Die chemische Eigenschaften und die Verwendung von Titanium (Ti)

Eigenschaften:
Titan hat eine sehr hohe spezifische Festigkeit (Verhältnis von Zugfestigkeit zu Dichte). Die Dichte beträgt 4500 kg/m³, die Zugfestigkeit liegt zwischen 300 bis 420 N mm^-2 und die Brinellhärte zwischen 900...1400 N mm^-2. Der Schmelzpunkt liegt bei 1690ºC, der Siedepunkt bei circa 3000ºC, die relative Atommasse 47,88, die Ordnungszahl ist 22, es ist ein guter elektrischer Leiter, ist leicht schmiedbar.

Chemische Eigenschaften:
Es ist gegenüberLuft und Wasser vollständig beständig.
Günstig verhält sich Titan gegenüber chlor- und chloridhaltige Lösungen, organische Säuren, Seewasser von oxidierenden Säuren wird es durch Bildung einer schützenden Oxidschicht nicht angegriffen. Beständig gegen Salpetersäure (< 70%) und bei 20ºC sogar gegen Königswasser. Salpetersäure ergibt unlösliche, weiße Titansäure. Rauchende NHO₃ reagiert mit Ti heftig. Es ist weiterhin beständig gegenüber starken Alkalien und Schwefelverbindungen. Leicht löslich in Flusssäure, beim Erhitzen auch in Salzsäure zu violetten Ti(III)-Salzen. Zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit kann Palladium zugesetzt werden. Wasserstoff versprödet Titan, konzentrierte Methanol-Wasser-Gemische können Spannungsrisskorrosion auslösen. Eine heftige Oxidation erfolgt mit flüssigen Sauerstoff.

Verwendung:
Ist ein ausgezeichneter Konstruktionswerkstoff, wegen der relativ geringen Kriechfestigkeit und Warmfestigkeit werden jedoch Titanlegierungen bevorzugt. In der chemischen Industrie findet es in reiner Form Anwendung. Es findet Anwendung als Auskleidung von Stahlbehälter, Pumpen, Ventile, Wärmetauscher, Heiz- und Kühlschlangen für die Herstellung von Filter, Gebläse, Rührer und anderes Anwendung.
Stahllegierung mit 0,1 % Titan erhöht die Festigkeit und Elastizität. Verwendung für Eisenbahnräder, da Titanstahl besonders hart und elastisch ist. Im Flugzeugbau ist es ein idealer Werkstoff wegen der geringen Dichte, hoher Festigkeit und schlechter Wärmeleitfähigkeit. Weiterhin für medizinische Instrumente, im Schiffbau und Raketentechnik.
Titandioxid hat hervorragende technische Eigenschaften (hohe Deckkraft, großes Aufhellvermögen, UV-Schutz) und wird daher als Weißpigment verwendet. Für die Lackherstellung können alternative Weißpigmente, wie Kreide, nicht verwendet werden. Bei der Herstellung von Titandioxid treten durch die Dünnsäure (hochprozentige Schwefelsäure) Umweltprobleme auf. Diese wird zwar heute recycelt aber es Fallen immer noch schwermetallhaltige Erzrückstände, die als Sonderabfall behandelt werden müssen, an. Winzige Titandioxid-Partikel (Millionstel Millimeter) werden in Sonnencremes, zur Luft- und Wasserreinigung und für selbstreinigende Oberflächen eingesetzt.

Gesundheit:
Die Titandioxid-Partikel veränderten die Proteinproduktion, speziell die Erbgutinformationen in Proteine, die bei neurologischen Störungen eine Rolle spielen. "Unsere Ergebnisse stützen die Befürchtung, dass dieses spezielle Nanomaterial das Potenzial hat, die menschliche Gesundheit zu beeinflussen" so Ken Takeda von der Wissenschaftlichen Universität in Tokio im Fachjournal "Particle and Fibre Toxicology". Materialien im Nanometer-Maßstab verändern ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften. Der Einfluss auf biologische Systeme ändert sich - weil diese winzigen Partikel im biologischen Körper in viel mehr Bereiche vordringen und mit winzigen Molekülen interagieren können. [1]

Quelle:
[1]Bestandteil von Sonnencreme: Nanopartikel verändern Hirnentwicklung Stern-Wissenschaft 29.7.2009
Wosnizok, Wolfgang; Werkstoffe kurz und übersichtlich, 6. Aufl., Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1974
Schröter, Werner; Lautenschläger, K.-H.; u. a.; Chemie 17. Aufl., Fachbuchverlag Leipzig 1986
Kaltofen, Rolf; Eckert, Günter; Opitz, Rolf; Allgemeine chemische Technik, 4.Aufl. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig 1972
Hirschberg, Hans Günther; Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau, Springer Verlag Berlin Heidelberg 1999
Schwarz, Jutta; Ökologie im Bau, 4. Aufl. Verlag Paul Haupt Bern-Stuttgart-Wien 1998, S.69