Titan er et sølvhvitt lettmetall som har stor industriell betydning.  Titanlegeringer har fasthet og styrke som stål og er nesten like bestandig mot korrosjon som edelmetallene.

Det er fem stabile isotoper av titan: 46Ti (8,25 %), 47Ti (7,44 %), 48Ti (73,72 %), 49Ti (5,41 %), og 50Ti (5,18 %).

Titan er et grunnstoff i gruppe 4 i periodesystemet. Det vanligste ionet er derfor Ti4+.

Titan utgjør 0,5 vektprosent av jordskorpen, men spredd da sand, leire og jord inneholder noe titan. De viktigste titanholdige mineralene er rutil  og ilmenitt.

I Norge er det store forekomster av ilmenitt i Egersund/Sokndal-området. Rutil utvinnes for det meste av sandavleiringer. Andre titanmineraler er titan(IV)oksid-modifikasjonene, anatas og brookitt; perovskitt, titanitt og andre. Månematerialet fra Apollo-ferdene inneholdt opp til 12 vektprosent titan.

Titan eksisterer i to former: α-titan med heksagonal tettpakket struktur under 882 °C og β-titan med romsentrert kubisk struktur ved høyere temperatur (se kulepakning).

Høyrent er metallet lett å valse og forme. Titan kan løse store mengder gasser, for eksempel hydrogenoksygen (opptil 30 atomprosent) og nitrogen. Da blir metallet hardt og sprøtt.

Ved vanlig temperatur er titan meget korrosjonsbestandig både i luft og vann, noe som skyldes et passiverende sjikt av titan(IV)oksid på metalloverflaten. Det angripes heller ikke av sjøvann, fortynnet saltsyre, svovelsyre og de fleste organiske syrer, men løses derimot i flussyre, varm konsentrert saltsyre og svovelsyre. I salpetersyre blir metallet passivert. Ved oppvarming i luft til over 400–500 °C oksiderer metallet lettere.

I sine forbindelser opptrer titan med oksidasjonstallene -I, 0, +I, II, III og IV; det siste er det mest alminnelige og stabile.

Råstoffer for fremstilling av titan er først og fremst ilmenitt og rutil. I tillegg spiller titanslagg fra titanholdig jernmalm en viss rolle. Ilmenittholdig malm blir knust, pulverisert og opparbeidet til konsentrat med 40–70 prosent titan(IV)oksid ved flotasjon, magnetiske og elektrostatiske metoder. Opparbeidelsen av rutilsand gir konsentrater med 90–98 prosent titan(IV)oksid. Ilmenittkonsentratene brukes fortrinnsvis til fremstilling av rent titan(IV)oksid, mens rutilkonsentratene blir brukt til fremstilling av titan(IV)klorid for videre bearbeidelse til titanmetall og oksid.

Titanklorid fremstilles ved å reagere titan(IV)oksid med karbon og klor:

TiO2(s)+ 2C(s) + Cl2 (g) → TiCl4(g)+ 2CO(g)

Den langt største produsenten av rutilkonsentrat er Australia, som står for om lag 90 prosent av verdensproduksjonen. Verdensproduksjonen av ilmenittkonsentrat er nesten ti ganger større enn for rutil, og de største produsentlandene er Australia, Norge, Canada, USA og Russland.

Titan danner meget stabile forbindelser med oksygen, nitrogen og karbon, og titanmetall kan derfor ikke fremstilles ved å redusere titan(IV)oksid med for eksempel karbon eller hydrogen.

Fremstilling av rent titan i større mengder var lenge forbundet med betydelige vanskeligheter. Inntil 1948 ble kun ferrotitan, en jern–titan-legering med 25–70 vektprosent titan, fremstilt ved å redusere ilmenitt eller rutil med aluminium. Ferrotitan brukes som desoksidasjonsmiddel i stålindustrien.

Etter andre verdenskrig overtok krollprosessen i fremstillingen av titanmetall. Produktet er titansvamp som smeltes ved lysbuesmelting i beskyttelsesatmosfærer eller ved elektronstrålesmelting i høyvakuum for å få metallet i kompakt form.

Særlig rent titan blir fremstilt ved termisk spalting av titan(IV)jodid på motstandsoppvarmet tråd av titan ved van Arkel-de Boer-metoden (se Anton Eduard van Arkel).

De mest brukte hvite pigmentene i dag er titandioksidpigmenter fremstilt etter en prosess utviklet i Norge av Peder Farup og Gustav Adolf Jebsen rundt 1910.

Titan har en rekke anvendelser på grunn av lav tetthet, stor styrke og fasthet og korrosjonsbestandighet. Det brukes i kjemisk industri under sterkt korroderende omgivelser, i anlegg for avsalting av sjøvann, utsatte komponenter i offshorekonstruksjoner med mer. Titanlegeringer brukes i stor grad i flyindustrien, for eksempel som kompressorblad i gassturbiner og i supersoniske fly der den ytre overflaten blir sterkt oppvarmet ved friksjon slik at aluminiumlegeringer ikke kan brukes. Anoder av titan belagt med en tynn platinafilm blir brukt ved kloralkalielektrolysen, i katodiske beskyttelsessystemer for korrosjonsvern og annet.

Titanets evne til å løse og binde store mengder oksygen og andre gasser er basis for bruken som gettermateriale og i sublimasjonspumper for å oppnå ultrahøyvakuum. Titan(IV)oksid brukes som malingpigment (titanhvitt). Titankarbid, TiC, som er et av de hardeste, kjente materialer, brukes som skjæreverktøy. Mange titanater er ferroelektriske og brukes i elektronisk industri.

Titan har ingen kjent biologisk rolle, men finnes i kroppen i lave konsentrasjoner. Titanmetall brukes derfor til biomedisinske implantater.

Titan ble oppdaget i 1791 av den britiske presten William Gregor (1761–1817), kjent som mineralog på grunn av sine kjemiske analyser av forskjellige mineraler. Fra en svart, magnetisk sand (ilmenitt) som han fant i Creed i Cornwall, fremstilte han et oksid som han mente måtte inneholde et nytt grunnstoff. Han kalte det menachanite etter landsbyen Menachan hvor han var prest. Fire år senere fant den tyske kjemikeren Martin Heinrich Klaproth at mineralet rutil inneholdt det samme grunnstoffet, men foreslo navnet titanium som var uten henvisning til et geografisk sted.

Navnet kommer fra titanene i gresk mytologi. 

Noenlunde rent titanmetall ble først fremstilt i 1887 i Stockholm. Tidligere forsøk hadde endt med titan(IV)nitrid.

  • Atomsymbol Ti
    Atomnummer 22
    Atomvekt 47,88
    Smeltepunkt 1933 °C
    Kokepunkt 3560 °C
    Tetthet 4,54 g/cm3
    Oksidasjonstall -I, 0, I, II, III, IV
    Elektronkonfigurasjon [Ar]3d24s2

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.