Il metallo di titanio non venne usato al di fuori dei laboratori fino al 1946, quando William Justin Kroll dimostrò che il titanio poteva essere prodotto.

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2 Il metallo di titanio non venne usato al di fuori dei laboratori fino al 1946, quando William Justin Kroll dimostrò che il titanio poteva essere prodotto commercialmente tramite riduzione del tetracloruro di titanio con il magnesio. Questo processo è definito “metodo Kroll” ed è il metodo oggi più usato. Storia del Titanio Il titanio, il cui nome deriva dal latino Titanus, Titano, nome del primo figlio di Gea e Urano, fu scoperto nel 1789 nei minerali di rutilo dal chimico tedesco Heinrich Klaproth. Qualche anno dopo (nel 1791) il Reverendo inglese William Gregor riconobbe la sua presenza nell'ilmenite. Nel 1795 Klaproth battezzò l'elemento con il nome dei Titani della mitologia greca. Il titanio metallico puro (99,9%) venne preparato per la prima volta nel 1910 da Matthew Albert Hunter tramite riscaldamento di TiCl 4 con del sodio a 700-800 °C.

3 Caratteristiche del Titanio

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5 L’ ESTRAZIONE DEL TITANIO E LA SUA DISPONIBILITA Il titanio non si trova libero in natura, ma è il nono elemento per abbondanza nella crosta terrestre, della quale ne compone lo 0,6% della massa. E’ presente in molte rocce ignee e nei sedimenti da esse derivanti. Si trova principalmente nei seguenti minerali: anatasio, brookite, ilmenite, leucoxene, perovskite, rutilo, e titanite nonché nei titanati e in molti minerali ferrosi. Di questi minerali solo l'ilmenite, il leucoxene e il rutilo hanno un'importanza economica significativa. 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 TiO 2. Il titanio si trova inoltre nelle ceneri di carbone, nelle piante ed anche nel corpo umano.

6 La produzione del titanio ha subito delle evoluzione nel corso del tempo e ad oggi si possono usare i seguenti metodi: il primo processo di produzione commerciale del titanio è stato il processo «van Arkel-de Boer», ma oggi viene ottenuto tramite riduzione di TiCl 4 con il magnesio attraverso un processo sviluppato nel 1946 da William Justin Kroll, e dal processo Hunter, analogo al processo Kroll ma effettuato con sodio metallico. Questo processo è complicato e costoso, ma un nuovo procedimento, chiamato metodo "FFC- Cambridge" potrebbe rimpiazzarlo. Questo nuovo metodo usa come materiale di base la polvere di diossido di titanio (che è una forma raffinata di rutilo) per ottenere il prodotto finale, un flusso continuo di titanio fuso adatto all'utilizzo immediato per la manifattura di leghe. Si spera che il metodo FFC-Cambridge renderà il titanio un materiale meno raro e costoso per l'industria aerospaziale e il mercato dei beni di lusso, e che verrà impiegato in molti prodotti attualmente fabbricati con alluminio o acciai speciali. Miniere di Rutilo Nel mondo Miniere di Ilmenite nel mondo

7 Le Applicazioni del Titanio All'incirca il 95% del titanio viene consumato in forma di Diossido di titanio (TiO 2 ), nelle vernici, nella carta, nei cementi per renderli più brillanti, e nelle plastiche. Le vernici fatte con il biossido di titanio riflettono molto bene la radiazione infrarossa e sono quindi molto usate dagli astronomi. Grazie alla loro resistenza, leggerezza, e capacità di sopportare temperature estreme, le leghe di titanio vengono utilizzate principalmente nell'industria aeronautica e aerospaziale, anche se il loro utilizzo in prodotti di consumo quali mazze da golf, biciclette, componenti motociclistici e computer portatili, sta diventando sempre più comune Il titanio viene spesso messo in lega con: alluminio, ferro, manganese, molibdeno e altri metalli. Grazie all'eccellente resistenza all'acqua di mare, viene usato per fabbricare parti dei propulsori marini. Un uso tecnologico molto importante, legato alla sua resistenza alle soluzioni saline, è come materiale metallico di contatto con i fluidi ad alta concentrazione salina negli impianti di dissalazione dell'acqua marina. Viene utilizzato per produrre gemme artificiali relativamente morbide Diossido di Titanio

8 Il Tetracloruro di titanio (TiCl 4 ), un liquido incolore, viene usato per ottenere l'iridescenza del vetro, e poiché emette un fumo denso nell'aria umida, viene anche usato per la fabbricazione di fumogeni. Inoltre è un importante pigmento che viene impiegato nei filtri solari grazie alla sua capacità di proteggere la pelle. Ha la proprietà di essere biocompatibile, in quanto lo strato di ossido che forma in superficie fornisce un valido attacco per i tessuti biologici, in particolare quello osseo. Per questo motivo il titanio puro CP4 e la lega a base di titanio Ti6Al4V vengono utilizzati nelle componenti protesiche di anca e ginocchio, per la fabbricazione di clips chirurgiche da sutura permanente ed in odontoiatria per la realizzazione di impianti dentali. Tuttavia dato l'alto coefficiente di frizione non viene mai utilizzato come componente di giunzione articolare. Il suo essere inerte e la colorazione attraente lo rendono un metallo popolare per l'uso nei piercing. Il titanio viene anche usato per le lenti degli occhiali.

9 Il Carburo ed il Nitruro di titanio (TiC e TiN) vengono utilizzati nella fabbricazione di inserti per utensili adatti al taglio dei metalli ad alta velocità, cioè i cosiddetti inserti in "metallo duro". In particolare il carburo di titanio viene utilizzato, insieme al carburo di tungsteno WC (non il bagno), al cobalto e ad altri carburi (carburo di niobio e carburo di tantalio) per realizzare il corpo degli inserti, mentre il nitruro di titanio serve per il rivestimento superficiale degli inserti

10 L'Alluminuro di Titanio, grazie alle doti di tenacità ad alte temperature, leggerezza e resistenza all'ossidazione sta lentamente iniziando a soppiantare le Superleghe a base nichel nella produzione delle pale utilizzate nelle turbine dei motori aeronautici. Facendo attraversare una corrente elettrica, a temperature molto basse, in strati sottili di nitruro di titanio, si è scoperto il fenomeno detto di «superisolamento». In alcune occasioni, è stato utilizzato per la fabbricazione di penne stilografiche. Nel 1970, all'indomani dell'allunaggio, la Parker produsse per un breve periodo la T-1, una stilografica interamente in titanio, in omaggio ai materiali usati nella missione spaziale. Nel 2000 la casa produttrice italiana Omas produsse una serie di stilografiche del modello classico a dodici facce "arte italiana" interamente in titanio (sia il corpo che il pennino). La serie venne denominata T-2 ed è stata commercializzata solo per un breve periodo. Grazie alla sua resistenza alle soluzioni saline, il titanio viene impiegato nella fabbricazione delle casse degli orologi. Elica al titanio Per imbarcazioni Casse di orologi In titanio

11 INFORMAZIONI GENERICHE SUL TITANIO Anche se il metallo di titanio è relativamente poco comune, a causa dei costi di estrazione, il diossido di titanio è economico, facilmente disponibile in grandi quantità, e largamente utilizzato come pigmento bianco in vernici, plastiche e cemento da costruzione. La polvere di TiO 2 è chimicamente inerte, non svanisce con la luce solare, ed è molto opaca. Ciò le permette di impartire un colore bianco brillante alle sostanze chimiche grigie o marroni che formano le plastiche normalmente usate. Il diossido di titanio puro ha un indice di rifrazione molto alto. Si trovano tuttavia anche giacimenti di TiO 2 cristallino, che prende nomi diversi a seconda della struttura cristallina che presenta, (rutilo, anatasio...). Altri minerali di titanio sono l’ilmenite(titanato di ferro, FeTiO 2 ) e la titanite (titanato di calcio, CaTiO 2 ). Gli ossidi possono essere ottenuti per reazione diretta del metallo con l'ossigeno ad alta temperatura, l'ossido di titanio è molto usato nell'industria come pigmento bianco per vernici. Gli alogenuri sono principalmente formati dall'attacco di un alogeno con il biossido di titanio e hanno un comportamento da acido di Lewis per formare alogenocomplessi. Rutilo Ilmenite

12 Il Titanio genera numerosi complessi, soprattutto a numero di ossidazione +2 e sono tutti complessi diamagnetici. Il numero di coordinazione più comune per il Ti è il 6. Forma anche complessi a numero di ossidazione +3, (si ossidano facilmente all'aria) e complessi con numero di ossidazione inferiori al 3 come un metallocarbonile in cui il Ti è complessato da 6 molecole di monossido di carbonio che non rispetta la regola dei 18 elettroni. La regola dei 18 elettroni è una regola che afferma che sono particolarmente stabili i complessi con un totale di 18 elettroni nel livello elettronico più esterno. La formula è usata per razionalizzare struttura e stabilità dei complessi metallorganici dei metalli di transizione. Essa si basa sul fatto che il livello elettronico più esterno di un metallo di transizione conti nove orbitali, che possono contenere un totale di 18 elettroni, in parte derivanti dal metallo e in parte donati dai leganti nel formare il complesso. Al titanio è dedicato uno dei racconti de "Il sistema periodico" di Primo Levi. La facciata del Guggenheim Museum, a Bilbao, rivestita da pannelli in titanio Bici in Titanio