Wat zijn de eigenschappen en toepassingen van titanium
Inleiding
Op onze wereld komen tientallen atomen/elementen voor. Dat zijn de allerkleinste deeltjes waaruit alles op aarde is opgebouwd. Ieder deeltje heeft andere eigenschappen. Zo is het ene atoom elastisch en het andere superhard, zoals titanium. In de wetenschap wordt titanium vaak genoteerd als ‘’Ti’’. Maar wat moet je nog meer weten van titanium? Waar wordt het element eigenlijk voor gebruikt?
Eigenschappen
Titanium is al lang geleden ontdekt: in 1791 om precies te zijn door wetenschapper William Gregor. Hij vond in het mineraal ilmeniet een onbekend element. In 1795 vond een andere wetenschapper het element opnieuw en hij beschreef het en gaf het de naam titanium. Het element werd vernoemd naar de titanen, reuzen uit de Griekse mythologie. Eén titaniumatoom weegt 47,867 massaeenheden (één massaeenheid is 1,66 x 10-27 kg). In de titaniumkern zitten 22 protonen, positief geladen deeltjes. Daarom is het atoomnummer van titanium 22. Het aantal neutrale deeltjes, neutronen, in de kern verschilt. De meeste titaniumatomen hebben 26 neutronen, anderen 24 of 28. Titanium is een metaal dat in het Periodieke Systeem der Elementen onder de vierde periode en bij de vierde groep, de titaangroep. Andere atomen in deze groep zijn hafnium, zirkonium en rutherfordium.
Een opmerkelijke eigenschap van titanium is dat het erg goed bestendig is tegen roest. Dit komt doordat er om vast titanium altijd een heel dun maar erg hard laagje titaniumoxide zit. Ook is titanium erg hard, bijna even hard als staal. Hoewel je het misschien niet zou verwachten, kan titanium branden. Het smeltpunt van het atoom is 1667 graden Celsius, het kookpunt 3287 graden.
Titanium komt relatief veel voor op aarde. 0,6% van het gewicht van de aardkorst bestaat uit dit atoom en staat daarmee op de 9e plek op de lijst van meest voorkomende atomen op aarde. Buiten de aarde komt titanium ook veel voor, vooral in meteorieten.
Toepassingen
Omdat titanium niet giftig is voor mensen, kan het goed gebruikt worden in piercings en lichaamsprotheses. Titanium reageert niet met menselijk weefsel dus het materiaal zal niet worden af gestoten. Naast piercings wordt titanium ook veel in andere sieraden verwerkt. Verder kunnen we het element, in combinatie met andere elementen, terugvinden in vliegtuigen en raketten. Dit komt doordat titanium goed tegen extreme temperatuurwisselingen kan en erg sterk en licht is. Van de laatstgenoemde eigenschap wordt handig gebruik gemaakt in onder andere fietsen, sleutels, horloges en golfclubs.
Zoals eerder al werd beschreven is titanium corrosiebestendig (roestbestendig). Daarom wordt het vaak gebruikt om scheepsschroeven mee te maken. Het is namelijk erg belangrijk dat deze schroeven in het zeewater niet roesten. Voorgaande toepassingen komen relatief weinig voor. In 95% van de gevallen wordt het element namelijk in de vorm van titaniumdioxide gebruikt. Dit is een heel erg wit pigment en wordt daarom verwerkt in papier, verf en kunststoffen. Wanneer titaniumoxide in verf wordt verwerkt, kan het goed infrarood licht reflecteren. Dit kan erg handig zijn voor het werk van astronomen. In bepaalde warmtewisselaars die worden gebruikt in de chemische en voedingsindustrie en scheepvaart kan titanium ook worden gebruikt. Door titanium te gebruiken kan de warmtewisselaar langer meegaan en zal deze niet gaan roesten.
Het is erg moeilijk om zuiver titanium te verkrijgen omdat het onder hoge temperaturen gemakkelijk reageert met koolstof en zuurstof. Via het zeer ingewikkelde Van Arkel-de Boerproces, ontwikkeld door Nederlanders, is het toch mogelijk om bijna zuiver titanium te ontwikkelen.
Door titaniumtetrachloride allerlei reactie aan te laten gaan met magnesium is het ook mogelijk om titanium te verkrijgen. Dit proces wordt vooral op commerciële schaal gebruikt maar is wel erg kostbaar.
Verder lezen
Wil je nog meer weten over elementen met hun eigenschappen en toepassingen? Klik hieronder dan een woord aan!
Conclusie
Titanium is één van de elementen/atomen die we op aarde kennen. Het is een relatief licht maar erg stevig metaal en kan goed tegen roest. Door deze eigenschappen wordt titanium gebruikt in onder andere vliegtuigen, lichaamsprotheses en scheepsschroeven. Van titanium wordt dus dankbaar gebruik gemaakt op vele verschillende gebieden. Het is echter wel erg lastig en kostbaar om titanium te verkrijgen.
Bronnen afbeeldingen: Wikimedia Commons, RTC