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Diferencia entre revisiones de «Titanio»

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| colspan="2" align="center" | [[Escandio]] - '''Titanio''' - [[Vanadio]]
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| rowspan="3" valign="center" | '''Ti'''<br />[[ZirconioCirconio|Zr]]<br />[[Hafnio|Hf]]&nbsp;&nbsp;<br />&nbsp;<br />&nbsp;
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| align="center" | [[Archivo:Ti-TableImage.svg|250px]]
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! colspan="2" align=center bgcolor="#ffc0c0" | '''General'''
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| [[Anexo:ElementosListado químicosalfabético porde ordenelementos alfabéticoquímicos|Nombre]], [[Anexo:ElementosLista químicosde elementos por símbolo|símbolo]], [[Número atómico|número]]
| Titanio, Ti, 22
|-
Línea 22:
| [[elementos del grupo 4|4]], [[elementos del periodo 4|4]], [[elementos del bloque d|d]]
|-
| [[Densidad (física)|Densidad]], [[dureza|dureza Mohs]]
| 4507 [[kilogramo por metro cúbico|kg/m<sup>3</sup>]], 6
|-
Línea 42:
| 136 pm
|-
| [[Radio de van der Waals|Radio de Van der Waals]]
| Sin datos
|-
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! colspan="2" align="center" bgcolor="#ffc0c0" | '''Propiedades físicas'''
|-
| [[Estado de agregación de la materia|Estado de la materia]]
| sólido ([[magnetismo|__]])
|-
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|-
| [[Calor específico]]
| 520 [[Capacidadjulio caloríficapor kilogramo kelvin|J/(kg•K)]]
|-
| [[Conductividad eléctrica]]
Línea 89:
|-
| [[Conductividad térmica]]
| 21,9 [[Conducciónvatio depor calormetro kelvin|W/(m•K)]]
|-
| 1<sup>er</sup> [[Energía de ionización|potencial de ionización]]
Línea 128:
! [[abundancia natural|AN]]
! [[Periodo de semidesintegración]]
! [[Cadena de desintegración|MD]]
! [[energía de desintegración|ED]] [[mega|M]][[electronvoltioelectrón volt|eV]]
! [[producto de desintegración|PD]]
|-
Línea 176:
! colspan="2" align="center" bgcolor="#ffc0c0" | <font size="-1">{{cnpt}}</font>
|}
El '''titanio''' es un [[elemento químico]], de símbolo '''Ti''' y [[número atómico]] 22. Se trata de un [[metal de transición]] de color gris plata. Comparado con el [[acero]], metal con el que compite en aplicaciones técnicas, es mucho más ligero (4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la [[corrosión]] y gran [[resistencia de materiales|resistencia mecánica]], pero es mucho más costoso que el acero, lo cual limita su uso industrial.
 
Es un metal abundante en la naturaleza; se considera que es el cuarto metal estructural más abundante en la superficie terrestre y el noveno en la gama de metales industriales. No se encuentra en estado puro sino en forma de óxidos, en la [[escoria]] de ciertos minerales de [[hierro]] y en las [[ceniza]]s de animales y plantas. Su utilización se ha generalizado con el desarrollo de la [[astronáutica|tecnología aeroespacial]], donde es capaz de soportar las condiciones extremas de frío y calor que se dan en el espacio y en la [[industria química]], por ser resistente al ataque de muchos [[ácido]]s; asimismo, este metal tiene propiedades biocompatibles, dado que los tejidos del organismo toleran su presencia, por lo que es factible la fabricacion de muchas [[prótesis]] e implantes de este metal.
Posee propiedades mecánicas parecidas al [[acero]], tanto puro como en las aleaciones que forma, por tanto compite con el acero en muchas aplicaciones técnicas, especialmente con el [[acero inoxidable]].
 
El titanio fue declarado material estratégico por parte de [[Estados Unidos]] durante muchos años. Puede formar [[aleación|aleaciones]] con otros elementos, tales como [[hierro]], [[aluminio]], [[vanadio]], [[molibdeno]] y otros, para producir componentes muy resistentes que son utilizados por la industria [[ingeniería aeroespacial|aeroespacial]], [[Ingeniería aeronáutica|aeronáutica]], [[armaarmamento|militar]], [[petroquímica]], [[Ingeniería agrícola|agroindustrial]], [[tecnología del automóvilautomovil|automovilística]] y [[prótesis|médica]].
 
== Historia ==
Línea 193:
El mineral más importante del que se extrae titanio es el [[rutilo]] (óxido de titanio), muy abundante en las arenas costeras. Por su parte el titanio debe ser sometido previamente a un proceso metalúrgico de refinado, para prevenir su eventual reacción con sustancias gaseosas, tales como el [[nitrógeno]], el [[oxígeno]] y el [[hidrógeno]].
[[Matthew A. Hunter]] preparó por primera vez titanio metálico puro (con una pureza del 99.9%) calentando [[cloruro de titanio (IV)|tetracloruro de titanio]] (TiCl<sub>4</sub>) con [[sodio]] a 700-800 [[grado Celsius|°C]] en un reactor de acero.
 
El titanio como metal no se usó fuera del laboratorio hasta que en [[1946]] [[William Justin Kroll]] desarrolló un método para poder producirlo comercialmente, mediante la reducción del TiCl<sub>4</sub> con [[magnesio]], y este método, llamado [[Método de Kroll]], es el utilizado aún hoy en día (2008). En este proceso el metal se mantiene constantemente en una atmósfera de [[gas inerte]], como [[argón]] o [[helio]], que inhibe la reacción con cualquier otro elemento.<ref> {{cita libro
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}}</ref>
 
Durante los años 50 y 60 la [[Unión Soviética]] promovió el empleo de titanio en usos militares y [[submarino]]s (Clase Alfa y Clase Miguel) como parte de sus programas militares relacionados con la [[guerra Fría|guerra fría]]. En los [[Estados Unidos|EE. UU.]], el Departamento de Defensa (DOD) comprendió la importancia estratégica del metal y apoyó los esfuerzos para su comercialización. A lo largo del período de la guerra fría, el gobierno estadounidense consideró al titanio como un material estratégico, y las reservas de [[esponja de titanio]] fueron mantenidas por el Centro de Reservas Nacional de Defensa, que desapareció en [[2005]]. Hoy el mayor productor mundial es el consorcio ruso VSMPO-AVISMA, que representa aproximadamente el 29% de la cuota mundial de mercado.
 
En [[2006]], la Agencia de Defensa estadounidense concedió 5,7 millones de dólares a un consorcio de dos empresas para desarrollar un nuevo proceso para fabricar polvo de metal de titanio. Bajo calor y presión, se puede usar el polvo para crear artículos fuertes, de peso ligero en las superficies de revestimiento de armaduras o componentes para el espacio aéreo, el transporte e industrias de tratamiento químico.
Línea 211:
Se encuentran 5 [[isótopo]]s estables en la naturaleza: <sup>46</sup>Ti, <sup>47</sup>Ti, <sup>48</sup>Ti, <sup>49</sup>Ti y <sup>50</sup>Ti, siendo el <sup>48</sup>Ti el más abundante (73,8%). Se han caracterizado 11 [[radioisótopo]]s, siendo los más estables el <sup>44</sup>Ti, con un [[periodo de semidesintegración]] de 60,0 años, <sup>45</sup>Ti (184,8 minutos), <sup>51</sup>Ti (5,76 minutos) y el <sup>52</sup>Ti (1,7 minutos). Para el resto, sus periodos de semidesintegración son de menos de 33 segundos, y la mayoría de menos de medio segundo.
 
El [[masa atómica|peso atómico]] de los isótopos va desde 39,99 [[unidad de masa atómica|uma]] (<sup>40</sup>Ti) hasta 57,966 uma (<sup>58</sup>Ti). El primer modo de decaimiento antes del isótopo más estable, el <sup>48</sup>Ti, es la [[captura electrónica]], mientras que después de éste es la [[desintegración beta]]. Los isótopos del elemento 21 ([[escandio]]) son los principales productos de decaimiento antes del <sup>48</sup>Ti, mientras que después son los isótopos del elemento 23 ([[vanadio]]).<ref>[http://www.fortunecity.com/campus/dawson/196/elemtrans.htm Elementos de transición y sus características. fecha última visita web 30-4-2007] </ref>
 
== Características del titanio ==
Línea 222:
* La [[masa atómica]] del titanio es de 47,867 [[Unidad de masa atómica|u]].
* Es de color plateado grisáceo.
* Es [[paramagnetismo|paramagnético]], es decir, no se imanta debido a su estructura electrónica.
* Abundante en la [[naturaleza]].
* [[ReciclajeReciclar|Reciclable]].
* Forma aleaciones con otros elementos para mejorar las prestaciones mecánicas.
* Es muy resistente a la [[corrosión]] y [[reducción-oxidación|oxidación]].
* [[Material refractario|Refractario]].
* Poca [[conductividad]]: No es muy buen conductor del calor ni de la [[electricidad]].
 
Línea 234:
* [[Mecanizado]] por arranque de [[viruta]] similar al [[acero inoxidable]].
* Permite [[fresado químico]].
* [[Maleabilidad|Maleable]], permite la producción de [[chapa|láminas]] muy delgadas.
* [[Ductilidad|Dúctil]], permite la fabricación de [[alambre]] delgado.
* Duro. [[Escalas de dureza|Escala de Mohs]] 6.
* Muy resistente a la [[tracción]].
* Gran [[tenacidad]].
* Permite la fabricación de piezas por [[fundición]] y [[moldeo por inyección|moldeo]].
* Material [[soldadura|soldable]].
* Permite varias clases de tratamientos tanto termoquímicos como superficiales.
Línea 257:
El titanio no se encuentra libre en la [[naturaleza]], los minerales que muestran una mayor concentración de este metal son el [[rutilo]] (TiO<sub>2</sub>) y la [[ilmenita]](FeO•TiO<sub>2</sub>), además de la ''anatasa'' y la ''brookita'' (ambas son también TiO<sub>2</sub>).
 
Para obtener titanio puro, a partir de los minerales que lo contienen se utiliza mayoritariamente el llamado Método de Kroll, que consiste en la reducción del compuesto [[cloruro de titanio (IV)|tetracloruro de titanio]] con [[magnesio]] molido, en una atmósfera de [[argón]] para evitar la oxidación. El proceso consta de los siguientes pasos:
 
* Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 900°C, en presencia de [[carbono]], mediante la reacción:
Línea 274:
Comercial y técnicamente existen muchas aleaciones de titanio porque no hay una norma muy rígida sobre las mismas. Sin embargo las aleaciones más conocidas son las siguientes y se conocen por el grado que tienen.
 
'''Ti grado 2''', tiene la siguiente composición química: '''TiFe'''(0,25-0,30) Es conocido como titanio comercial puro. Tiene una resistencia a la tracción de 345 [[Pascal (unidad de presión)|MPa]], un límite elástico de 275 [[Pascal (unidad de presión)|MPa]], una [[ductilidad]] del 20% una dureza de 82 [[Dureza Rockwell|HRB]] una excelente [[soldadura]] y una [[resistencia eléctrica]] de 0,56 ([[Ohmio|μΩ]][[metro|m]]). Sus principales aplicaciones son donde se requiere resistencia a la corrosión y [[conformabilidad]] ( Tuberías, intercambiadores de calor,etc)
 
'''Ti grado 5''', tiene la siguiente composición química: [[Ti6Al4V|'''Ti<sub>6</sub>Al<sub>4</sub>V''']] Tiene una resistencia a la tracción de 896 MPa, un límite elástico de 827 MPa, una ductilidad del 10% una dureza de 33 HRB una soldabilidad muy buena y una [[resistividad]] eléctrica de 1,67 (μΩm). Sus aplicaciones son donde se requiera alta resistencia mecánica y altas temperaturas ( [[tornillo|Tornillería]] y [[forja|piezas forjadas]])
Línea 283:
 
 
Por otra parte las especificaciones ASTM (''[[ASTM|American Society for Testing and Materials]]'') ofrecen un sistema práctico de identificación de las diferentes presentaciones del titanio.
 
Los más utilizados son los siguientes:
Línea 345:
A la hora de afrontar la soldadura de piezas de titanio hay que tener en cuenta que si se supera la temperatura de [[fusión]], puede sufrir una [[decoloración]] porque reacciona fácilmente en contacto con los gases atmosféricos. Esta decoloración puede suponer pérdida de ductilidad y de resistencia mecánica. Por lo tanto es muy importante que en la soldadura se proteja la zona de soldadura con [[gas inerte|gases inertes]].
 
También perjudican la soldadura los contaminantes de las superficies a soldar, tales como óxido, polvo, limaduras y [[viruta]]s, por lo que deben eliminarse por baño de decapación, mecanizado [[pulimento|pulido]] o chorro de arena.
 
la soldadura debe limpiarse con paño de [[acetona]], o cepillo de [[acero inoxidable]] o titanio
Línea 377:
{{AP|Embutición}}
 
La embutición es una técnica de moldeo de metales en caliente que permite fabricar piezas complejas en un sola operación con la acción conjunta de una [[troquelaciónprensa mecánica|prensa]] y el [[molde]] o [[Troquel (cortante)|troquel]] adecuado a la pieza que se quiere fabricar. Para facilitar la embutición es necesario que el material tenga una gran [[elongación]] a la tracción. que se trate de materiales policristalinos da grano fino a altas temperaturas. Esta propiedad la tiene la aleación de titanio de grado 5 Ti<sub>6</sub>Al<sub>4</sub>V.
 
La técnica consiste colocar la pieza a moldear entre las dos mitades del troquel o molde, a la temperatura que permita la mejor superplasticidad del material. Se insufla argón caliente en la parte superior del molde y se fuerza la lámina de titanio contra la parte interior del troquel.
Línea 447:
=== Aplicaciones biomédicas: Titanio quirúrgico ===
[[Archivo:Hip prosthesis.jpg|thumb|200px|Prótesis ósea]]
El titanio es un metal biocompatible, porque los tejidos del organismo toleran su presencia sin que se hayan observado [[alergia|reacciones alérgicas]] del sistema inmunitario. Esta propiedad de biocompatibilidad del titanio unido a sus cualidades mecánicas de dureza, ligereza y resistencia han hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad para aplicaciones médicas, como prótesis de cadera y rodilla, tornillos óseos, placas antitrauma e implantes dentales, componentes para la fabricación de válvulas cardíacas y [[marcapasos]], [[gafas]], herramental quirúrgico tales como [[escalpelo|bisturísbisturí]]s, tijeras, etc., y también la gran cantidad de piezas llamadas ''[[piercing]]''.
* La aleación de titanio más empleada en este campo contiene aluminio y vanadio según la composición: [[Ti<sub>6</sub>Al<sub>4</sub>V]]. El aluminio incrementa la temperatura de la transformación entre las fases alfa y beta. El vanadio disminuye esa temperatura. La aleación puede ser bien soldada. Tiene alta tenacidad.
Las especificaciones de ASTM para el titanio quirúrgico son las siguientes:
Línea 470:
=== Otros usos ===
 
* '''Industria energética''': El titanio es muy utilizado en la construcción de sistemas de intercambio térmico en las [[central termoeléctricatérmica|centrales térmicas]] eléctricas (y también en las [[central nuclear|centrales nucleares]]), debido principalmente a sus características de resistencia mecánica (lo que hace que los haces tubulares que constituyen esos intercambiadores sean muy resistentes a las vibraciones y que los espesores de los tubos puedan ser menores, facilitando el intercambio de calor) y químicas (el titanio, a semejanza del cobre, genera una capa inoxidable sobre su superficie, lo que lo hace mucho más resistente a la corrosión).
* '''Industria de procesos químicos''': Determinadas aleaciones de titanio se utilizan para fabricar componentes de las industrias de proceso tales como bombas, depósitos, [[reactor químico|reactores químicos]] y [[columna de fraccionamiento|columnas de fraccionamiento]] en centrales que utilizan agua de mar como [[líquido refrigerante|refrigerante]]. También se emplea en las unidades de desulfuración de gases que permiten reducir las emisiones de [[óxido de azufre (IV)|dióxido de azufre]] de las centrales térmicas de [[carbón]]. Estas aplicaciones son posibles gracias a la gran resistencia del titanio ante los agentes corrosivos tales como el agua salada, las soluciones de clorito e hipoclorito, el ácido nítrico, los ácidos crómicos, los cloruros metálicos, los sulfuros o los ácidos orgánicos.
* '''Industria automovilística''': Un sector nuevo se ha incorporado a la fabricación de componentes de titanio, donde las empresas automovilísticas están incorporando componentes de titanio en los vehículos que fabrican, con el fin de aligerar el peso de los mismos, así por ejemplo ya existen [[muelle]]s y [[biela]]s de titanio. Especialmente en el caso de los muelles se mejora el [[módulo de elasticidad|módulo de Young]] y una mejor calidad de la suspensión.
* '''Industria militar''': El titanio se emplea en la industria militar como material de [[blindaje]], en la construcción de los [[portaaviones]], en la carrocería de vehículos ligeros, en la construcción de [[submarino]]s nucleares y en la fabricación de [[misil]]es
[[Archivo:A380-trent900.JPG|200px|thumb|Motor de [[Airbus]] [[Airbus A380|A-380]] con 11 [[tonelada|t]] de titanio]]
[[Archivo:GuggenheimBilbao.jpg|180px|thumb|Museo [[Guggenheim]] de [[Bilbao]] cubierto de láminas de titanio]]
* '''Industria aeronáutica y espacial''': Debido a su fuerza, baja densidad y el que puede soportar temperaturas relativamente altas, las aleaciones de titanio se emplean en [[avión|aviones]] y [[cohete espacial|cohetes espaciales]] . El titanio y sus aleaciones se aplican en la construcción aeronáutica básicamente para construir forjados estructurales de los aviones, discos de ventilación, [[álabe]]s, y palas de [[turbina]]s.
Línea 480:
* '''Industria relojera''': Los relojes deportivos que requieren un material resistente a menudo usan el titanio, un metal fuerte, blanco. Los [[reloj de pulsera|relojes de pulsera]] de titanio son de peso ligero, 30 por ciento más fuertes que los de acero y resisten la corrosión. Generalmente tienen una capa protectora para hacerlos resistentes a los rayones. Se fabrican las cajas de titanio e incluso las correas de sujeción.
[[Archivo:Ti covered watches.jpg|100px|thumb|left|Reloj con carcasa de titanio]]
* '''Joyería y bisutería''': Cada vez se está utilizando más el titanio como metal seminoble en el ámbito de la joyería y de la bisutería. Así es posible encontrar pulseras, [[pendiente (indumentaria)|pendientes]], [[anillo]]s, etc., fabricados en este metal. Para mejorar el aspecto superficial del titanio se le somete a diferentes tipos de procesos que refuerzan su belleza.
* '''Instrumentos deportivos''': Con titanio se producen actualmente distintos productos de consumo deportivo como [[palo de golf|palos de golf]], [[bicicleta]]s, [[caña de pescapescar|cañas de pescar]], etc.
* '''Decoración''': También se han empleado láminas delgadas de titanio para recubrir algunos edificios, como por ejemplo el [[Fundación Solomon R. Guggenheim|Museo Guggenheim]] de Bilbao.
 
== Aplicaciones del titanio no metálico ==
Línea 491:
{{AP|Tetracloruro de titanio}}
 
El [[cloruro de titanio (IV)|tetracloruro de titanio]] (TiCl<sub>4</sub>)es un líquido incoloro que tiende a amarillo pálido que emite vapores de olor fuerte. Si entra en contacto con agua, rápidamente forma ácido clorhídrico, como también compuestos de titanio.
El tetracloruro de titanio no se encuentra de forma natural en el medio ambiente y es producido por un proceso químico a partir de los minerales que contienen titanio.
 
Es usado para fabricar titanio metálico y otros compuestos que contienen titanio, tales como bióxido de titanio. También se usa para irisar el [[vidrio]] y, debido a que en contacto con el aire forma mucho humo, se emplea para formar artificialmente pantallas de humo. Se emplea para obtener [[gemapiedra preciosa|piedras preciosas artificiales]].<ref>[http://www.atsdr.cdc.gov/es/toxfaqs/es_tfacts101.html Tetracloruro de titanio. Agencia para sustancias tóxicas y el registro de enfermedades. (Septiembre 1997) Visita web 20-4-2007]</ref>
El (TiCl<sub>4</sub>) se obtiene mediante un proceso de cloración a 800 ºC, en presencia de carbono(C) mediante la reacción:
 
Línea 526:
[[Archivo:Oxid titaničitý.PNG|thumb|200px|Dióxido de titanio (TiO<sub>2</sub>)]]
 
El [[óxido de titanio (IV)|dióxido de titanio]] es un compuesto cuya fórmula es (TiO<sub>2</sub>).Se encuentra en una forma negra o de color castaño conocida como [[rutilo]]. Las formas naturales que se encuentra menos en la naturaleza son la [[anatasita]] y la [[brooquita]].Tanto el rutilo como la anatasita puros son de color blanco. El óxido básico negro, (FeTiO<sub>3</sub>), se encuentra en forma natural como el mineral llamado [[ilmenita]]. El dióxido de titanio es la principal fuente comercial del titanio. Aproximadamente el 95% del titanio que se consume lo hace en forma de dióxido de titanio, debido a las múltiples aplicaciones industriales que tiene.
 
==== Propiedades ====
Línea 584:
El titanio es el noveno elemento más abundante en la corteza terrestre (supone el 0,63% del peso total). Sin embargo, en la naturaleza siempre se encuentra unido químicamente a otros elementos, formando minerales en los que la fracción de titanio suele ser pequeña.
 
De todos los minerales de titanio, solo el [[rutilo]] y la [[ilmenita]] son explotables económicamente y esto sólo cuando la concentración de titanio es suficientemente alta. Existen depósitos significativos de titanio en forma de ilmenita en [[Australia]] occidental, [[Canadá]], [[Nueva Zelanda]], [[Noruega]] y [[Ucrania]]. Se extraen grandes cantidades de rutilo en [[América del Norte|Norteamérica]] y [[Sudáfrica]]. Las reservas conocidas de titanio se estiman en unas 600&nbsp;millones de toneladas (expresadas como TiO<sub>2</sub>).
 
== Titanio y toxicidad ==
Línea 592:
Se han detectado algunos efectos de la sobreexposición al polvo de titanio por lo que la inhalación del polvo puede causar tirantez y dolor en el pecho, tos, y dificultad para respirar. El contacto con la piel y los ojos puede provocar irritación. Vías de entrada: Inhalación, contacto con la piel, contacto con los ojos.
 
Respecto a la cancerología que pueda tener, la agencia internacional para la investigación del cáncer (IARC) ha incluido el dióxido de titanio en el grupo 3 que consiste en que el titanio no es clasificable como elemento [[carcinógeno|cancerígeno]] en los humanos (''el agente no es clasificable con respecto a su carcinogenicidad en humanos'').<ref>[http://www.lenntech.com/espanol/tabla-peiodica/Ti.htm Lentech Efectos del titanio sobre la salud Visita web 30-4-2007]</ref>
 
== Referencias y bibliografía ==
 
Este artículo incorpora material de http://www.lowde.com , que mediante una [[Wikipedia:Autorizaciones/http://www.lowde.com| autorización]] permitió agregar contenido e imágenes del [http://www.tornillosdetitanio.com/manual_titanio.pdf Manual de Titanio] que incorpora en la web y publicarlos bajo licencia [[Licencia de documentación libre de GNU|GFDL]].
{{Listaref|2}}
 
Obtenido de «https://es.wikipedia.org/wiki/Titanio»