método de Hunter. emprega o po de dióxido de titanio coma materia prima para a fabricación do metal de titanio. Este proceso ten menos pasos que o método de Kroll, require menos tempo e permite a produción de aliaxes ao empregar determinadas mesturas de pos de óxido.

As aliaxes máis comúns do titanio obtéñense por medio de redución, coma por exemplo nos casos do cuprotitanio (redución de rútilo con cobre engadido), do titanio ferrocarbonado (ilmenita reducida con coque nunha caldeira eléctrica) e do manganotitanio (rútilo con manganeso ou óxidos de manganeso):
:Titanio ferrocarbonado: 2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO (900&nbsp;°C / 1170&nbsp;K)
:Manganotitanio: TiCl4 + 2 Mg → 2 MgCl2 + Ti (1100&nbsp;°C / 1370&nbsp;K)

miniatura|esquerda|Produtos básicos do titanio.
Existen ao redor de 50 graduacións designadas de titanio e das súas aliaxes, aínda que só menos da metade destas teñen unha dispoñibilidade comercial inmediata. A *American Society for Testing and Materials* (ASTM) recoñece 31 graos do titanio e aliaxes, dos que os graos 1 a 4 son comercialmente puros. Estes catro graos diferéncianse entre eles pola variación na súa tensión de rotura en función do contido en osíxeno, sendo o grao 1 (0,18% de osíxeno) o máis dúctil e o grao 4 (0,40% de osíxeno) o menos dúctil.

As graduacións cubertas pola ASTM e outras aliaxes adicionais prodúcense para cumprir as especificacións aeroespaciais e militares SAE-AMS e MIL-T, estándares ISO e especificacións particulares dalgúns países, así coma especificacións propietarias para aplicacións aeroespaciais, militares, médicas e industriais.

O po de titanio manufactúrase empregando un proceso de produción en cadea coñecido coma o proceso Armstrong, semellante ao proceso en lotes empregado no método de Hunter. Neste proceso Amstrong, un fluxo de gas de tetracloruro de titanio engádese a un fluxo de metal de sodio derretido. Os cloruro de sodio e partículas de titanio resultantes extráense filtrando a cantidade extra de sodio. Posteriormente o titanio sepárase do cloruro de sodio mediante un lavado con auga. Os subprodutos de sodio e cloruro recíclanse para reutilizarse neste proceso e na produción do tetracloruro de titanio inicial.

No ámbito da construción e fabricación, tódalas soldaduras de titanio deben facerse baixo atmosferas inertes de argon ou helio para evitar a contaminación con gases atmosféricos coma o osíxeno, o nitróxeno ou o hidróxeno. De non ser así, a contaminación pode causar unha variedade de condicións non desexadas, coma a perda de ductilidade, que á súa vez poden levar a unha redución da integridade da soldadura e fallos nas unións. O titanio non pode soldarse sen chaparse primeiro nun metal que presente unha facilidade de soldadura, e pode ser traballado a máquina co mesmo tipo de equipamentos e procesos que o aceiro inoxidable. Tamén se emprega no cemento, en xemas, para conseguir opacidade no papel, e para mellorar a dureza en canas de pescar de grafito e en paus de golf. e a capacidade de soportar temperaturas moderadamente altas sen deformarse, as aliaxes de titanio son empregadas habitualmente en aeronaves, armadura de vehículos, barcos, naves espaciais e mísiles. Nas aplicacións para motores, o titanio emprégase en rotores, compresores e compoñentes de sistemas hidráulicos. As aliaxes de titanio 6AL-4V compoñen case o 50% de tódolos tipos de aliaxes empregadas nas aplicacións aeronáuticas.

Grazas a súa alta resistencia a corrosión por auga do mar, o titanio emprégase na fabricación de árbores de transmisión e cabos, en intercambiadores de calor das plantas desalinizadoras, e para a forxa de titanio en tubos de baleiro.

### Aplicacións industriais 
[miniatura|Titanio de alta pureza (99,999%) con [cristalitas visibles.]]

As tubaxes soldadas e certos equipamentos de titanio, coma intercambiadores de calor, tanques, recipientes de procesado e válvulas, empréganse nas industrias químicas e petroquímicas principalmente debido a súa resistencia á corrosión. Certas aliaxes específicas empréganse en aplicacións de perforación e hidrometalúrxicas pola súa dureza, resistencia a corrosión ou unha combinación dos dous factores. A industria papeleira usa o titanio en equipos de procesado expostos a medios corrosivos coma por exemplo os gases de cloro. Outras aplicacións industriais do titanio inclúen a soldadura ultrasónica, a soldadura por onda e a pulverización catódica.
O tetracloruro de titanio TiCl4 é un intermediario importante na obtención de dióxido de titanio TiO2, emprégase na catálise Ziegler–Natta, e tamén se usa na fabricación de vidro iridescente e cortinas de fume. Este metal é polo xeral demasiado caro como para ser comercialmente lucrativo no mercado xeral, agás en produtos de alta gama. Algúns modelos de Chevrolet Corvette incluíron tubos de escape feitos con titanio, e o motor supercargado dos Corvette Z06 usa válvulas de entrada de titanio sólido e lixeiro, para acadar unha maior resistencia á calor.

O titanio emprégase tamén en moitos aparellos deportivos, coma por exemplo raquetas de tenis, paus de golf, mangos dos paus de lacrosse, reixas para cascos de crícket, hóckey, lacrosse e fútbol americano, e marcos e compoñentes de bicicletas. As aliaxes de titanio poden utilizarse tamén nos marcos de lentes, aumentando o seu custo pero conseguindo unha redución de peso e evitando posibles alerxias na pel. Moitos equipos de acampada están feitos de titanio, incluíndo utensilios de cociña, lanternas e espeques, que resultan máis caros que os utensilios tradicionais de aceiro e aluminio pero ofrecen un menor peso sen perda de dureza e resistencia. O titanio tamén se usa na fabricación de ferraduras que resultan máis lixeiras e duradeiras que as de aceiro.
[miniatura|esquerda|Detalle da cuberta de titanio do [Museo Guggenheim Bilbao.]]
Debido ao avance nas técnicas de fabricación de metais e o menor peso en comparación con metais máis tradicionais, o uso do titanio na fabricación de armas de fogo é cada vez máis estendido. Por estes mesmos motivos utilízase tamén na fabricación das carcasas de determinados modelos de ordenadores portátiles.

En ocasións tamén se ten usado o titanio en aplicacións arquitectónicas. O memorial de 40m de altura na honra de Iuri Gagarin en Moscova está feito de titanio debido á cor deste metal e á súa asociación coa industria aeroespacial. O Museo Guggenheim de Bilbao e a Cerritos Millennium Library en Cerritos (California), foron os primeiros edificios en Europa e Norteamérica respectivamente en construírse cunha cuberta de paneis de titanio. Outras construcións con cubertas de titanio inclúen o edificio Frederic C. Hamilton en Denver, Colorado e o Monumento aos Conquistadores do Espazo de 107 m de altura en Moscova.

### Xoiería 
dereita|miniatura|150px|Reloxo con cuberta de titanio.
É habitual o uso do titanio nos deseños de xoiería, grazas a súa durabilidade e propiedades inertes que fan deste metal unha boa elección para evitar posibles alerxias e resistir a auga.

A durabilidade, lixeireza e resistencia deste material faino moi útil na produción de cubertas para reloxos, Debido a súa inercia e capacidade de adquirir varias cores o titanio é un metal habitual nos *piercings* corporais. As diferentes cores destes obtéñense por medio de anodización, variando o grosor da capa exterior de óxido.

O seu uso en moedas de curso non legal e medallas conmemorativas é algo menos habitual. Coma exemplos, en 1999 Xibraltar fixo pública a primeira moeda de titanio, en celebración do novo milenio, e o equipo de rugby australiano Gold Coast Titans premia cunha medalla de titanio puro ao seu xogador do ano.

### Aplicacións médicas 
O titanio ten múltiples aplicacións médicas grazas a súa biocompatibilidade, incluíndo ferramentas cirúrxicas e implantes médicos. Para estes propósitos o titanio adoita empregarse en aliaxes con entre un 4% e 6% de aluminio e un 4% de vanadio.

Grazas a esta habilidade inherente para integrarse cós ósos, resulta moi útil nos implantes dentais e ortopédicos, que poden chegar a ter unha vida útil de ata 30 anos.

Ao ser un metal non ferromagnético os pacientes con implantes de titanio poden ser examinados con seguridade mediante imaxes por resonancia magnética. A preparación do titanio para o seu uso coma implantes corporais require que se trate baixo un arco de plasma a alta temperatura para eliminar os átomos superficiais, expoñendo os átomos subxacentes de titanio no proceso. Pode tamén empregarse coma escudo antigoteo sobre outros tipos de contedores para axudar na contención dos residuos gardados neles.

## Precaucións 
[miniatura|A *[Estruga maior|Urtica dioica* pode conter ata 80 partes por millón de titanio.]]
O titanio non é tóxico aínda en grandes doses e non xoga ningún rol biolóxico natural no corpo humano. e un estudo de 2011 indicou unha posible conexión entre o titanio e a síndrome da unlla amarela. Tamén hai indicios da existencia dun mecanismo descoñecido nalgunhas plantas que usarían o titanio para estimular a produción de carbohidratos e axudarlles a medrar, o que explicaría porqué moitas plantes conteñen entre 1 e 2 partes por millón de titanio, chegando ata as 80 partes por millón nos xéneros *Equisetum* e *Urtica*.

En forma de po ou labras o metal de titanio presenta un risco significante de incendio, e ao quentarse no aire tamén existe un risco de explosión. Os métodos de extinción de lume baseados en auga e dióxido de carbono non son efectivos co titanio ardendo, polo que se require o uso de extintores de clase D para tratar con incendios causados por este metal. O titanio tamén pode chegar a arder cando se pon en contacto unha superficie súa que aínda non acadou o estado de oxidación con osíxeno líquido.

## Notas 
:*Todas as referencias en inglés agás cando se indique o contrario''

## Véxase tamén 
### Bibliografía 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

### Ligazóns externas 
* 
* 
* 
*