El titanio es un metal que te pertenece al grupo de metales de transición, aunque en muchas ocasiones también son conocidos bajo el nombre de elementos de transición.
Propiedades del titanio
Propiedades químicas del titanio: cuando hablamos de titanio, hablamos de un metal que se oxida cuando está expuesto al aire. Es lo mismo que sucede con el magnesio o el aluminio entre otros.
La reacción del titanio se realiza con el oxígeno cuando la temperatura supera los 12000 grados o de 610 grados en el caso de que el oxígeno sea puro. Esta reacción produce dióxido de titanio. En cambio, si en el proceso de reacción hay agua, esta reacción es mucho más lenta.
Uno de los puntos fuertes del titanio es que es muy resistente a la corrosión, por lo que es capaz de sufrir atacas de algunos ácidos minerales como los oxoácidos.
Propiedades físicas del titanio: llama la atención que el titanio es el elemento metálico que cuenta con la mayor dureza densidad por pureza. Esto significa que estamos ante un metal duro, que cuenta con una alta ductilidad y una densidad bastante baja.
Cuenta con un punto de fusión elevado, concretamente es de 1650 grados. Este metal destaca por tener muy poca conductividad y por ser de color blanco, lo cual hace que sea bastante fácil de distinguir.
Cuenta con una forma hexagonal en su estructura cristalina y da el paso a forma cúbica cuando pasa a tener un estado beta. Este estado se puede dar cuando la temperatura alcanza los 882 grados.
¿El titanio es abundante?
El titanio no es un metal que aparezca por separado en nuestro planeta, sino que estamos ante un material que siempre está unido a otros elementos.
Centrándonos en la tierra, podemos ver que está bastante presente dentro de la corteza terrestre. Concretamente podemos ver que es el séptimo metal más abundante y el noveno elemento, de aquí que podamos decir que está muy presente en nuestro planeta.
Este metal suele tener una gran presencia en las rocas sedimentarias, al igual que en las rocas ígneas. También llama la atención su presencia en algunas formas de vida o en algunos cuerpos de agua natural.
Como hemos comentado, el mineral está presente en bastantes minerales, pero la gran mayoría de ellos no tienen apenas valor económico.
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Para hacernos a la idea, la ilmenita y el rutilo cuentan con algo de valor económico, principalmente motivado porque es difícil de encontrar, lo cual aporta más valor.
Un poco de historia del titanio
Se puede decir que el titanio hace poco que fue descubierto, si lo comparamos con otros minerales que llevan con nosotros a lo largo de toda nuestra historia.
Tenemos constancia de que la primera vez que se descubrió este metal fue en el año 1791, cuando se encontró en el interior de un mineral en Cronualles, es decir, la primera vez que se encontró fue en Gran Bretaña. Concretamente este mineral fue descubierto por William Gregor. Tras analizar la ilmenita se dio cuenta de la presencia de este nuevo mineral para el conocimiento de la humanidad, el cual recibió el nombre de titanio.
También llamó la atención que Franz Joseph Muller produjo una sustancia parecida en el año 1795.
Desde ese momento comenzaron los trabajos para buscar y comenzar a extraer titanio de los diversos minerales que lo contienen. Pero rápidamente los expertos se dieron cuenta de que esa extracción no era fácil y en consecuencia tenía un precio elevado. Esto se debía a que no se podía calentar el mineral para extraer el titanio, ya que esto producía carbuno de titanio.
La primera vez que se obtuvo el titanio metálico puro, concretamente de una pureza del 99.9% fue descubierto por Matthew La Hunter. Para conseguirlo tuvo que someter al metal a una gran presión y una temperatura cercana a los 800 grados. Esto hace que el proceso se le conozca a día de hoy como el método de hunter.
El metal de titanio llamó la atención de muchos investigadores, pero es verdad que por culpa de la dificultad de la extracción esto hizo que durante más de un siglo apenas se hiciese uso de ese metal fuera de los laboratorios. Hasta que en el año 1932 Williams Justin Kroll aprendió a hacerlo a través de la reducción de tetracloruro de titanio y un poco de calcio. Eso sí, unos años después hizo que el proceso fuese más sencillo, gracias a la incorporación de sodio y magnesio. Este método hoy en día es conocido como el método de Kroll. Este método se sigue usando a día de hoy, aunque es verdad que también hay otros métodos más económicos.
El titanio no tuvo presencia militar hasta que la unión soviética lo comenzó a usar a partir del año 1950 dentro de su programa de la guerra fría. Este metal se comenzó a usar en los submarinos como en la aviación militar. Todo esto produjo que el titanio comenzase a tomar importancia en el mercado, lo cual hizo que se comenzase a vender.
A día de hoy, el titanio sigue teniendo una gran presencia, y los países más productores son China, Rusia, EEUU, Ucrania y la India.
Como se obtiene el titanio
Extraer el titanio no es fácil y se realiza a través de cuatro pasos. Para comenzar, se reduce el titanio a una forma porosa de esponja, a continuación se derrite, luego se fabrican los productos de titanio (barras y chapas) y finalmente se le da la forma adecuada al material.
Para conseguir la reducción, se apuesta por la reducción del tetracloruro de titanio con metal de magnesio. De esta técnica hablamos anteriormente, la cual es conocida bajo el nombre de método de Kroll. Como puedes imaginar, realizar este trabajo no es sencillo, lo cual encarece mucho el material, sin olvidar que es muy cotizado en el mercado de las materias primas.
A la hora de fabricar el tetracloruro de titanio TiCI4, se necesita realizar una reducción carbonotérmica con algo de cloro. Esto permite conseguir una purificación a través de la destilación fraccional y más tarde se reduce con magnesio derretido a una temperatura superior a los 800 grados. Este proceso siempre se realiza dentro de una atmósfera de argón. Gracias a este proceso, más tarde se puede purificar el titanio con más facilidad. Para realizar este proceso se apuesta por el método de Van Arkel de Boer.
Es importante destacar que dentro del titanio nos podemos encontrar más de 50 graduaciones, incluyendo sus aleaciones. Aunque es importantes destacar que pocas de estas tienen utilidad comercial. Para hacernos a la idea, las graduaciones cubiertas de la ASTM se suelen usar para el sector aeroespacial y militar.
Por otra parte, el polvo de titanio se elabora á través del proceso en cadena que recibe el nombre de Armstrong. Esta elaboración apuesta por usar gas de tetracloruro de titanio añadido a un trozo de sodio en estado líquido. A continuación se filtra el exceso de sodio para separar con facilidad las partículas de titanio y las de cloruro de sodio. La separación total se realiza con un sencillo lavado con agua. Gracias a las nuevas tecnologías, los subproductos se pueden volver a reciclar para volver a conseguir obtener más titanio.
Usos del titanio
Como vamos a ver a continuación, el titanio es una materia prima que se puede usar para muchas cosas. Te vamos a mostrar los usos más importantes para que los puedas conocer.
Mundo aeroespacial: a día de hoy el titanio se usa mucho en el mundo náutico y en el espacial. Esto se debe a su tensión de ruptura por densidad, facilidad a la hora de soportar altas temperaturas sin deformación y sobre todo por ser muy resistente, tanto a la fatiga como a la corrosión. Por regla general, el titanio siempre se usa con aleaciones de níquel, aluminio o vanadio entre otros. El objetivo es conseguir un material más resistente y un poco más económico que el titanio puro.
Aditivos y pigmentos: buena parte del titanio que se obtiene se usa para este fin. Por ejemplo, el pigmento blanco se usa mucho en pasta de dientes, plásticos o en pinturas. Aunque también lo podemos encontrar en muchas ocasiones en el papel opaco, gemas o incluso en el cemento.
Mundo industrial: el titanio también tiene una buena presencia en el mundo industrial. Concretamente se suele encontrar en las tuberías soldadas de las industrias, tanques o incluso en los intercambiadores de calor, gracias a que es muy resistente a los cambios de temperatura y a las temperaturas elevadas. Normalmente suele usarse mucho en la industria petroquímica y en la química, por su gran poder contra la corrosión.
Automoción: el titanio está muy presente en el mundo de la automoción. Se usa principalmente para conseguir una mayor resistencia, una buena rigidez y todo ello a cambio de un peso reducido. Como este metal es bastante caro, no es común encontrarlo en los vehículos comerciales tradicionales, sino que suele estar presente especialmente en los vehículos de alta gama.
Joyería: el titanio tiene mucha presencia en el mundo de la joyería. Se usa mucho este metal gracias a que cuenta con propiedades inertes y sobre todo a que ofrece una gran durabilidad. A esto hay que añadir que evita alergias y es muy resistente al agua. Por supuesto, se puede usar con aleación con oro, de aquí que muchas joyas calificadas como joya de oro de 24 quilates cuente con un 1% de titanio en la aleación. Gracias a esta aleación, la joya se hace mucho más resistente, es decir, es mucho más duradera, de aquí que muchos joyeros usen esta técnica, sin rebajar la calidad de la joya.
Aplicación médica: gracias a que es biocompatible, el titanio está presente en muchos implantes médicos y en algunas herramientas quirúrgicas. Lo más común suele ser ver como los implantes ortopédicos y los dentales suelen tener algún tipo de aleación de titanio. Estos implantes suelen ser muy resistentes y pueden superar hasta los 30 años de vida sin problemas. Además, esto no impide que el paciente pueda ser examinado con resonancias, debido a que estamos hablando de un metal no ferromagnético.
Otros artículos: también podemos encontrarnos este material en muchos artículos deportivos como bicicletas, cascos, palos de golf o incluso raquetas entre otros. También lo podemos encontrar en monturas de gafas para evitar alergias en la piel, para lo cual se suele usar aleaciones de titanio. Sin olvidar que también está presente en muchas armas y en algunos ordenadores portátiles, gracias a su gran ligereza.
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