Titan
Physikalische und chemische Eigenschaften Tm: 1677 °C Tb: 3262 °C Leichtmetall, Dichte: 4.54 g/cm3 unedel, Normalpotential: -1.63V
silberweiß gut schmiedbar (duktil) Kristallstruktur: α-Ti 882°C β-Ti Hexagonal dichteste kubisch raumzentriert Kugelpackung Guter Leiter (elektr. Strom) 5 stabile Isotope passiviert durch Oxidschicht angreifbar von heißen Säuren und Flusssäure
Vorkommen Starke Verteilung 10.Stelle der Elementhäufigkeit mit 0.41% am Aufbau der Erdkruste beteiligt Nicht Elementar Starke Verteilung Ilmenit FeTiO3 Titanoxide Rutil Anatas Brookit Perowskit CaTiO3 Titanit CaTi[SiO4]O
Kristallstruktur von Perowskit Ti4+-Ion O2--Ion Ca2+-Ion
Herstellung 1. Titanschwamm a). Herstellung von Titanchlorid Aus Rutil: TiO2 (s) + 2C (s) + 2Cl2 (g) 800-1200°C TiCl4 (l) + 2CO (g) Aus Ilmenit: FeTiO3 (s) + C (s) T>1600°C TiO2 (s) + Fe (l) + CO (g) TiO2 (s) + 2C (s) + 2Cl2 (g) 800-1200°C TiCl4 (l) + 2CO (g)
b) Reinigung von TiCl4 durch Destillation c) Reduktion mit Magnesium unter Argon-Atmosphäre (Kroll-Prozess) TiCl4 + 2Mg 950 – 1150°C Ti + 2MgCl2 d) Reinigung Durch Herauslösen mit ver. Salzsäure oder Vakuumdestillation
2. Weiterverarbeitung Titanschwamm Titanlegierung Umschmelzen Zugabe von Legierungspartner Al, V, Mo, Sn, Ni, Nb, Fe/Mn, Titanlegierung Hohe/höchste Korrosionsbeständigkeit Gute Oxidationsbeständigkeit bei T<600°C Geringe Dichte Hohe spezifische Festigkeit
Van Arkel – de Boer – Verfahren 3. Hochreines Titan Van Arkel – de Boer – Verfahren Transportreaktion Reinigung: Nur Hauptkomponente wird transportiert
TiI4 Ti I2 I2 I2 Ti Ti Heizdraht 1200 – 1500°C Kaltstelle 500°C TiI4 → 2I2 + Ti 2I2 + Ti → TiI4
4. Herstellung von Titandioxid Chlorid-Verfahren TiO2 (s) + 2C (s) + 2Cl2 (g) 800-1200°C TiCl4 (g) + 2CO (g) TiCl4 (g) + O2 (g) 900-1400°C TiO2 (s) + 2Cl2 Sulfat-Verfahren FeTiO3(s) + 2H2SO4(aq) TiOSO4(aq) + FeSO4(aq) + 2H2O TiO2+(aq) + 4H2O TiO(OH)2(s) + 2H3O+(aq)
Verwendung von Titan Metall Pigment Verkehrstechnik Medizintechnik Schmuckindustrie Farbindustrie Kunststoffe Legierung Verkehrstechnik Energietechnik Chemische Industrie Meerestechnik