Aerospazio
Il titanio viene impiegato in applicazioni aerospaziali quando offre una combinazione utile di massa, resistenza, stabilità termica o comportamento chimico.
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Elemento chimico · scheda di riferimento
22Ti
Titanio
Il titanio è l’elemento 22 (Ti), nel periodo 4, gruppo 4 e blocco d. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è solido. La configurazione elettronica è [Ar] 3d2 4s2.
Numero atomico22
Peso atomico standard47.867(1)
Gruppo4
Periodo4
Bloccod
Configurazione elettronica[Ar] 3d2 4s2
Struttura elettronica
Che cosa controlla la sua chimica
Gli orbitali d partecipano alla chimica del titanio. Gli elettroni di energie vicine possono essere coinvolti nei legami, favorendo stati di ossidazione variabili e complessi di coordinazione.
La configurazione [Ar] 3d2 4s2 cambia quando l’atomo viene ionizzato. Questo può modificare colore, magnetismo, geometria di coordinazione e reattività dei composti.
Forme chimiche
Composti, ioni e materiali
Il titanio forma leghe, ossidi, alogenuri e complessi di coordinazione. La varietà degli stati di ossidazione dipende dalla posizione nel blocco d e dall’ambiente chimico.
Comportamento fisico
Stato e cambiamenti di fase
A temperatura ambiente lo stato di riferimento del titanio è solido. Tra i dati riportati: densità 4.506 g/cm³, punto di fusione 1 943 K (1 670 °C), punto di ebollizione 3 560 K (3 287 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.
Presenza e applicazioni
Dove si trova e come viene usato il titanio
Il titanio si trova in minerali, composti naturali o materiali tecnici a seconda della sua reattività. Le applicazioni riportate in questa scheda comprendono Aerospazio, Impianti e Pigmenti; in ciascun caso conta la forma chimica o la struttura del materiale.
Nella pratica
Esempi di usi concreti
Impianti
Nell’ambito «Impianti», il titanio viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.
Pigmenti
Composti di titanio sono usati in alcuni pigmenti quando colore, stabilità e resistenza chimica sono adatti all’applicazione.
Posizione periodica
Che cosa mostrano gli elementi vicini
Il titanio si trova nel periodo 4, gruppo 4 e blocco d. Nel riquadro compaiono nello stesso periodo lo scandio a sinistra e il vanadio a destra; nello stesso gruppo lo zirconio sotto. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.
Dati di riferimento
Proprietà fisiche e atomiche
Classificazionemetallo di transizione
Stato a temperatura ambienteSolido
Gusci elettronici2 · 8 · 10 · 2
Densità4.506 g/cm³
Punto di fusione1 943 K (1 670 °C)
Punto di ebollizione3 560 K (3 287 °C)
Elettronegatività di Pauling1.54
Prima energia di ionizzazione658.8 kJ/mol
Affinità elettronica7.289 kJ/mol
I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.
Storia
Scoperta e identificazione
La scoperta del titanio è associata a William Gregor. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.
Isotopi e peso atomico
Come la composizione isotopica modifica i numeri
Il peso atomico standard è 47.867(1). È una media ponderata della composizione isotopica naturale e non la massa di un singolo atomo.
Gli isotopi del titanio hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.
Sicurezza
Manipolazione ed esposizione
I rischi associati al titanio dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.