Titan

grundämne
(Omdirigerad från Titan (grundämne))
Den här artikeln handlar om grundämnet titan. För Saturnus måne, se Titan (måne). För andra betydelser, se Titan (olika betydelser).

Titan (lat. titanium, franska: titane) är ett metalliskt grundämne och det nionde vanligaste grundämnet i jordskorpan. Titan används i legeringar inom bland annat flyg- och rymdteknik. Titan används också som implantatmedel i människokroppen, till exempel för att fästa tandproteser i käkben, eftersom benvävnad växer fast i titan och titan inte orsakar avstötning. Titan används också i smycken eftersom det sällan orsakar allergi.[13][14] Vidare används metallen, på grund av sin förmåga att tåla starka syror utan korrosion, som anod-/katod-ledare i ytbehandlingsindustrin och är lämplig i tillverkning av vissa typer av högtalarmembran. Titanets höga styrka, som tillåter tunnare konstruktioner än flertalet andra metaller, kombinerat med förhållandevis låg densitet utnyttjas också vid produktion av utrustningar där låg vikt eftersträvas, exempelvis turbinblad, vissa klockor och kokkärl för vandrare.

Titan
Nummer
22
Tecken
Ti
Grupp
4
Period
4
Block
d

Ti

Zr
SkandiumTitanVanadin
[Ar] 3d2 4s2
22Ti

Titan-crystal bar.JPG

Emissionsspektrum
Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa47,867(1)[1] u
UtseendeSilvervit
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t.4,506 g/cm3
– flytande, vid smältpunkten4,11 g/cm3
AggregationstillståndFast
Smältpunkt1941 K ​(1668 °C)
Kokpunkt3560 K ​(3287 °C)
Molvolym10,64 × 10−6 m3/mol
Smältvärme18,7 kJ/mol
Ångbildningsvärme457[2] kJ/mol
Specifik värmekapacitet523[3] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet25,06 J/(mol × K)
Ångtryck
Tr. (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
Te. (K) 1982 2171 (2403) 2692 3064 3558
Atomära egenskaper
Atomradie147 pm
Kovalent radie160 pm
Elektronaffinitet7,6 kJ/mol
JonisationspotentialFörsta: 658,8 kJ/mol
Andra: 1309,8 kJ/mol
Tredje: 2652,5 kJ/mol
Fjärde: 4174,6 kJ/mol
(Lista)
Arbetsfunktion4,33[4] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration[Ar] 3d2 4s2
e per skal2, 8, 10, 2
Electron shell 022 Titanium - no label.svg
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd4, 3, 2, 1, −1, −2[5]
Oxider (basicitet)TiO2 (amfoterisk)
Elektronegativitet1,54 (Paulingskalan)
1,38 (Allenskalan)
Normalpotential−0,86 V (TiO2+ + 2 H+ + 4 e → Ti + H2O)
Diverse
KristallstrukturHexagonal tätpackad (hcp)
Kristallstruktur
Ljudhastighet4140 m/s
Termisk expansion8,6 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga21,9 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet2,5 × 106 A/(V × m)
Elektrisk resistivitet420 × m (20 °C)
MagnetismParamagnetisk
Magnetisk susceptibilitet1,8 × 10−4[6]
Youngs modul116 GPa
Skjuvmodul44 GPa
Kompressionsmodul110 GPa
Poissons konstant0,34[7]
Mohs hårdhet6[8]
Vickers hårdhet830–3420 MPa
Brinells hårdhet716–2770 MPa
Identifikation
CAS-nummer7440-32-6
Pubchem23963
Historia
NamnursprungTitaner, söner till jordgudinnan inom grekisk mytologi.[9][10]
UpptäcktWilliam Gregor (1791)
Första isolationJöns Jakob Berzelius (1825)
NamngivareMartin Heinrich Klaproth (1795)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Titanisotoper
Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP
44Ti {syn.} 63 a ε 0,268 44Sc
46Ti 8,0 %
Stabil
47Ti 7,3 %
Stabil
48Ti 73,8 %
Stabil
49Ti 5,4 %
Stabil
50Ti 5,4 %
Stabil
Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad: Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier
GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [11]
Pulver:
02 – Brandfarlig
Brandfarlig
H-fraserH250, H252
P-fraserP210, P222​, P280, P​235+410​, P​422​, P420
EU-märkning av farliga ämnen
EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [12]
Pulver:
Brandfarlig
Brandfarlig
(F)
Irriterande
Irriterande
(Xi)
R-fraserR17, R​36/37/38
S-fraserS26
NFPA 704

NFPA 704.svg

1
1
2
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Titandioxid, som inte släpper igenom ljus, används i solkrämer, smink och målarfärger.

Innehåll

TitanbearbetningRedigera

Titanets hårdhet (6 på Mohs  hårdhetsskala[8]) motsvarar den hos ohärdat stål vilket gör det möjligt att bearbeta titan med verktyg avsedda för stålbearbetning. Stansning är vanligt förekommande men sliter på stansarna; stansar som går av är inte helt ovanligt. Vid bockning spricker titan lätt om man tillämpar vanlig bockning (1–3 mm radie). Oftast måste man ha 5–10 mm radie vid bockning för att förhindra sprickor.

LegeringarRedigera

Det finns många olika titanlegeringar. Gemensamma fördelar för dem är att de är korrosionshärdiga, det vill säga rostar inte, tål värme bra och har låg densitet. Nackdelen är att titan till följd av bland annat reningsprocesser är en dyr metall.

Det finns två huvudtyper av titanlegeringar:

  • Legeringar med palladium. Dessa är de mest korrosionshärdiga legeringarna.
  • Legeringar med aluminium och vanadin eller mangan. Denna typ av legering har mycket bra hållfasthetsegenskaper och används bland annat till flygplansdelar och flygmotordetaljer.

HistoriaRedigera

År 1791 framställde engelsmannen William Gregor titanoxid ur mineralet ilmenit. Ämnet fick år 1795 namnet titanium av den tyske kemisten Martin Heinrich Klaproth, som upptäckte samma oxid i mineralet rutil. [15]

Metallen framställdes först i oren form år 1825 av Jöns Jacob Berzelius. Rent titan utvanns 1910 av amerikanen Matthew A. Hunter genom upphettning av titan(IV)klorid med natriummetall i en sluten stålbehållare.[15]

KällorRedigera

  1. ^ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  2. ^ Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  3. ^ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  4. ^ David R. Lide: CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press LLC, 1998, ISBN 0-8493-0479-2.
  5. ^ Andersson, N. (2003). ”Emission spectra of TiH and TiD near 938 nm”. J. Chem. Phys. 118: sid. 10543. doi:10.1063/1.1539848. Bibcode2003JChPh.118.3543A. Arkiverad från originalet den 2012-02-09. https://web.archive.org/web/20120209151538/http://bernath.uwaterloo.ca/media/257.pdf. 
  6. ^ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. De angivna värdena har här räknats om enligt SI.
  7. ^ der-wirtschaftsingenieur.de: Elastizitäts-Modul (E-Modul), abgerufen am 29. Mai 2013.
  8. ^ [a b] [The hardness scale introduced by Friederich Mohs ”The hardness scale introduced by Friederich Mohs”] (på engelska) (pdf). Rensselaer Polytechnic Institute. The hardness scale introduced by Friederich Mohs. Läst 15 januari 2017. 
  9. ^ Royal Society of Chemistry – Visual Element Periodic Table
  10. ^ – Online Etymological Dictionary
  11. ^ CAS 15292-44-1 i substansdatabasen GESTIS-Stoffdatenbank hos IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung). Läst 15 september 2015. (JavaScript krävs)
  12. ^ Datablad Titan (Pulver) på AlfaAesar. Läst 5 februari 2010. (JavaScript krävs)..
  13. ^ ”Titanium allergy in dental implant patients: a clinical study on 1500 consecutive patients”. U.S. National Library of Medicine. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18705814. 
  14. ^ ”Arkiverade kopian”. Arkiverad från originalet den 29 november 2012. https://web.archive.org/web/20121129232307/http://www.melisa.org/titanium-allergy.php. Läst 9 december 2012. 
  15. ^ [a b] Anders Lennartsson, Periodiska systemet, Studentlitteratur, 2011