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Übergangsmetalle: Titan

Symbol: Ti
Kategorie: Übergangsmetalle
Ordnungszahl: 22
Relative Atommasse: 47,867
Schmelzpunkt: 1933 K
Siedepunkt: 3533 K
Dichte: 4,51 g cm-3
Elektronegativität: 1,3
Ionisierungsenergie: 6,82 eV
Konfiguration: [Ar] 3d² 4s²
Oxidationszahlen: 4, 3, 2
Atomradius: 144,8 pm
Ionenradius: 61 pm (+4); 69 pm (+3)

Der nachfolgende Artikel ist dem Lexikon der Chemie entnommen.

Seinen Namen verdankt Titan, das leichteste der Übergangsmetalle, seinen auffälligsten Eigenschaften: Es hat im Verhältnis zu seiner Dichte die höchste Festigkeit aller Metalle und ist sehr widerstandsfähig gegen Korrosion. Letztere Eigenschaft verdankt das Element allerdings einer passivierenden Oxidschicht, die sich an der Luft und in Wasser bildet und den Rest des Metalls schützt. Es entsteht überwiegend in Supernovae des Typs Ia, zum Teil auch in klassischen Supernovae. In der Erdkruste ist Titan das neunthäufigste Element und bildet einfach abzubauende mineralische Lagerstätten mit Mineralen wie Rutil (TiO2) oder Ilmenit (FeTiO3). Man gewinnt das silbern glänzende Metall, indem man das Erz mit Chlor zum Titanchlorid umsetzt und dieses dann mit Natrium oder Magnesium zum Metall reduziert. Titan bildet mit vielen Metallen sehr feste Legierungen und ist ein Bestandteil von Spezialstählen, aber auch von harten Kupferlegierungen. Hüftgelenksprothesen aus Titan sind beinahe sprichwörtlich.

Der größte Teil des abgebauten Titanerzes wird allerdings direkt zu Titandioxid umgesetzt –- einem intensiv weißens Material, das als Pigment fast überall dort zum Einsatz kommt, wo hohe Deckkraft und leuchtende Farben wichtig sind:. So zum Beispiel in Farben, Kosmetika wie Zahnpasta, den normalerweise braunen oder grauen Kunststoffen und bei der Papierproduktion, um die Blätter weiß und undurchsichtig zu machen. Aber auch Lebensmittel wie Kaugummis oder Bonbons färbt es als Zusatzstoff E171 weiß. Titandioxid ist lichtecht, temperaturbeständig und auch als Pulver sehr undurchsichtig. Weil es UV-Strahlung reflektiert, ist es ein Bestandteil vonwird es in Sonnencremes verwendet. Allerdings sind wirken Titandioxid-Partikel unter UV-Bestrahlung auch ein als sehr effektiver Katalysator, der einerseits Schmutz auf Textilien und Oberflächen zersetzt oder auch die Luft von Stickoxiden reinigen könnte , andererseits in der Umwelt potenziell gefährliche Reaktionsprodukte erzeugt.

Titanlegierungen sind sehr fest, gemessen daran aber immer noch recht leicht. Außerdem korrodieren sie nicht, sind hitzebeständig und ermüden fast nicht. widerstehen sie Korrosion, hohen Temperaturen und Materialermüdung. Deswegen setzt man Legierungen aus Titan mit Aluminium und anderen Metallen bei sehr stark belasteten, oft kritischen Bauteilen ein –, überwiegend in der Luft- und Raumfahrt, .a Aber auch in anderen Bereichen setzt man sie an kritischen Stellen, wie ein, so zum Beispiel für korrosionsbeständige Ventile und andere Anlagenteile. Medizinische Geräte und Implantate wie Schrauben oder Platten, aber auch und sogar ganze künstliche Gelenke, sind oft aus Titan. Solche Teile verbinden sich mit Knochen und können bis zu 20 Jahre lang im Körper bleiben. Da Titan nicht ferromagnetisch ist, kann man Patienten mit solchen Bauteilen in einemn Kernspintomographen untersuchen, ohne dass durch die starken Magnetfelder plötzlich das Kniegelenk durch den Raum fliegt.

© Spektrum Akademischer Verlag

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