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| Eigenschaften:
Reines Titan ist ein silberweiß glänzendes, gut dehn- und schmiedbares Leichtmetall, das sich durch hervorragende mechanische Festigkeit auszeichnet. Verunreinigtes, technisches Titan ist jedoch sehr spröde und hart, so dass es sich kaum schmieden lässt. Oberhalb von 426°C nimmt die Festigkeit des Metalls ab, daher ist es als Werkstoff in reiner Form für höhere Temperaturen nicht geeignet. Es nimmt dann auch leicht Sauerstoff, Stickstoff und größere Mengen an Wasserstoff auf, so dass Sprödigkeit und Härte auch mit dem Ansteigen der Temperatur zunehmen. Titan tritt in zwei Modifikationen auf: Beim Erhitzen auf 882°C geht hexagonales a-Titan in kubisches b-Titan über. Die elektrische Leitfähigkeit ist nicht besonders gut, sie beträgt im Vergleich zum Silber nur 3,77%, die thermische Leitfähigkeit nur 5,11%. Titan steht in der Spannungsreihe noch über dem Zink und ist damit ein relativ unedles Metall. Aufgrund der sich bildenden Oxidschicht ist es aber an der Luft und gegenüber Wasser beständig. Mit kalten Säuren reagiert es außer mit Flusssäure nicht. Heiße Säuren greifen es dagegen leicht an. Bei Rotglut verbrennt es zu Titandioxid: Ti + O2 -----> TiO2 DHR = -945 kJ/mol Bei höheren Temperaturen verbindet sich Titan mit vielen Nichtmetallen, z.B. 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. |
| Vorkommen:
Das Element Titan kommt in der Natur relativ häufig vor und steht zwischen Wasserstoff und Chlor an 10. Stelle der Elementhäufigkeit. Elementar kommt es jedoch in der Natur nie vor, sondern immer nur chemisch gebunden. Das Titaneisenerz Ilmenit ist das für die Technik bedeutendste, da aus ihm das Weißpigment Titandioxid (TiO2) 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.  |
| Geschichtliches:
Titandioxid wurde von dem Briten William Gregor (1761-1817) in Creed/Cornwall im Jahre 1791 und dem Deutschen Martin H. Klaproth (1743-1817) in Berlin im Jahre 1795 unabhängig voneinander entdeckt. Klaproth entdeckte das vermutete Element bei Untersuchungen des Minerals Rutil und benannte es nach den Titanen, den Ursöhnen der Erde, der griechischen Sagen. Das Metall in unreiner Form stellt erstmals J.J. Berzelius (1779-1848) im Jahre 1825 durch Reduktion aus Titandioxid mit Natrium her. Erst 1910 gelang die Herstellung von reinem Titan durch M.A. Hunter in den USA durch Reduktion von Titantetrachlorid mit Natrium. Die industrielle Produktion wurde ab 1938 durch das von W. Kroll entwickelte Verfahren ermöglicht, das seit 1946 großtechnisch angewendet wird.  |
| Herstellung:
Die industrielle Herstellung erfolgt heute nach dem von W. Kroll entwickelten Verfahren. Zunächst wird aus dem Titaneisenerz Ilmenit Titantetrachlorid hergestellt (näheres siehe unter Titandioxid). Das so entstandene Titantetrachlorid wird gereinigt und bei ca. 1000°C in einer Heliumatmosphäre mit Magnesium zum Metall reduziert: TiCl4 + 2 Mg -----> 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 -----> Ti + 4 NaCl Nach dem Zonenschmelzverfahren von van Arkel und de Boer 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, z.B. 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.   |
| Copyright: Thomas Seilnacht |
