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Siehe auch: Van-Arkel-de-Boer-Verfahren, Zirconium, Periodensystem der Elemente 
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Titan

Autor: H. Lohninger

Ordnungszahl 22
Symbol Ti
CAS-Nr. 7440-32-6
Atomgewicht 47.867 amu
Elektronenkonfiguration [Ar] 3d2 4s2
Schmelzpunkt 1668 °C
Siedepunkt 3287 °C
Dichte 4.507 g/cm3
Quellen: Enghag 2004 , Wieser 2011
Geschichte
Titan wurde 1791 von W. Gregor in Ilmenit entdeckt, vier Jahre später entdeckte unabhängig davon M.H. Klaproth das Element in Rutil und gab ihm den Namen Titan. Erst 1825 konnte dann J.J. Berzelius Titan elementar darstellen, die erste technische Darstellung erfolgte 1938 durch das Verfahren von W. Kroll.
Vorkommen
Titan ist das zehnthäufigste Element in der Erdkruste (100x häufiger als z.B. Kupfer), ist aber trotzdem schwierig zu gewinnen, da es meist nur in niedrigen Konzentrationen vorkommt. Titan kommt in den Mineralen Ilmenit, FeTiO3, Rutil, TiO2, und Titanit, CaTiSiO5, vor und als Begleitstoff in Eisenerzen. Titan kommt praktisch immer in magmatischen Gesteinen vor.
Titan-Schwamm (ca. 120 g) nach der Reduktion von TiCl4 mit Magnesium.
Foto: Images of Chemical Elements.
Darstellung
Die Darstellung von Titan erfolgt mit Hilfe des Kroll-Prozesses, bei dem Titantetrachlorid mit Magnesium reduziert wird. Dabei wird das TiCl4 in ein mit einem Inertgas (Argon, Helium) gefüllten Eisenbehälter mit rund 1000° geleitet, auf dessen Boden sich geschmolzenes Magnesium befindet. Das Titantetrachlorid reagiert mit dem flüssigen Magnesium unter Bildung eines Titanschwammes und flüssigen Magnesiumchlorids, das vom Boden abgestochen werden kann. Der Titanschwamm (typ. Zusammensetzung 60% Ti, 25% MgCl2 und 15% Mg) wird mit 10%iger Salzsäure ausgelaugt, oder aber durch Destillation im Vakuum gereinigt.

Sehr reines Titan kann man durch das Van-Arkel-de-Boer-Verfahren erhalten.

Zur Erzeugung des benötigten Titantetrachlorids leitet man Chlor über ein glühendes Gemisch (700-1000°C) aus Koks und Titandioxid:

TiO2 + 2 C + 2 Cl2 TiCl4 + 2 CO

Verwendet man als Ausgangsmaterial Ilmenit statt Rutil, so muss vorher noch das Eisen im Lichbogenofen reduziert werden. Es entsteht dabei Titanschlacke, die rund 85% TiO2 enthält.
Eigenschaften
Titan ist ein silbrig-graues Metall, das in reiner Form gut schmiedbar ist und eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweist. Titan ist an der Luft korrosionsbeständig (Passivierung durch die gebildete Oxidhaut). Bei Erwärmung reagiert es aber mit den meisten Nichtmetallen (Titan "brennt" sogar in Stickstoff unter Bildung von Titannitrid, TiN). Obwohl Titan unedler als Zink ist, wird es von kalten Mineralsäuren (ausgenommen Flusssäure) aufgrund von Passivierung nicht angegriffen.
Verwendung
Titan wird hauptsächlich in Legierungen mit Aluminium, Molybdän, Eisen und Mangan eingesetzt. So ist Titanstahl besondern schlagfest und wird in Eisenbahnrädern verwendet. Außerdem werden Titanlegierungen im Flugzeug- und Raketenbau eingesetzt. Die wichtigste Titanverbindung ist Titandioxid, das hauptsächlich als weißes Pigment dient.


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Last Update: 2013-08-08