Titan (Element)

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Titan
Elementsymbol Ti
Ordnungszahl 22
Relative Atommasse 47,867
Aggregatzustand fest
Schmelzpunkt 1668 °C
Siedepunkt 3260 °C

Titan (benannt nach den Riesen bzw. Titanen der altgriechischen Sagenwelt) ist ein chemisches Element. Die chemische Verbindung Titandioxid hat eine große wirtschaftliche und technische Bedeutung.

Eigenschaften

Es handelt sich bei Titan um ein silberweiß glänzendes, luftbeständiges, gut dehnbares, leichtes und sehr hartes Leichtmetall, das überwiegend Verbindungen mit der Oxidationszahl IV (4. Nebengruppe) bildet. Seine mechanische Festigkeit bei geringer Dichte, die hohe Schmelztemperatur und geringe thermische Ausdehnung sowie seine Korrosionsbeständigkeit machen es zu einem wichtigen Werkstoff für die Industrie und zu einem wichtigen Legierungsbestandteil. Ab einer Temperatur von 426 °C lässt die Festigkeit des Metalls schnell nach, als Werkstoff für höhere Temperaturen ist Titan also nicht geeignet.

Geschichte

Im Jahre 1791 wurde in dem englischen Örtchen Creed, Cornwall, von dem englischen Mineralogen William Gregor das Element Titan in Form des Dioxids entdeckt. Unabhängig davon entdeckte der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth 1795 auch das Dioxid bei der Untersuchung des Minerals Rutil. Er benannte das im Dioxid vorhandene Metall nach den altgriechischen Titanen. In unreiner Form erhielt der schwedische Chemiker Jöns Jakob Berzelius das Metall erstmals 1825 durch Reduktion des Dioxids mit Natrium. Rund 100 Jahre später, 1924, erhielten die niederdeutschen bzw. niederländischen Chemiker Eduard van Arkel und Jan Hendrik de Boer hochreines Titan nach dem Aufwachsverfahren, dem sogenannten Van-Arkel-de-Boer-Verfahren. Technisch wurde Titan erstmals 1938 durch den deutschen (luxemburgischen) Forscher William Justin Kroll („Kroll-Prozess“) hergestellt, wodurch erst die großindustrielle Produktion des Metalls ermöglicht wurde.

Vorkommen

Titan ist in der Natur sehr verbreitet, tritt aber nie elemetar auf, sondern findet sich in Gesteinen und Mineralien wieder, überwiegend jedoch nur in geringen Konzentrationen. Es steht an 10. Stelle der Elementhäufigkeit (0,41 Gewichtsprozent). Bedeutende Primär- und Sekundärlagerstätten von titanhaltigen Erzen befinden sich in Kanada, den USA, Brasilien, Rußland, Skandinavien, Australien und Südafrika. Die Hauptförderländer sind Australien, die GUS-Staaten und Malaysia.

Verwendung

Die zwei nützlichsten Materialeigenschaften des Metalls sind die Korrosionsbeständigkeit und das Verhältnis von Festigkeit zu Dichte, die höchste aller metallischen Elemente. Titan ist im unlegierten Zustand so stark wie manche Stähle, aber weniger dicht und damit weniger schwer.

Titan findet Verwendung für Stahllegierungen, die besondere mechanische Festigkeit aufweisen. Titanlegierungen mit Chrom, Aluminium, Vanadium u. a. sind leicht, sehr korrosionsbeständig und von hoher Festigkeit; sie werden im Flugzeug-, Raketen- und Düsentriebwerkbau, auch im Schiffs- und U-Bootbau sowie in der Reaktortechnik verwendet. In der Medizintechnik werden Schrauben, Prothesen und künstliche Gelenke aus Titan und Titanlegierungen hergestellt. Während man früher bei Militär und Polizei den Kopf gegen direkten Beschuss nur unzureichend schützen konnte, existieren heute Helme mit sehr schutzwirksamen Titan-Legierungen.

Titanlegierungen wie Titanstahl und Ti-Hartmetalle werden zudem zum Anlagenbau für die chemische Industrie, Nahrungsmittel-, Textil-, und Papierindustrie verwendet. Titanstähle (mit weniger als 0,8  Prozent Titananteil) sind besonders fest und elastisch und daher sehr widerstandsfähig gegen Schläge und Stöße; sie eignen sich zur Herstellung von Eisenbahnrädern, Turbinen usw.

Titan dient weiterhin zur Herstellung von dünnen Brillengläsern mit hoher Brechkraft und in der Schmuckindustrie zur Herstellung von Armbändern für Uhren.

Verweise