Chemisches Element · Referenzseite

22Ti

Titan

Titan ist Element 22 (Ti) in Periode 4, Gruppe 4 und im d-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 3d2 4s2.

Ordnungszahl22

Standard-Atomgewicht47.867(1)

Gruppe4

Periode4

Blockd

Elektronenkonfiguration[Ar] 3d2 4s2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Bei Titan spielt die d-Unterschale eine wichtige Rolle für die Chemie. Elektronen ähnlicher Energie können an Bindungen beteiligt sein; dadurch sind mehrere Oxidationsstufen und Koordinationsverbindungen möglich.

Die Konfiguration [Ar] 3d2 4s2 verändert sich bei der Ionenbildung. Damit können sich Farbe, Magnetismus, Bindungsverhalten und Reaktivität deutlich ändern.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Titan bildet Metalllegierungen sowie Verbindungen in mehreren Oxidationsstufen. Häufig sind Oxide, Halogenide, Sulfide und Koordinationskomplexe; welche Formen stabil sind, hängt stark von Reaktionsbedingungen und Liganden ab.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Titan bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 4.506 g/cm³; Schmelzpunkt: 1 943 K (1 670 °C); Siedepunkt: 3 560 K (3 287 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Titan vorkommt und wofür es verwendet wird

Titan kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Implantate und Pigmente eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Luft- und Raumfahrt

Titan wird in Luft- und Raumfahrtwerkstoffen eingesetzt, wenn geringe Masse, hohe Festigkeit, Temperaturbeständigkeit oder Korrosionsschutz wichtig sind.

Implantate

Titan oder geeignete Legierungen mit Titan werden in Implantaten eingesetzt, wenn Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit und mechanische Festigkeit zusammenkommen.

Pigmente

Bestimmte Verbindungen von Titan liefern stabile Farben oder optische Eigenschaften für Pigmente in Glas, Keramik, Kunststoffen oder Beschichtungen.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Titan steht in Periode 4, Gruppe 4 und im d-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Scandium; rechts davon Vanadium, Yttrium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationÜbergangsmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 10 · 2

Dichte4.506 g/cm³

Schmelzpunkt1 943 K (1 670 °C)

Siedepunkt3 560 K (3 287 °C)

Pauling-Elektronegativität1.54

Erste Ionisierungsenergie658.8 kJ/mol

Elektronenaffinität7.289 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Titan wird mit William Gregor verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 47.867(1). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Titan besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Titan hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.