Alla scoperta del…

TITANIO!

• Il titanio, numero atomico 22 e peso atomico 47,867, appartiene alla IV colonna dei metalli di transizione.

• Presenta un colore bianco metallico, lucido, con elevate proprietà meccaniche, basso peso specifico, resistente all’attacco della maggior parte degli acidi.

Il titanio

Chi scoprì il titanio?

William Gregor, nel 1790, in Inghilterra, aveva intuito la presenza di un altro elemento nell’ilmenite, un minerale presente sopratutto in rocce di origine lavica.

Nel 1795 il tedesco Heinrich Klaproth ne individuò la presenza nel rutilo, un cristallo composto da diossido di titanio (TiO2).

Nel 1910 Matthew Albert Hunter tramite riscaldamento di TiCl4 con del sodio a 700-800 °C, preparò il titanio metallico puro.

Nel 1946, William Justin Kroll dimostrò che si potevano produrre grandi quantità di titanio mediante un processo di riduzione dal cloruro di titanio (TiCl4) attraverso l’ossidazione del magnesio. (Processo Kroll)

Il titanio è il nono elemento più diffuso all’interno della crosta terrestre, costituendone lo 0,6% in peso, ed è, sempre per abbondanza, il quarto elemento metallico fra i metalli strutturali dopo alluminio, ferro e magnesio.

Diossido di titanio

Meteoriti

Il titanio in natura

Attualmente le fonti di titanio di maggior interesse sono:

Ilmenite Rutilo Leucoxene Anatase

Ilmenite

Presente principalmente come sabbia nera in Australia, Africa del Sud, India, USA e Malesia, ma anche in depositi di roccia dura in Canada, Norvegia ed USA.

Rutilo

Si trova in giacimenti di sabbia situati in Australia, Sierra Leone ed Africa del Sud.

Leucoxene

E’ un’ilmenite alterata, concentrata ad un contenuto di diossido di titanio maggiore (oltre 60%) ed è, quindi, direttamente collegata alla presenza di giacimenti di ilmenite sulla crosta terrestre.

Anatase

L’anatase è una forma polimorfa del rutilo, cioè ha la sua stessa formula chimica ma diversa forma cristallina.In natura ci sono un maggior numero di giacimenti di anatase rispetto a quelli del rutilo.

• bassa densità, quindi leggerezza (4,5 g/cm³);• elevata resistenza alla corrosione, all’abrasione,

all’impatto, al taglio, ai raggi UV;• elevata inerzia termica (conducibilità termica 16W/mK)

e buona resistenza al calore;• lavorabilità e saldabilità di buon livello;• antistatico e amagnetico;• biocompatibile, in quanto presenta porosità superficiale

analoga a quella dei tessuti umani, per cui risulta fisiologicamente inerte. Per questo motivo la lega a base di titanio Ti6Al4V viene utilizzata nelle protesi di anca e ginocchio, e nelle protesi dentarie;

• riciclabile.

Caratteristiche generali …

Rispetto agli altri metalli:

• densità circa il 50% di quella del rame e il 60 % di quella dell’acciaio;

• durezza superiore all’alluminio;

• coefficiente di espansione termica circa il 50% di quello dell’acciaio inossidabile e del rame;

• resistenza alla corrosione quasi pari a quella del platino.

Il titanio nella nostra vita:

Le celle di Gratzel

Nel 1991 Michael Grätzel, docente di chimica fisica all’Università di Losanna, ispirandosi al principio della fotosintesi clorofilliana, ha utilizzato il semiconduttore TiO2 nella costruzione delle prime celle fotovoltaiche, senza silicio ma con colorante naturale (ad es. succo di more o mirtilli).

Azione fotocatalitica del titanio

Il biossido di titanio (TiO2) è in grado di assorbire l’energia solare ed, essendo un semiconduttore, renderla disponibile per decomporre sostanze inquinanti attraverso reazioni chimiche. Il titanio non interviene nella reazione, non cambia la propria struttura, né il suo stato: favorisce soltanto la reazione fotocatalitica prestando i suoi elettroni che successivamente riacquista dall'ambiente. La fotocatalisi trasforma le sostanze inquinanti in sali (nitrati di sodio e di calcio) ed anidride carbonica (CO2). I sali si depositano al suolo e vengono rimossi per la semplice azione del vento e della pioggia, mentre l'anidride carbonica si disperde naturalmente nell'atmosfera.

Riferimenti bibliografici:

• http://it.wikipedia.org/wiki/titanio

• http://www.iuav.it

• http://www.lenntech.it/periodica/elementi/ti.htm

• http://www.zeroemission.eu

• http://www.ing.unitn.it/~colombo/Titanio%20e%20design.htm

Francesca MoscatoIV A Liceo Scientifico “C. Varano” - Camerino