Élément chimique · fiche de référence

22Ti

Titane

Le titane est l’élément 22 (Ti), situé en période 4, groupe 4 et dans le bloc d. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ar] 3d2 4s2.

Numéro atomique22

Poids atomique standard47,867(1)

Groupe4

Période4

Blocd

Configuration électronique[Ar] 3d2 4s2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

La sous-couche d intervient directement dans la chimie du titane. Les électrons d et s ont souvent des énergies proches, ce qui favorise plusieurs états d’oxydation, la formation de complexes et, pour de nombreux métaux de transition, des propriétés catalytiques.

La configuration [Ar] 3d2 4s2 doit être lue avec l’état d’oxydation du composé : retirer des électrons modifie l’occupation des orbitales d et peut changer couleur, magnétisme, géométrie de liaison et réactivité.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Pour le titane, les formes chimiques importantes comprennent le métal et ses alliages, ainsi que des oxydes, des halogénures et des complexes de coordination. Plusieurs états d’oxydation sont souvent possibles car les électrons s et d ont des énergies proches ; les ligands autour de l’ion métallique peuvent modifier fortement couleur, magnétisme et réactivité.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 4,506 g/cm³. Le point de fusion est 1 943 K (1 670 °C). Le point d’ébullition est 3 560 K (3 287 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le titane est surtout extrait de minerais comme le rutile et l’ilménite. Ses alliages associent faible densité, résistance mécanique et bonne tenue à la corrosion, ce qui explique leur emploi en aéronautique, dans certains implants et équipements chimiques ; le dioxyde de titane est en outre un pigment blanc très utilisé.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

aéronautique et spatial

Le titane est utilisé lorsque faible masse, résistance, tenue à la chaleur ou propriétés électroniques et optiques spécialisées sont recherchées.

implants

Le titane est présent dans des biomatériaux choisis pour leur résistance mécanique, leur tenue à la corrosion et leur compatibilité avec l’organisme.

pigments

Des composés fournissent des couleurs ou propriétés optiques stables dans les peintures, céramiques, plastiques ou verres.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le titane est en période 4 et dans le groupe 4. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre le scandium et le vanadium sur la même période ; le zirconium est juste au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétal de transition

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 10 · 2

Masse volumique4,506 g/cm³

Point de fusion1 943 K (1 670 °C)

Point d’ébullition3 560 K (3 287 °C)

Électronégativité de Pauling1,54

Première énergie d’ionisation658,8 kJ/mol

Affinité électronique7,289 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du titane est associée à William Gregor. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 47.867(1). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le titane possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au titane dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le titane élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.