Che cos’è il titanio?

Il nome titanio deriva dal latino Titanus, il nome dato ai figli di Gea (Terra) e Urano (Cielo) secondo la mitologia greca e che, secondo il poeta greco Esiodo (VII sec. a.C.), autore della Teogonia, libro sulla mitica storia della nascita del mondo e delle generazioni divine, sono dodici: Ceo, Crio, Crono, Febe, Giapeto, Iperione, Minemosine, Oceano, Rea, Tea, Temi, Teti.

Il titanio fu scoperto nel 1789 dal reverendo William Gregor in Inghilterra e poi riscoperto nel 1889 dal chimico tedesco Heinrich Klaproth.

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Il metallo fu reso puro (99,9%) solo nel 1910 da Matthew Albert Hunter tramite riscaldamento del TiCl4 con del sodio a 700-800 gradi. Inoltre non fu mai utilizzato su scala globale fino alla seconda metà del XX secolo quando William Justin Kroll  dimostrò che poteva essere usato commercialmente tramite la riduzione del tetracloruro di titanio con il magnesio; nonostante il titanio vanti “solo” una cinquantina d’anni di “servizio” per quanto riguarda la sua lavorazione e il suo utilizzo ha contribuito in misura rilevante allo sviluppo di numerosi campi.

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Gran parte del suo utilizzo è stato impiegato nella produzione aeronautica militare, come per il modello SR71, nell’astronautica,  nella  produzione di motori a turbina, per i sottomarini a propulsione atomica. Solo recentemente si è ampliato il suo utilizzo nella medicina, per l’impiego di protesi o nello sport come per la produzione di telai di biciclette o mazze da golf.

Il titanio ha trovato il suo posto in numerose industrie grazie alle sue caratteristiche di densità, resistenza alla corrosione e una maggiore resistenza meccanica rispetto a materiali concorrenti quali l’alluminio, l’acciaio o le superleghe. E’ conosciuto per il suo alto rapporto resistenza/peso e per la sua elevatissima resistenza alla corrosione; allo stato puro si presenta relativamente duttile, di un colore bianco metallico e lucido.

Tuttavia le leghe di titanio non sono facilmente lavorabili, e la difficoltà di lavorazione alle macchine utensili è paragonabile a quella dell’acciaio inossidabile, notoriamente il più problematico da plasmare per asportazione di truciolo. Il punto di fusione relativamente alto di questo elemento lo rende utile come metallo refrattario. Le leghe di questo metallo in commercio sono utili a temperature intorno ai 538 °C fino ai 595 °C.
Questo metallo forma una patina di ossido passivo se esposto all’aria, ma quando è in un ambiente libero da ossigeno è molto duttile. Il titanio, che brucia se riscaldato nell’aria, è anche l’unico elemento che brucia in un gas di azoto puro. Il titanio è resistente all’acido solforico diluito e all’acido cloridrico, oltre che ai gas di cloro, alle soluzioni di cloruri e alla maggior parte degli acidi carbossilici.
Esperimenti hanno mostrato che il titanio naturale diventa altamente radioattivo se bombardato con nuclei di deuterio, emettendo principalmente positroni e raggi gamma.

Il metallo è dimorfico con forma alfa esagonale che diventa beta cubica molto lentamente, alla temperatura di 883 °C; questo punto di cambiamento è stato nominato “beta transus”. Quando raggiunge il colore rosso il titanio si combina con l’ossigeno e quando raggiunge i 550 °C si combina con il cloro.

Il titanio non si trova libero in natura, ma è il nono elemento per abbondanza nella crosta terrestre (0,6% della massa) ed è presente in molte rocce ignee e nei sedimenti da esse derivanti. Si trova principalmente nei seguenti minerali: anatasio, brookite, ilmenite, leucoxene, perovskite, rutilo, e sfeno nonché nei titanati e in molti minerali ferrosi. Di questi minerali solo l’ilmenite, il leucoxene e il rutilo hanno un’importanza economica significativa. Significativi depositi di minerali di titanio si trovano in Australia, Scandinavia, Nord America e Malesia.
Poiché il titanio metallico può bruciare in atmosfera pura di azoto ed alle alte temperature reagisce facilmente con l’ossigeno e il carbonio, è difficoltoso preparare il metallo di titanio puro. Il metallo si trova nei meteoriti ed è stato rintracciato nel Sole e nelle stelle di tipo M. Le rocce portate dalla Luna durante la missione Apollo 17 erano composte per il 12,1% di TiO2. Il titanio si trova inoltre nelle ceneri di carbone, nelle piante ed anche nel corpo umano.

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