Jednakovrijedan je naziv titan.Stjepan Babić, Božidar Finka, Milan Moguš, Hrvatski pravopis, 5., prerađeno izd., Školska knjiga, Zagreb, mjeseca prosinca 2000., , str. 436. i 437., Stjepan Babić, Sanda Ham, Milan Moguš, Hrvatski školski pravopis : usklađen sa zaključcima Vijeća za normu hrvatskoga standardnog jezika, 4. izd., Školska knjiga, Zagreb, mjeseca siječnja 2012., CIP 790248, , str. 150. Titanij ima relativnu gustoću 4506 kg/m3 (laki metal), tvrd je poput čelika, postojan na zraku i u morskoj vodi, topljiv u fluoridnoj i vrućoj kloridnoj kiselini, inače otporan prema kemikalijama. Titanij je 1791. otkrio velečasni William Gregor u Creedu, Cornwall, Engleska i neovisno o njemu 1795. Martin Heinrich Klaproth u Berlinu, Njemačka.
Titanij je lagan i snažan metal, otporan na koroziju. U elementarnom stanju je crn ili siv metalni prah ili masivan metal sličan čeliku, obično zbog onečišćenja krhak, u čistom stanju rastezljiv. Pojavljuje se u mnogim mineralima, od koji su dva najznačajnija izvora rutil i ilmenit, koji su široko rasprostranjeni u Zemljinoj kori. Jedna od najznačajnijih titanijevih karakteristika je da ima čvrstoću kao čelik, no u isto vrijeme je dvostruko lakši od njega. Po svojstvima je najsličniji cirkoniju. Ime je dobio po titanima iz grčke mitologije.
Titanij služi za proizvodnju titanijevog karbida TiC, kao sastojak tvrdih metala za proizvodnju predmeta koji treba da uz malu specifičnu težinu i veliku otpornost prema koroziji, imaju veliku mehaničku čvrstoću (npr. u raketama, mlaznim motorima, dijelovima zrakoplova i tekstilnih strojeva). Najveće količine titanija proizvode se u obliku ferotitanija, legure željeza s 15 – 40% titanija, koji se dobiva redukcijom minerala rutila (TiO2) u prisutnosti željeza, a služi za dezoksidaciju i uklanjanje dušika iz metala pri proizvodnji osobito čvrstih, tzv. titanijskih čelika. Od spojeva titanija najvažniji je titanijev dioksid TiO2 (kao mineral: rutil i anatas), u čistom stanju bijeli (na visokoj temperaturi žućkast) prah, netopljiv vodi, kiselinama i lužinama; upotrebljava se kao najkvalitetniji bijeli pigment (titanijsko bjelilo TiO2) u bojama, lakovima i emajlima, a i u keramici, kozmetici (kreme za sunčanje) i kao dodatak kaučuku i plastičnim masama. “Titanium Dioxide Pigment – Sigurnosno tehnički list”, Du Pont, msds.dupont.com, 2012.
Svojstva titanija Fizikalna svojstva Titanij je tvrd, sjajan, srebrnkast metal, koji je otporan na koroziju, zbog sloja oksida na svojoj površini. Kad je u prahu, gori kad se zapali. Na njega ne djeluju mnoge kiseline (osim HF, H3PO4 i koncentrirana H2SO4) i lužine. Bijeli titanijev dioksid se koristi u bojama zbog svoje pokrivačke moći. Sam titanij se koristi i u kemijskim postrojenjima, lakim legurama, zglobovima za umjetne kukove itd. “Titanij”, www.periodni.com, 2011.
Titanij i njegove legure svoju komercijalnu primjenu mogu zahvaliti nizu odličnih svojstava: visokoj čvrstoći, dobroj žilavosti, niskoj gustoći (maloj masi), te odličnoj korozijskoj postojanosti pri niskim i povišenim temperaturama. Zahvaljujući ovim svojstvima titanijevi se materijali uglavnom koriste u zrakoplovnoj industriji i proizvodnji različitih projektila, gdje predstavljaju tehnički superiorniji i isplativiji konstrukcijski materijal od čelika i niklovih legura. Visoka čvrstoća pri niskoj gustoći, omogućila je uporabu titanijevih materijala u izradi mehanički i toplinski opterećenih zrakoplovnih dijelova, koji istovremeno moraju biti i što manje mase. Jedna od prvih primjena zabilježena je u svemirskim brodovima Apollo i Mercury, nakon čega se nastavlja za potrebe vojnog zrakoplovstva i u programima američke svemirske agencije NASA. Danas se ove legure uspješno koriste i u civilnom zrakoplovstvu, gdje zahvaljujući svojim povoljnim svojstvima uspješno doprinose reduciranju mase zrakoplovne konstrukcije i time omogućuju poboljšanje letnih svojstava. Titanijevi materijali susreću se u većini suvremenih letjelica, gdje čine 20 do 30 % mase mlaznog motora, osobito kada je riječ o kompresoru. mini|desno|300px|Zrakoplov Blackbird je bio prvi avion u cijelosti načinjen od titanijevih legura. mini|desno|300px|Airbus A380 ima 146 tona titanijevih legura. mini|desno|300px|Titanijev dioksid je najkvalitetniji bijeli pigment u bojama. mini|desno|50px|Svrdlo za bušenje prekriveno titanijevim nitridom TiN, koje ima izvrsna svojstva na trošenje. Titanij kao konstrukcijski materijal
Titanij je polimorfan metal koji se podvrgava alotropskoj transformaciji na temperaturi 885 °C, mijenjajući kristalnu strukturu iz heksagonske gusto slagane kristalne rešetke, koja se naziva α faza u kubičnu prostorno centriranu kristalnu rešetku, poznatiju kao β faza, koja ostaje nepromijenjena sve do tališta 1668 °C. To je relativno lagan metal s gustoćom od 4506 kg/m3. U usporedbi s drugim konstrukcijskim legurama njegova gustoća približno iznosi 60 % gustoće čelika, dok je s obzirom na aluminij, titanij i veće gustoće. Youngov modul elastičnosti titanijevih materijala iznosi 110 000 N/mm2, što u većini slučajeva osigurava dovoljnu krutost zrakoplovnih dijelova. Elementi načinjeni od titanija krući su od istovrsnih aluminijskih elemenata, ali su manje kruti u usporedbi s čelikom. Titanijeve legure posjeduju vrlo dobru mehaničku otpornost određenu visokim vrijednostima granice razvlačenja i vlačne čvrstoće. Čvrstoća pada na temperaturama iznad 450 °C (puzanje), pa titanij nije toplinski čvrst metal.
Titanij i njegove legure odlikuje vrlo povoljna specifična čvrstoća i to u širokom rasponu temperatura od -200 do +550 °C, što im daje značajnu prednost pred mnogim drugim konstrukcijskim materijalima. Zahvaljujući visokoj temperaturi tališta, ove su legure značajno otporne na pojavu puzanja."Specijalni čelici", skripta - Sveučilište u Zagrebu, www.simet.unizg.hr, 2011.
Osim mehaničke otpornosti u uvjetima statičkog opterećenja, ovi materijali izdržavaju i dugotrajna dinamička opterećenja bez opasnosti od pojave umora. S povišenjem temperature dinamička izdržljivost ne opada značajno, sve dok se ne dostignu temperature veće od 315 °C. α legure titanija s heksagonskom kristalnom strukturom zadržavaju žilavost i pri sniženim temperaturama. Titanij i njegove legure nemagnetične su i vrlo dobro provode toplinu. Niski koeficijent toplinske rastezljivosti, niži nego kod čelika i upola manji u usporedbi s aluminijem, jamči visoku dimenzionalnu stabilnost.
Titanijevi su materijali ujedno i odlične korozijske otpornosti. Visoko su postojani u različitim agresivnim medijima, kao što su kloridne otopine, morska voda i kiseline, zahvaljujući vrlo stabilnoj i postojanoj, čvrsto prionjivoj oksidnoj prevlaci koja se stvara na površini metala u oksidirajućoj okolini. Ovaj oksidni sloj nositelj je otpornosti na koroziju. Ako dođe do oštećenja zaštitnog sloja, on se iznova obnavlja. Otpornost titanijevih materijala na kloridne soli, pogotovo natrijev klorid, postupno opada s porastom temperature, pa iznad 260 °C može doći do pojave rupičaste korozije (engl. pitting) ili čak do pucanja pod djelovanjem visokih tlačnih naprezanja. Podložnost napetosnoj koroziji određena je kemijskim sastavom materijala i postupkom naknadne toplinske obrade. Dodatak aluminija općenito smanjuje otpornost prema ovom obliku korozije i legure koje sadrže više od 6 % aluminija osjetljive su na napetosnu koroziju. Dodaci kositra, magnezija i kobalta su također štetni, dok molibden, vanadij i niobij poboljšavaju postojanost prema ovom obliku selektivne korozije. Kod kontaktne (galvanske) korozije koja nastupa u spoju titanija s drugim metalima, titanij obično ubrzano ne korodira osim u reducirajućoj okolini.
U reducirajućim uvjetima, titanij ima elektropotencijal sličan aluminijevom, te ubrzano korodira u spoju s više plemenitim metalima. U većini drugih otopina titanij je katodni član galvanskog para koji usporeno korodira. Titanij i njegove legure izvanredno su otporne na koroziju erozijskog tipa. Osim toga, postojane su i na kavitacijsku koroziju, pri čemu pokazuju visoku otpornost na pojavu kavitacijskih oštećenja. Titanijevi materijali ne smiju se izlagati temperaturama višim od 950 °C radi velikog afiniteta titanija prema kisiku, vodiku, dušiku i ugljiku. Pri toplinskoj obradi ili obradi deformiranjem na zraku, površina metala prekriva se oksidnom prevlakom koju je potrebno mehanički ukloniti obradom odvajanjem čestica. Stoga se sitni dijelovi toplinski obrađuju u vakuumu ili zaštitnoj atmosferi inertnog plina."Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.
Kemijska svojstva Elementarni titanij dobiva se vrlo teško, jer je pri visokim temperaturama vrlo reaktivan i lako se spaja s ugljikom, kisikom i dušikom. Danas se titanij uglavnom dobiva redukcijom titanijevog(IV) klorida metalom (npr. magnezijem). Kao sirovina upotrebljava se rutil ili ilmenit koji se zagrijavanju s ugljikom do temperature 900 °C u struji klora, pri čemu se dobije titanijev(IV) klorid (TiCl4) prema reakciji:
2TiO2(s) + 3C(s) + 4Cl2(g) -> 2TiCl4(g) + 2CO(g) + CO2(g)
Plinoviti TiCl4 odvaja se od smjese CO i CO2 hlađenjem i ukapljivanjem, a po potrebi pročišćava se frakcijskom destilacijom. Pročišćeni TiCl4 se pri temperaturi 800 °C ili atmosferi argona reducira rastaljenim magnezijem u elementarni titanij:
TiC4(g) + 2Mg(l) -> Ti(s) + 2MgCl2(l)
Ohlađena smjesa izvadi se iz reaktora, a magnezij i magnezijev(II) klorid odvoje se od titanija otapanjem u razrijeđenim kiselinama ili destilacijom u visokom vakuumu. Redukcija TiCl4 može se izvršiti i pomoću rastaljenog natrija. Male količine vrlo čistog titanija mogu se dobiti i termičkim raspadom para tiranijevog(IV) jodida na vrućoj volframovoj žici. “Elementi 4. skupine (skupina titanija)”, www.ktf-split.hr, 2011.
Spojevi titanija Titanij stvara spojeve u kojima mu je oksidacijski broj +2, +3 i +4. Spojevi dvo- i trovalentnog titanija su paramagnetični i dobra su redukcijska sredstva. Najstabilniji su spojevi u kojima ima oksidacijski broj +4. Važniji spojevi titanija su: Titanijevi(II) halogenidi (dihalogenidi; TiCl2, TiBr2 i TiI2) su kristali nepostojani u vodenim otopinama. Mogu se dobiti zagrijavanjem odgovarajućih tetrahalogenida i metalnog praha titanija. Titanijev(II) oksid (TiO) nastaje zagrijavanjem titanijevog (IV) oksida (TiO2) s elementarnim titanijem pri temperaturi 1600 °C. Otapa se u hladnoj klorovodičnoj kiselini uz oslobađanje vodika. Titanijev(III) klorid (TiCl3) tamnoljubičast je kristal koji se dobiva prevođenjem smjesa para TiCl4 i vodika kroz cijev ugrijanu na 400 °C. S vodom daje heksahidrate zelene i ljubičaste boje, a jačim zagrijavanjem disproporcionira se u TiCl4 i TiCl2. Titanijevi(IV) halogenidi (tetrahalogenidi; TiBr4, TiF4 i TiI4) krutine su, dok je karbid TiC4 bistra tekućina oštra mirisa koja se na vlažnom zraku jako dimi i nagriza staklo. Titanijev(IV) oksid (TiO2) javlja se u tri kristane modifikacije: tetragonskoj (mineral rutil), romboedarskoj (mineral brukit) i drugoj tetragonskoj (mineral anatas). Rutil ima veliki indeks loma, a optičku disperzivnost veću od dijamanta. Ima i veliku moć pokrivanja te se upotrebljava kao bijela boja (titanijevo bjelilo). TiO2 ima amfoterna svojstva. Taljenjem s metalnim oksidima, hidroksidima i karbonatima daje titanate. Titanati su, najčešće, kompleksni oksidi različitih struktura. Perovskitnu strukturu ima npr. barijev metatitanat (BaTiO3) koji ima piezoelektrična svojstva, pa se upotrebljava u tehnici za generiranje ultrazvuka, te kao kondenzatorski dielektrik. Strukturu korunda imaju npr. FeTiO3, CoTiO3 i NiTiO3. Svi titanati, osim alkalijskih, netopljivi su u vodi.
Rasprostranjenost