Titanio: Propiedades, Características

¿Qué es el titanio?

El titanio (Ti) es un elemento o metal nativo muy fuerte, liviano y de color plateado, que se caracteriza por ser altamente resistente a la corrosión, además es químicamente inerte, por lo que se puede consumir. En cuanto a su abundancia es el noveno elemento más abundante de la corteza de la tierra.

Al hablar de su ocurrencia, suele estar en pequeñas cantidades casi en todo tipo de rocas, sin embargo, aumenta su concentración en rocas de composición máfica y ultramáfica como el gabro y peridotitas.

El titanio es importante porque asociado a minerales que ocurren con este metal se puede extraer el dióxido de titanio, que es un compuesto químico con excelentes aplicaciones industriales.

Propiedades mineralógicas del metal

Titanio	Propiedades y características
Fórmula química	Ti
Grupo	Elemento nativo
Color	Gris plateado
Lustre o brillo	Metálico
Dureza de Mohs	4
Sistema cristalino	Hexagonal
Densidad o peso específico	4.503 g/cm3
Color de la raya	Gris oscuro
Tenacidad	Maleable
Clivaje	Ninguno
Fractura	Áspero
Forma de presentarse	Como cristales irregulares de 0.1 a 0.6 mm de diámetro y forman un entrecruzamiento con coesita y cianita
Rocas asociadas	Gabro y peridotitas.
Minerales asociados	Ilmenita, cromita, cianita

Algunos otros datos

1. Número atómico (número de protones en el núcleo): 22
2. Peso atómico (masa promedio del átomo): 47.867
3. Punto de fusión: 3,034.4 grados Fahrenheit (1,668 grados Celsius)
4. Punto de ebullición: 5,948.6 F (3,287 C)
5. Número de isótopos: 18; cinco son estables
6. Isótopos más comunes: Titanio-46, Titanio-47, Titanio-48, Titanio-49 y Titanio-50

A diferencia de otros metales como el plomo, el titanio se considera que no es tóxico, sin embargo, cuando está como polvo o virutas aumenta el riesgo de incendio en el ambiente.

En estado puro este metal es bastante ligero y de color plateado, además es resistente a la corrosión.

De hecho, la tasa de corrosión es tan baja que, si se dejara un pedazo de este metal en el agua de mar después de 4000 años, la corrosión solo habría hecho efecto a un grosor similar al de una hoja de papel.

En altas temperaturas, el metal es capaz de arder en el aire e inusualmente, el titanio también puede arder en nitrógeno puro.

El titanio es dúctil y es maleable cuando se calienta.

¿De qué mineral se extrae el titanio?

Aunque este elemento puede ocurrir de manera libre y es un componente importante en pequeñas cantidades en varios minerales y rocas, alrededor del 90% de este metal se extrae desde el mineral ilmenita.

La ilmenita es un óxido que contiene alrededor del 31.6% de titanio en su composición química que es FeTiO3. El titanio restante se extrae o encuentra desde minerales como la anatasa, rutilo y esfeno.

Puedes aprender las características y propiedades de la ilmenita, dando clic aquí.

¿De dónde proviene el Titanio?

El titanio está relacionado principalmente al mineral ilmenita que es altamente resiste a los procesos de erosión, y que está asociado con rocas básicas y ultramáficas como el gabro y peridotitas.

Al ser resistentes a la meteorización y erosión, este mineral se lo puede encontrar en depósitos que se conocen como arenas titaníferas o arenas pesadas.

Estas arenas tendrán altas concentraciones de ilmenita de donde se puede extraer el titanio.

Entonces para que se forme estas arenas titaniferas, es necesario que haya ocurrido la meteorización y erosión de las rocas que tienen los minerales de titanio.

Posteriormente estos minerales resistentes son transportados por las aguas de ríos hacia las costas, en donde se concentran.

Luego, estas arenas ricas en titanio y minerales que contienen titanio, se extraen y se procesan solo hasta obtener a los minerales de interés, luego esta arena se devuelve al lugar inicial para mantener el medio ambiente costero en las mismas condiciones.

Propiedades y características del titanio

1. Propiedades físicas del titanio

Propiedades	Métrico	Imperial
Densidad	4,50 g / cm 3	0,163 libras / pulg 3
Punto de fusion	1650-1670 ° C	3000-3040 ° F
Punto de ebullición	3287 ° C	5949 ° F

El titanio es un metal de color blanco plateado de textura metálica y que no posee un olor característico.

Su estado natural es sólido, siendo un elemento de una gran dureza, altamente resistente y muy ligero.

También es un metal refractario, que lo hace desarrollar una resistencia a altas temperaturas sin que pueda afectar su composición física.

Tiene una densidad de 4507 kg/m3, su punto de fusión es de 1668° C, mientras que su punto de ebullición es de 3287º C.

Propiedades Mecánicas	Métrico	Imperial
Fuerza de Tensión	220 MPa	31900 psi
Módulo de elasticidad	116 GPa	16800 ksi
Módulo de corte	43,0 GPa	6240 ksi
Dureza, Brinell	70	70
Dureza, Vickers	60	60
Alargamiento a la rotura	54%	54%
El coeficiente de Poisson	0,34	0,34

2. Propiedades químicas del titanio

número CAS	7440-32-6
Sección transversal de neutrones térmicos	5.6 graneros / átomo
Potencial de electrodo	0,20 V
Radio iónico	0,680 Å
Electronegatividad	1,54
Borde de absorción de rayos X	2,497 Å
Equivalente electroquímico	0,4468 g / A / h

A nivel atómico, el titanio posee 22 protones e igual número de electrones, además de 26 neutrones.

El titanio junto con el dióxido de titanio tiene una baja toxicidad, no obstante, el contacto o la inhalación de polvo de titanio puede generar problemas en la piel y en los ojos.

Presenta una alta resistencia a la corrosión, inclusive si es sometido a altas temperaturas su oxidación es muy lenta.

3.  De dónde proviene y cómo se extrae

Pese a ser uno de los metales con mayor presencia en la corteza terrestre, sus yacimientos más importantes se encuentran en los países como Canadá, Australia, Sudáfrica y China.

Para obtener este metal se utiliza un método llamado Kroll, basado en alcanzar el tetracloruro de titanio a través de una cloración que va a 800°C con la presencia del carbono.

Sin embargo, también se utiliza el método Hunter que consiste en provocar una reacción en el rutilo (un mineral con alto contenido de dióxido de titanio) con cloro y carbón de coque a altas temperaturas.

Después el cloruro de titanio es combinado con sodio, para nuevamente ser empleado a altas temperaturas. De esta manera el sodio reacciona con el cloro y forma cloruro de sodio y titanio metálico.

4. En qué parte del planeta es abundante

El titano es abundante en la litosfera, siempre se encuentra unido a otros materiales como el rutilo.

Es el noveno elemento de mayor presencia en la corteza terrestre y es el cuarto elemento metálico.

5. El titanio y el dióxido de titanio

Una de las características más importantes del titanio y la ilmenita es la posibilidad de obtener el dióxido de titanio.

El dióxido de titanio es un material químico que se produce cuando se oxida la ilmenita y otros minerales que contengan titanio en un horno a alta temperatura, su fórmula química es TiO2.

Después de haber sido oxidado y producido, este compuesto químico se muele a polvo fino, el cual será utilizado en varias industrias.

Este compuesto químico es tan importante debido a que es al menos 10 veces más usado que el titanio en sí, sin embargo, casi nadie ha escuchado de la importancia de este compuesto y sí del titanio.

Los usos variados del dióxido de titanio, es debido a que es básicamente un ingrediente más que un material primario en algún producto.

1. Uno de los usos más importantes que tiene este compuesto químico es como aditivo blanqueador, opacificador y abrillantador de las pinturas blancas. El dióxido de titanio se adiciona a las pinturas blancas de alta calidad como un pigmento que hará que el blanco sea más intenso y brillante, además hará que la pintura colocada en una pared refleje la luz más intensamente. Para añadir, este compuesto químico reemplazó como aditivo de pigmentos en pinturas al plomo, que posteriormente se descubrió era un metal tóxico.
2. Otro uso de este compuesto químico consiste que presiona la fibra del papel de alta calidad para mejorar su color blanco, su textura y su brillo.
3. También se puede agregar a la leche descremada para mejorar su intensa blancura y opacidad.
4. Es un aditivo importante en la pasta de dientes, cauchos, cosméticos, plásticos y algunos productos alimenticios, se puede consumir porque es un elemento inerte.
5. El polvo de dióxido de titanio sirve para pulir a las reconocidas piedras preciosas y semipreciosas, rocas y otros materiales industriales o gemas.
6. Otro uso importante es que aporta de que absorbe la luz ultravioleta y por esa razón se lo usa en los protectores solares.

6. Funciones en el cuerpo humano del titanio

El titanio tiene la característica de no ser tóxico y biocompatible. Por lo que se ha incrementado su uso en el campo médico.

Este metal es utilizado en el cuerpo humano para los implantes de cadera y rodilla, para marcapasos, para piezas dentales y placas craneofaciales, entre muchas más aplicaciones médicas.

El titanio aún en grandes dosis no es tóxico y tampoco tiene un papel biológico en el cuerpo humano.

7. Beneficios en la tecnología

El titanio tiene poca conductividad eléctrica y térmica, además de tener una baja densidad en comparación con otros metales, lo hace ser muy útil para ser empleado en la industria aeronáutica y aeroespacial.

También este metal puede soportar las temperaturas extremas del espacio exterior.

Asimismo, el titanio por tener una gran resistencia es utilizada en el sector químico por su gran capacidad de no reaccionar a la acción de los ácidos, al igual que es muy empleada en la industria armamentística y automovilística.

8. Beneficios en la sociedad del titanio

El titanio tiene una gran importancia en la vida moderna y muy especial en el campo de la medicina, dónde es ampliamente utilizado como implantes.

Este elemento es frecuentemente utilizado para elaborar aleaciones para los aviones, naves espaciales, misiles, helicópteros, vehículos de blindaje y buques de guerra.

9. Aplicaciones en artículos deportivos

Dada su poca densidad y a su gran rigidez, los deportistas usar implementos o herramientas de titanio para maximizar su rendimiento, por lo que este metal es ampliamente usado para fabricar elementos deportivos como bicicletas, raquetas, palos de golf, cañas de pescar entre muchos más.

10. Producción de titanio en los Estados Unidos

Así pues, como hemos visto, este metal fuerte, resistente e inerte tiene un sinfín de usos. Afortunadamente es un elemento muy abundante en la corteza terrestre.

Estados Unidos en uno de los países del mundo que más usa y tiene titanio. En términos estadísticos está posicionado como el número uno. En Norte América se tiene más ilmenita y uno de los lugares donde se produce es en Virginia. Este mineral ha sido procesado y del cual se ha obtenido material pesado.

Este metal abunda en la tierra y sus capas, aun así, USA importa titanio para su uso. Lo trae de Arabia Saudita Madagascar y otros países del mundo.