Titanio

Titanio Elemento di transizione della tavola periodica di simbolo Ti e numero atomico 22; è un metallo di colore argenteo, usato principalmente nella produzione di leghe leggere e resistenti. Fu individuato nel 1791 dal britannico William Gregor come costituente dell’ilmenite, e riscoperto quattro anni dopo nel rutilo dal chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth; a quest’ultimo si deve la scelta del nome, ispirato alle figure mitologiche dei Titani.

Il titanio è molto resistente alla corrosione e non viene intaccato né dall’acqua né dall’acido nitrico; è tuttavia solubile nell’acido solforico e nell’acido cloridrico concentrati, ma soprattutto nell’acido fluoridrico che rappresenta il suo migliore solvente. La presenza di impurezze, anche in piccola quantità, rende il metallo fragile e non lavorabile; al contrario, il titanio puro è molto resistente, duttile e malleabile. Fonde a circa 1660 °C, bolle a 3260 °C, ha densità relativa 4,51 e peso atomico 47,867.

Nei composti, ad esempio nei tre cloruri TiCl₂, Ti₂Cl₃ e TiCl₄, il titanio presenta stati di ossidazione +2, +3 e +4. È relativamente abbondante nella crosta terrestre; tuttavia non viene rinvenuto allo stato elementare, ma sotto forma ossidata nei minerali ilmenite (FeO · TiO₂), rutilo (TiO₂) e titanite (CaO · TiO₂ · SiO₂).

Il diossido di titanio, TiO₂, si ottiene dal trattamento del minerale ridotto in polvere con carbonato di potassio e acido fluoridrico acquoso, in modo da formare l’esafluorotitanato (IV) di potassio K₂(TiF₆); quest’ultimo può essere facilmente separato dalle scorie perché solubile in acqua in opportune condizioni di temperatura. L’aggiunta di ammoniaca alla soluzione determina la precipitazione di un ossido ammoniacale che, per calcinazione in un crogiuolo di platino, rigenera il diossido. Il metallo puro si ottiene dal tetracloruro di titanio, un liquido volatile e facilmente purificabile ricavato dal diossido per reazione con il cloro: il cloruro viene ridotto con magnesio, in atmosfera d’argo, a metallo spugnoso, che viene fuso e conservato in lingotti. Il complicato metodo di preparazione del titanio puro lo rende molto costoso, benché i suoi minerali siano piuttosto diffusi.

Il titanio è molto usato come componente delle leghe metalliche; ad esempio la lega di titanio, alluminio e vanadio trova applicazioni nell’industria aerospaziale, nella produzione di pareti tagliafiamma, rivestimenti esterni, componenti dei carrelli d’atterraggio, tubazioni idrauliche e supporti dei motori. Il titanio viene anche usato nella costruzione dei missili e delle capsule spaziali. Importanti materiali sono poi la lega madre ferro-carbonio-titanio, ottenuta dalla riduzione dell’ilmenite con il coke in una fornace elettrica, e il cuprotitanio e il manganotitanio, prodotti per riduzione del rutilo in presenza rispettivamente di rame o di manganese.

La relativa inerzia del titanio lo rende adatto, in ambito chirurgico, come materiale per protesi e pacemaker cardiaci. Il titanio, inoltre, viene impiegato negli scambiatori di calore degli impianti di desalinizzazione. In metallurgia, le leghe di titanio vengono impiegate come disossidanti e denitrificanti, data l’affinità di questo elemento per l’ossigeno e l’azoto. L’ossido di titanio è un pigmento bianco (bianco di titanio) usato nella produzione di vernici, materie plastiche, tessuti, carta e gomma.