Objav: William Gregor (1791)
Izolácia: Matthew A. Hunter (1910)
Pomenoval: Martin Heinrich Klaproth
T. topenia
1668 °C
T. varu
3287 °C
Kľúčové vlastnosti
Atómová hmotnosť
47.8671 u
Atómový polomer
140 pm
Hustota
4507 kg/m³
Elektronegativita
1.54
Ionizačná energia
658.8 kJ/mol
Elektrónová afinita
7.289 kJ/mol
Elektrónová konfigurácia
Výskyt v prírode
Zlúčeniny a minerály
Základná charakteristika
- Ako oxid ho objavil William Gregor v roku 1791, kovovú formu izoloval Matthew A. Hunter v roku 1910.
- Je to tvrdý, lesklý, pevný kov striebristo-bielej farby.
- Patrí medzi prechodné prvky.
- Vyznačuje sa relatívne vysokou teplotou topenia (1668 °C), nízkou hustotou a vysokou pevnosťou, čo mu dáva vynikajúci pomer pevnosť/hmotnosť.
- Je mimoriadne odolný voči korózii vďaka stabilnej ochrannej vrstve oxidu titaničitého (TiO₂), ktorá sa tvorí na jeho povrchu.
- Odoláva pôsobeniu zriedených kyselín (okrem HF), roztokov zásad a morskej vody.
- Pri vyšších teplotách reaguje s mnohými nekovmi (napr. O₂, N₂, halogény, S, C, Si, B).
- V práškovej forme je reaktívnejší, na vzduchu je samozápalný a horí aj v atmosfére dusíka.
- V prírode sa vyskytuje len vo forme zlúčenín, najmä v mineráloch ako ilmenit (FeTiO₃) a rutil (TiO₂).
- V zlúčeninách má najčastejšie oxidačné číslo +IV (titaničitý), ale vyskytujú sa aj +III (titanitý) a +II (titanatý).
- Pre svoje bežné oxidačné stavy +III a +IV tvorí komplexy najčastejšie s koordinačným číslom 6 a oktaedrickou geometriou (napr. katión hexaakvatitanitý [Ti(H₂O)₆]³⁺).
- Hlavné využitie nachádza v podobe pevných a ľahkých zliatin (napr. s hliníkom, vanádom, železom) v leteckom a kozmickom priemysle, vo vojenskej technike (napr. ochranné výstuže do nepriestrelných viest), pri výrobe lodí a ponoriek.
- Používa sa pri výrobe chemických aparatúr, športového vybavenia, šperkov, a tiež v medicíne na chirurgické implantáty a nástroje (je biokompatibilný, napríklad pri umelých bedrových kĺboch).
- Niektoré jeho zlúčeniny sú významné napríklad ako biele pigmenty (titanová beloba) používané v farbách, plastoch, papieri a kozmetike, a tiež ako fotokatalyzátory.
Výroba titánu link
Priemyselná výroba titánu prebieha Krollovým procesom:
- Ruda (rutil alebo ilmenit) sa premení na chlorid titaničitý (TiCl₄) reakciou s uhlíkom a chlórom pri vysokej teplote.
- TiCl₄ sa prečistí destiláciou.
- Čistý TiCl₄ sa redukuje roztaveným horčíkom (Mg) alebo sodíkom (Na) v atmosfére argónu za vzniku tzv. titánovej špongie.
\( \ce{TiCl4(g) + 2Mg(l) ->[\text{800--900\,°C, Ar}] Ti(s) + 2MgCl2(l)} \)
- Titánová špongia sa prečistí a pretaví na kompaktný kov.
Využitie titánu link
Vďaka kombinácii nízkej hustoty, vysokej pevnosti a odolnosti voči korózii sa titán a jeho zliatiny používajú v letectve a kozmonautike (motory, konštrukcie), chemickom priemysle (reaktory, potrubia), medicíne (implantáty) a pri výrobe športových potrieb.
Oxid titaničitý link
Oxid titaničitý (TiO₂) je najvýznamnejšou zlúčeninou titánu. Je to biely, chemicky stály prášok, nerozpustný vo vode. Má mimoriadne vysoký index lomu, preto sa používa ako najdôležitejší biely pigment (titánová beloba) vo farbách, plastoch, papieri a kozmetike. Jedna z foriem oxidu titaničitého má fotokatalytické vlastnosti (samočistiace povrchy). Používa sa aj v opaľovacích krémoch.
Fotokatalytický materiál absorbuje energiu zo svetla (najmä UV žiarenia) a využíva ju na spustenie chemických reakcií na svojom povrchu. Týmto spôsobom dokáže vytvárať vysoko reaktívne častice (tzv. radikály), ktoré rozkladajú organické nečistoty, baktérie a iné látky, čo vedie k samočistiacim efektom.
Chlorid titaničitý link
Chlorid titaničitý (TiCl₄) je bezfarebná, prchavá kvapalina. Na vlhkom vzduchu "dymí" (hydrolyzuje):
\( \ce{TiCl4(l) + 2H2O(l) -> TiO2(s) + 4HCl(g)} \)
Je kľúčovým medziproduktom pri výrobe kovového titánu a pigmentu TiO₂. Používa sa aj ako Lewisova kyselina (katalyzátor).
Zlúčeniny Ti(III) a Ti(II) link
Titán tvorí aj zlúčeniny v nižších oxidačných stavoch. Titanité zlúčeniny (Ti³⁺), napríklad hexaakvatitanitý katión ([Ti(H₂O)₆]³⁺), majú charakteristickú fialovú farbu, ale sú na vzduchu nestále. Pevný chlorid titanitý (TiCl₃) sa používa ako katalyzátor pri polymerizácii a ako redukčné činidlo (titanometria). Titanaté zlúčeniny (Ti²⁺) sú ešte menej stále a sú veľmi silnými redukovadlami.
