Titan (grunnstoff)

Titan er et grunnstoff med kjemisk symbol Ti og atomnummer 22. Titan har en atommasse på 47,9.

Titan
Basisdata
Navn		Titan
Symbol		Ti
Atomnummer		22
Utseende		sølvfarget metallisk
Plass i periodesystemet
Gruppe		4
Periode		4
Blokk		d
Kjemisk serie		Transisjonsmetall
Atomegenskaper
Atomvekt		47,867 u
Empirisk atomradius		140 pm
Kalkulert atomradius		176 pm
Kovalent atomradius		136 pm
Elektronkonfigurasjon		[Ar] 3d2 4s2
Elektroner per energinivå		2, 8, 10, 2
Oksidasjonstilstander		2, 3, 4
Krystallstruktur		heksagonal
Fysiske egenskaper
Stofftilstand		fast stoff
Smeltepunkt		1 668 °C
Kokepunkt		3 287 °C
Molart volum		10,64 · 10-6 m³/mol
Tetthet		4 507 kg/m³
Hardhet		6 (Mohs skala)
Fordampningsvarme		421 kJ/mol
Smeltevarme		15,45 kJ/mol
Damptrykk		0,49 Pa ved 1 933 K
Lydfart		4 140 m/s
Diverse
Elektronegativitet etter Pauling-skalaen		1,54
Spesifikk varmekapasitet		520 J/(kg · K)
Elektrisk ledningsevne		2,34 · 106 S/m
Termisk konduktivitet		21,9 W/(m · K)
SI-enheter & STP er brukt, hvis ikke annet er nevnt. MV = Manglende verdi.

Denne artikkelen omhandler grunnstoffet. For alternative betydninger, se Titan.

Historie

I 1791 i Cornwall, England fant amatørgeolog og pastor William Gregor svart sand i en bekk. Han merket seg at sanden ble tiltrukket av en magnet, og analyser av sanden viste at den inneholdt 2 metalloksider. Det ene var jernoksid, noe som forklarte magnetismen, og et hvitt metalloksid han ikke kunne identifisere. Gregor innså at det nye stoffets egenskaper ikke samsvarte med noen av de kjente grunnstoffene, og han konkluderte med at det måtte dreie seg om et hittil uoppdaget grunnstoff.

Omtrent samtidig fremstilte også Franz Joseph Müller det samme stoffet, men heller ikke han var i stand til å identifisere det.

Uavhengig av Gregor og Müller ble titan gjenoppdaget av Martin Heinrich Klaproth i 1795, og han ga også grunnstoffet navn.

Rent metallisk titan (99,9 %) ble først fremstilt i 1910 av Matthew A. Hunter, men ble ikke kommersielt tilgjengelig før i 1946. Da viste den luxembourgske metallurgen William Justin Kroll at det kunne fremstilles ved kjemisk reduksjon av titantetraklorid med magnesium i en prosess kjent som Kroll-prosessen. Selv om det stadig forskes på mer effektive fremstillingsmetoder er Kroll-prosessen fremdeles brukt i kommersiell titanproduksjon.

Navnet kommer fra gresk titan (barn av Jorden) eller latin titans (Jorden).

Titanatomets elektronskall

Egenskaper

Titan er et lett, sterkt og fleksibelt innskuddsmetall med en sølvaktig glans. Det er nesten like korrosjonsbestandig som platina, og angripes ikke av vann, saltløsninger eller klorgass, men løses opp av sterke syrer. Det oksiderer ikke i romtemperert luft, men i varm luft dannes et oksidsjikt som bremser videre oksidasjon. Titan løses ikke opp av hverken fortynnet saltsyre eller fortynnet svovelsyre.

En av titans mest bemerkelsesverdige egenskaper er at det er sterkt som stål, men er omtrent 45 % lettere. Det er 60 % tyngre enn aluminium, men mer enn dobbelt så sterkt. Det mister imidlertid en del av styrken ved temperaturer over 430 °C. Titans kjemiske og fysiske egenskaper er veldig lik de til grunnstoffet Zirkonium.

Isotoper

Naturlig forekommende titan består av fem stabile isotoper, ⁴⁶Ti (8,25 %), ⁴⁷Ti (7,44 %), ⁴⁸Ti (73,72 %), ⁴⁹Ti (5,41 %) og ⁵⁰Ti (5,18 %). I tillegg finnes 21 kunstig fremstilte ustabile (og dermed radioaktive) isotoper hvorav de mest stabile er ⁴⁴Ti med halveringstid 63 år, ⁴⁵Ti med halveringstid 184,8 minutter, ⁵¹Ti med halveringstid 5,76 minutter og ⁵²Ti med halveringstid 1,7 minutter. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 minutt, og de fleste kortere enn 1 sekund.

CAS-nummer: 7440-32-6

Forekomst

Stang av 99,995% rent titan

Titan forekommer ikke i ren form naturlig, men finnes blant annet i mineralet ilmenitt (FeTiO₃), som er råstoff for titanproduksjon i Norge, som foregår ved Titania A/S i Sokndal kommune. Andre mineraler som inneholder titan er titanitt (CaTi[SiO₄]O) og rutil (titandioksid TiO₂).

Titan er også funnet i meteoritter og i månesteiner. Steinprøver brakt tilbake av Apollo 17 – ferden inneholdt opptil 12,1 % titandioksid.

De største kjente forekomstene finnes i Australia, Skandinavia, Nord-Amerika, Uralfjellene, Sør-Afrika og Malaysia. I 2007 ble det produsert 138 000 tonn titan på verdensbasis.

Anvendelse

Taket på Tromsø bibliotek er dekket med titan

Titan har høy styrke i forhold til vekten, og brukes alene eller i legeringer som materiale til romraketter, jetfly, ubåter, verktøy samt tennis- og squash-racketer. Vanlige titanlegeringer inneholder jern og aluminium. Den mest brukte titanlegering er TiAl6V4, også kalt grade 5 som er tilsatt 6 % aluminium og 4 % vanadium. TiAl6V4 er dobbelt så sterk som vanlig titan og har dessuten lavere egenvekt.

Titans vanligste kjemiske forbindelse titandioksid har en stabil, hvit farge og brukes mye i maling.

Titan har også blitt brukt til bygninger som Guggenheim-museet i Bilbao. I Moskva er det 40 meter høye minnesmerket over Jurij Gagarin – det første menneske i verdensrommet – laget av titan på grunn av dets attraktive farger og dets rolle i romfartshistorien. Tromsø bibliotek og byarkiv flyttet inn i de gamle lokalene til Fokus Kino i 2004, som etter oppussingen hadde fått tak dekket med titan. Nordlyskatedralen i Alta er også dekket med titan.

Til medisinsk bruk egner titan seg godt som implantat-materiale, på grunn av at det ikke er giftig og ikke utløser frastøtningsreaksjon i kroppen.