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.
Foi descuberto en Cornualla, Gran Bretaña, por William Gregor en 1791 e Martin Heinrich Klaproth nomeouno así polos titáns da mitoloxía grega. Este elemento dáse en diversos depósitos de minerais, principalmente de rútilo e ilmenita, que se distribúen amplamente pola codia terrestre e a litosfera, ademais de formar parte de moitas formas de vida, rochas, corpos de auga e solos. A extracción deste metal dende o mineral realízase por medio do método de Kroll ou polo método de Hunter. O composto máis común é o dióxido de titanio, habitual na fotocatálise e usado na manufactura de pigmentos de cor branca. 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.
O titanio pode formar aliaxes co ferro, o aluminio, o vanadio e o molibdeno entre outros elementos, producindo aliaxes lixeiras e resistentes para aplicacións aeroespaciais (motores de reacción, mísiles e naves espaciais), aplicacións militares, aplicacións industriais (produtos químicos e petroquímicos, plantas de desalinización), na automoción, para próteses médicas e implantes ortopédicos, instrumentos e implantes dentais, aparellos deportivos, xoiería ou teléfonos móbiles entre outras aplicacións.
As dúas propiedades máis útiles deste metal son a resistencia á corrosión e a maior proporción de dureza-densidade de tódolos elementos metálicos. 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. É un metal forte, cunha baixa densidade e alta ductilidade (especialmente en ambientes libres de osíxeno), de cor branca metálica. O seu punto de fusión é relativamente alto, por riba dos 1650 °C (1920 K), o que fai que sexa útil como metal refractario. É paramagnético e presenta baixa condutividade eléctrica e térmica.
As aliaxes comerciais de titanio, cunha pureza do 99, 2%, teñen unha tensión de rotura duns 434 MPa (63. 000 psi), equivalente á das aliaxes comúns de aceiro pero cunha menor densidade que estas. O titanio ten unha densidade un 60% maior que o aluminio, pero é o dobre de forte que a aliaxe de aluminio máis común 6061-T6. Algunhas aliaxes de titanio acadan unha tensión de rotura por riba dos 1400 MPa (200. 000 psi). Porén, o titanio perde resistencia cando se quenta a temperaturas superiores aos 430 °C (703 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.
É un metal alotrópico dimórfico. A súa estrutura cristalina en estado alfa ten forma hexagonal e tórnase nunha de forma cúbica centrada no corpo ao pasar ao estado beta, a unha temperatura de 882 °C (1155 K). A calor específica da súa forma alfa increméntase drasticamente ao quentarse ata a temperatura de transición para despois baixar e manterse relativamente constante na forma beta, sen afectarlle a temperatura. Ao igual que para o circonio e o hafnio, existe unha fase adicional omega, termodinamicamente estable a altas presións pero metastable a presión ambiente, que adoita ser hexagonal ou trigonal.
Propiedades químicas
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 °C (1470 K) no aire e 610 °C (883 K) en osíxeno puro, formando dióxido de titanio. Porén, as reaccións de oxidación en contacto co aire e auga son lentas, debido a pasivación que forma unha capa de óxido que protexe o resto do metal perante a propia oxidación. Esta capa protectora só ten entre 1 e 2 nm de anchura cando se forma inicialmente, medrando lentamente ata acadar os 25 nm nun período de catro anos.
O titanio presenta unha gran resistencia á corrosión, comparable á do platino, capaz de resistir o ataque de ácidos como o sulfúrico e outros ácidos hidroclorídricos, así coma solucións de cloro e a maioría de ácidos orgánicos. Porén, os ataques de ácidos concentrados si producen unha maior corrosión. 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 °C (823 K), reacciona co resto de halóxenos e absorbe hidróxeno.
É un dos poucos elementos que arde en gas puro de nitróxeno, reaccionando a unha temperatura de 800 °C (1070 K) para formar nitruro de titanio, o que causa unha perda de ductilidade no material.
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. Está presente na maioría de rochas ígneas e sedimentarias, así coma en diversas formas de vida e corpos de auga naturais. Dos 801 tipos de rochas ígneas analizadas nun estudo da United States Geological Survey, 784 contiñan titanio, e a súa proporción no solo resultou ser de entre 0, 5 e 1, 5%.
A súa ocorrencia dáse principalmente nos minerais anatasa, brookita, ilmenita, perovskita, rútilo e titanita. 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, no 2011, foron 8, 9 de rútilo e 0, 6 de ilmenita. No ano 2011, produciuse un total dunhas 186000 toneladas de escoura de metal de titanio, na súa maioría na China (60000 t), o Xapón (56000 t), Rusia (40000 t), os Estados Unidos (32000 t) e Kazakhstán (20700 t). En canto ás reservas totais de titanio na Terra que se estimaban no 2011 por riba dos 600 millóns de toneladas, en 2021, só as reservas de ilmenita se contabilizaban en 650 millóns de toneladas e as de rutilo noutros 49 millóns. Os depósitos máis significativos de ilmenita atópanse en Australia, Canadá, China, India, Mozambique, Nova Zelandia, Noruega, Ucraína e Suráfrica.
A concentración molar de titanio nos océanos é aproximadamente de 4 picomoles. A unha temperatura de 100 °C (373 K) a concentración na auga estímase en menos de 10−7 M en pH 7. Non hai evidencias que indiquen cal é o papel biolóxico do titanio, malia que algúns organismos particulares si presentan acumulacións do mesmo en altas concentracións.
Este metal tamén se detectou en meteoritos, no Sol e en estrelas de tipo M, o tipo máis frío de estrelas cunha temperatura na superficie duns 3200 °C (3470 K). As rochas traídas dende a Lúa na misión Apolo 17 están compostas dun 12, 1% de TiO2.
Isótopos
Atópanse 5 isótopos estables na natureza: 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti e 50Ti, sendo 48Ti o máis abundante deles cun 73, 8% de abundancia natural. Caracterizáronse once radioisótopos, sendo os máis estables 44Ti cun período de semidesintegración de 63 anos, 45Ti cun período de 184, 8 minutos, 51Ti cun período de 5, 76 minutos e 52Ti cun período de 1, 7 minutos. Para o resto, as súas vidas medias son de menos de 33 segundos, e a maioría de menos de medio segundo.
Os isótopos de titanio teñen pesos atómicos que van dende 39, 99 Da (40Ti) ata 57, 966 Da (58Ti). O principal método de desintegración antes do isótopo estable máis abundante 48Ti é a captura electrónica, mentres que logo deste é a desintegración beta. Os produtos desta desintegración antes do 48Ti son isótopos do elemento 21 (escandio), e os posteriores son isótopos do elemento 23 (vanadio). O titanio tórnase radioactivo cando é bombardeado con deuterio, emitindo principalmente positróns e raios gamma. Compostos
O estado de oxidación +4 domina a química do titanio, 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. Nestes compostos adóptanse unhas estruturas poliméricas na que o Ti arrodéase de seis ligandos de óxido que se unen con outros centros de Ti.
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. Os zafiros de estrela e os rubís obteñen o seu asterismo pola presenza de impurezas do dióxido de titanio.
Coñécense diversos óxidos reducidos do titanio. Ti3O5, descrito coma Ti(IV)-Ti(III), é un semicondutor de cor púrpura producido por redución de TiO2 con hidróxeno a altas temperaturas, 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
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
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. Recoñeceu a presenza dun novo elemento na ilmenita ao atopar unha area negra nun regato na parroquia de Manaccan e observou que a area era atraída por un imán. A súa análise da area determinou a presenza de dous óxidos de metais: óxido de ferro (o que provocaba a atracción magnética) e unha proporción dun 45, 25% doutro óxido metálico branco que non foi capaz de identificar. 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. O óxido foi descuberto de novo de forma independente no 1795 polo químico prusiano Martin Heinrich Klaproth nun mineral de rútilo na vila húngara de Boinik, na actual Eslovaquia. Klaproth atopou que o mineral contiña un novo elemento e deulle o nome de titanio polos titáns da mitoloxía grega. Tras saber do descubrimento previo de Gregor, obtivo unha mostra de manacanita e confirmou que esta contiña titanio.
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. O titanio metálico puro (99, 9%) foi obtido por primeira vez por Matthew A. Hunter no Rensselaer Polytechnic Institute ao quentar TiCl4 con sodio a unha temperatura de entre 700 e 800 °C baixo unha gran presión, proceso coñecido coma o método de Hunter. O metal de titanio non foi empregado fora dos laboratorios ata 1932 cando William Justin Kroll probou que podía producirse mediante a redución de tetracloruro de titanio (TiCl4) con calcio. Oito anos despois refinou este proceso empregando magnesio e sodio, no que sería coñecido coma o método de Kroll. Malia que as investigacións continuaron posteriormente de cara a procesos de obtención máis eficientes e baratos, o método de Kroll segue a ser empregado na produción comercial deste metal. O titanio de gran pureza obtívose tamén en pequenas cantidades cando Anton Eduard van Arkel e Jan Hendrik de Boer desenvolveron en 1925 o que sería chamado método van Arkel–de Boer, que facía reaccionar diversos metais con iodo para descompoñer os ioduros resultantes en filamentos de metal puro.
Nas décadas de 1950 e 1960 a Unión Soviética foi pioneira no uso de titanio en aplicacións militares e submarinas, coma por exemplo nos submarinos clase Alfa e K-278 Komsomolets, 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
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. Para producir o TiCl4 requirido polo método de Kroll faise unha redución carbonotérmica en presenza de cloro. Neste proceso, o gas de cloro atravesa unha mestura quente de rútilo ou ilmenita en presenza de carbono. Tras unha purificación extensiva por destilación fraccional, o TiCl4 redúcese con magnesio derretido a 800 °C (1070 K) nunha atmosfera de argon. O metal de titanio así obtido pode purificarse posteriormente seguindo o método de van Arkel–de Boer, que implica unha descomposición termal de tetraioduro de titanio.
O proceso máis recente de produción, denominado proceso FFC Cambridge, 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 °C / 1170 K)
Manganotitanio: TiCl4 + 2 Mg → 2 MgCl2 + Ti (1100 °C / 1370 K) 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. Os restantes graos son aliaxes, cada unha delas deseñada para un propósito específico, ben sexa pola súa ductilidade, resistencia, dureza, resistencia eléctrica, resistencia á deformación, resistencia á corrosión ou unha combinación destes factores.
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.
Os produtos comerciais planos, coma pranchas e láminas, poden formarse con facilidade, mais o procesado destas formas debe ter en consideración que o material posúe unha "memoria" e tende a retornar a súa forma orixinal, feito que ocorre especialmente en certas aliaxes de gran dureza. 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. Aplicacións
O titanio empregase nas aliaxes de aceiro para reducir a cristalita e coma desoxidante, e nas de aceiro inoxidable para reducir o seu contido de carbono. Son frecuentes tamén as aliaxes con aluminio, vanadio, cobre, ferro, manganeso, molibdeno e outros metais.
Pigmentos e aditivos
Ao redor do 95% do mineral de titanio extraído da Terra destínase para o seu refinamento coma dióxido de titanio (TiO2), usado coma pigmento branco permanente en pinturas, dentífricos e plásticos. 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.
O po de TiO2 é quimicamente inerte, resiste a deterioración por luz solar e é moi opaco. Isto permite darlle unha cor branca brillante aos químicos marróns ou grises que forman a maioría dos plásticos domésticos. A pintura feita con dióxido de titanio presenta unha boa resistencia ás temperaturas extremas, e soporta os ambientes mariños. O dióxido de titanio puro ten un índice de refracción moi alto e unha dispersión óptica maior có diamante. Ademais de ser un importante pigmento, tamén adoita empregarse en protectores solares.
Aplicacións aeroespaciais e náuticas
Grazas a súa alta proporción de tensión de rotura por densidade, alta resistencia á corrosión, resistencia á fatiga e as fendeduras 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. Para estas aplicacións empréganse aliaxes de titanio con aluminio, circonio, níquel e vanadio entre outros elementos. Case dous terzos de todo o metal de titanio producido empregase en motores e estruturas de aeronaves, mais tamén se emprega noutros compoñentes diversos coma partes estruturais críticas, trens de aterraxe, condutos de escape e sistemas hidráulicos. O avión SR-71 Blackbird foi unha das primeiras aeronaves en facer un uso extensivo do titanio como parte da súa estrutura, dando paso ao uso deste material nas aeronaves modernas. As estimacións indican que se empregan unhas 59t nos Boeing 777, 45t nos Boeing 747, 18t nos Boeing 737, 32t nos Airbus A340, 18t nos Airbus A330 e 12t nos Airbus A320. O Airbus A380 emprega ata unhas 77t, incluíndo unhas 11t nos seus motores. 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, en refrixeradores de auga mariña en aquariums, sedelas e anzois e nos coitelos dos mergulladores. Tamén se emprega para fabricar carcasas e outros compoñentes de aparellos de vixilancia e observación mariña de uso científico e militar. A antiga Unión Soviética desenvolveu técnicas de construción de submarinos con cascos feitos de aliaxe de titanio, e para a forxa de titanio en tubos de baleiro.
Aplicacións industriais
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.
Aplicacións de consumo e arquitectónicas
O metal de titanio utilízase en diversas aplicacións na automoción, particularmente no automobilismo e no motociclismo, onde a redución de peso mantendo a resistencia e rixidez é un factor crítico. 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. 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
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. Pode empregarse en forma de aliaxe con ouro comercializado coma ouro de 24 quilates, xa que o 1% de Ti na aliaxe non é suficiente para que se rebaixe esta cualificación. As pezas feitas con esta aliaxe adquiren unha dureza equivalente as de 14 quilates, aumentando así a súa durabilidade.
A durabilidade, lixeireza e resistencia deste material faino moi útil na produción de cubertas para reloxos, e algúns artistas teñen traballado có titanio na produción de esculturas, obxectos decorativos e mobles. 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. Estes implantes benefícianse da baixa constante elástica que posúe o titanio para asemellarse o máximo posible á dos ósos. Isto consegue que as cargas de peso se repartan de forma máis equitativa entre os ósos e o implante, conseguindo unha menor incidencia de degradación nos ósos e reducindo a posibilidade de complicacións médicas relacionadas co propio implante. Porén, a rixidez das aliaxes de titanio é o dobre ca do óso, polo que os ósos adxacentes reciben unha menor carga e si poden sufrir deterioración.
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.
Almacenaxe de residuos nucleares
A resistencia á corrosión do titanio fai que os contedores deste material fosen investigados para o seu uso na almacenaxe a longo prazo de residuos nucleares, determinando que é posible fabricar contedores que poden durar ata 100000 anos sempre que o proceso cumpra unha serie de condicións de fabricación determinadas para reducir os posibles defectos. Pode tamén empregarse coma escudo antigoteo sobre outros tipos de contedores para axudar na contención dos residuos gardados neles. Precaucións
O titanio non é tóxico aínda en grandes doses e non xoga ningún rol biolóxico natural no corpo humano. Estímase que os humanos inxiren unha cantidade de 0, 8 miligramos de titanio cada día, aínda que na súa maioría é expulsado posteriormente sen que o corpo o absorba. Porén, o titanio si ten tendencia a acumularse bioloxicamente en tecidos que conteñen sílice, 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. As especies de fungos Marasmius oreades e Hypholoma capnoides poden bioconverter o titanio en solos contaminados con este metal.
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. Cando se emprega na produción ou manexo de cloro debe terse a precaución de usar o titanio só en lugares nos que non se expoña a gas seco de cloro, xa que pode provocar un lume. 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.