Scandium  Zirconium Vanadium  
 Titan                                                  22Ti
 engl. titanium; nach den Riesen (Titanen) der griech. Sagen
 
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Relat. Atommasse  
Ordnungszahl   
Schmelzpunkt   
Siedepunkt   
Oxidationszahlen    
Dichte   
Härte (Mohs)    
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit   
  
   
   
 
47,867    
22    
1668 °C    
3287 °C    
4, 3, 2    
4,51 g/cm³   
3 - 4    
1,54 (Pauling)    
[Ar]3d²4s²   
Ti-46: 8,25%  
Ti-47: 7,44%  
Ti-48: 73,72%  
Ti-49: 5,41%  
Ti-50: 5,18%
 

     

Film

25 sek
Ein Titanblech liegt in konzentrierter Salzsäure, dann wird die Säure erhitzt.
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr
Gefahren (H-Sätze)  
H 250, 260 
  
Diese Kennzeichnung gilt Pulver. 
Das kompakte Metall ist 
nicht kennzeichnungspflichtig.
CAS-Nummer 
7440-32-6 
  

 
 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
In reiner Form kann man das grau glänzende Titan gut dehnen und schmieden. Titan wird als Werkstoff aufgrund seiner guten mechanischen Festigkeit geschätzt. Bei verunreinigtem Titan nimmt die Schmiedbarkeit rasch ab und das Metall wird spröde und hart. Bei höheren Temperaturen über 400°C nimmt die Festigkeit des Metalls ab, daher ist es als Werkstoff in reiner Form nur bedingt geeignet. Es nimmt dann auch leicht Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff auf, so dass die Sprödigkeit und die Härte auch mit dem Ansteigen der Temperatur zunehmen. Die elektrische Leitfähigkeit ist nicht besonders gut, sie beträgt im Vergleich zum Silber weniger als vier Prozent, die thermische Leitfähigkeit beträgt nur etwa fünf Prozent.   
   
 
 Titan und Königswasser

Titan und Königswasser

Ein Titanblech zeigt keine Reaktion, wenn es in 60%iger Salpetersäure liegt. Erst bei der Zugabe von konzentrierter Salzsäure zur Salpetersäure setzt eine Wasserstoffentwicklung ein.
 

Titan ist ein relativ unedles Metall. Aufgrund der sich bildenden Oxidschicht ist es aber an der Luft und gegenüber Wasser sehr beständig. Mit kalten Säuren reagiert es außer mit Flusssäure nicht. In heißer Salzsäure setzt eine Wasserstoffentwicklung ein, dabei wird das Titan langsam aufgelöst. Mit einem Schweißbrenner kann man Titan verbrennen, bei Rotglut verbrennt es zu Titandioxid:  

Ti  +  O2 reagiert zu  TiO2      ΔHR = -945 kJ/mol 
  
Bei höheren Temperaturen verbindet sich Titan mit vielen Nichtmetallen, mit Wasserstoff zu Titanhydrid TiH2, mit Chlor zu Titantetrachlorid TiCl4 oder mit Schwefel zu Titansulfid TiS2. Mit anderen Metallen bilden sich Titanlegierungen, die sich durch enorme Festigkeit und Widerstandsfähigkeit bei optimaler Elastizität auszeichnen.  
   
Toxikologie 
Titan ist in Dentallegierungen und in Knochenimplantaten enthalten. Einige Personen reagieren darauf mit allergischen Reaktionen. Das elementare Titan und das als Pigment verwendete Titandioxid haben aber wohl nur ein geringes toxisches Potenzial. Trotzdem sollte man die Stäube nicht freisetzen oder einatmen.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   häufig

Elementar kommt Titan in der Natur nur sehr selten in bestimmten Granitgesteinen oder im Granat vor. Der Ilmenit ist das für die Technik bedeutendste Titanerz, da aus ihm das Weißpigment Titandioxid gewonnen wird. Die wichtigsten Ilmenit-Lagerstätten in Europa kommen in Norwegen (Ekersund-Soggendal), Finnland und im Ilmengebirge im südlichen Ural vor. Weitere Lagerstätten finden sich in Kanada, USA und in Australien. 
  
   
Zu den Titanmineralien gehören der Titanit, der Perowskit, der Rutil, der Anatas und der Brookit. Große Rutil-Lagerstätten finden sich in Südafrika, Australien und in den USA, große Anatas-Lagerstätten in Brasilien.   
 
 
 
  Titanmineralien  
 
 
 
Geschichte 
Der britische Geistliche und Mineraloge William Gregor (1761-1817) entdeckte im Jahr 1791 in Creed/Cornwall in einem ilmenithaltigen Flusssand ein weißes Oxid, das er bis dahin noch nie gesehen hatte. Unabhängig davon konnte der deutsche Chemiker Martin H. Klaproth (1743-1817) um 1795 in Berlin dieses Oxid aus dem Mineral Rutil gewinnen. Er benannte das vermutete Element nach den Titanen, den Riesen der griechischen Sagen. J.J. Berzelius (1779-1848) stellte um 1825 unreines und damit noch nicht technisch verwertbares Titan durch Reduktion aus Titandioxid mit Natrium her. Es dauerte danach noch fast ein Jahrhundert, bis Matthew A. Hunter (1878-1961) um 1910 in den USA ein technisches Verfahren zur Herstellung von reinem Titan durch Reduktion von Titantetrachlorid mit Natrium entwickelte. Die industrielle Produktion wurde erst ab 1938 durch das vom Luxemburger Forscher William Justin Kroll (1899-1973) entwickelte Verfahren ermöglicht, das seit 1946 großtechnisch angewendet wird.  
 
 
Klaproth entdeckt Titan im Mineral Rutil

Klaproth
 
Martin H. Klaproth (1743-1817)
 
  
Herstellung
Die industrielle Herstellung erfolgt heute nach dem von W. Kroll entwickelten Verfahren. Zunächst wird aus dem Titaneisenerz Ilmenit Titantetrachlorid hergestellt. Das so entstandene Titantetrachlorid wird gereinigt und bei 1000°C in einer Heliumatmosphäre mit Magnesium zum Metall reduziert:  
  
TiCl4  +  2 Mg reagiert zu  Ti  +  2 MgCl2   
  
Es entsteht schwammiges Titan, aus dem restliches Magnesium und Magnesiumchlorid mit verdünnter Salzsäure herausgelöst und durch Vakuumdestillation entfernt wird. Statt Magnesium kann auch Natrium als Reduktionsmittel genommen werden:  
  
TiCl4  +  4 Na reagiert zu  Ti  +  4 NaCl   
  
Nach dem Zonenschmelzverfahren zersetzt man Titantetraiodid an dünnen 1300°C heißen Wolframfäden. Da die Herstellung von Titan enorm kosten- und energieaufwendig ist, spielen heute Recyclingverfahren aus Titanschrott immer mehr eine bedeutende Rolle.  
  
Verwendung
Titan und seine Legierungen sind zur Herstellung von technischen Gegenständen, bei denen es auf geringes Gewicht und hohe mechanische Belastbarkeit ankommt, von großer Bedeutung. Daher finden sie im Flugzeugbau, in der Weltraumfahrt, im Schiffs- und U-Bootbau, in der Reaktortechnik, im Anlagenbau und im chemischen Apparatebau, zum Beispiel bei der Salpetersäureherstellung vielfältige Anwendungen. In der Medizintechnik werden Schrauben, Prothesen und künstliche Gelenke aus Titan und Titanlegierungen hergestellt. Das Metall wird auch in Brillenfassungen, Uhren und Schmuck verwendet.   
 
 
 Titan-Kristall mit Brillant an Halskette

Titanschmuck

Titan ist relativ leicht und sehr hoch belastbar.
 
 
Copyright: Thomas Seilnacht
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