Titânio (Ti)

O titânio é um metal pertencente ao grupo 4 da Tabela Periódica. Seu número atômico é 22. Entre suas principais características, estão a alta resistência à corrosão, além da baixa densidade e boa resistência mecânica, as quais o colocam como um bom candidato para fabricação de ligas metálicas.

O titânio é encontrado principalmente no minério ilmenita e é principalmente obtido pelo processo Kroll. Além de sua aplicação em ligas metálicas, o titânio apresenta compostos de grande interesse comercial, como o TiO₂, empregado como pigmento branco, semicondutor e na fabricação de protetores solares.

Leia também: Cromo — um metal de transição essencial para a fabricação do aço inoxidável

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o titânio
• 2 - Propriedades do titânio
• 3 - Características do titânio
• 4 - Onde o titânio é encontrado?
• 5 - Obtenção do titânio
• 6 - Para que serve o titânio?
• 7 - História do titânio
• 8 - Diferença entre titânio e ferro

Resumo sobre o titânio

• O titânio é um elemento metálico de número atômico 22, pertencente ao grupo 4 da Tabela Periódica.
• É um metal que, na sua forma pura, tem coloração cinza e é muito brilhoso.
• Além da boa resistência à corrosão, o titânio tem baixa densidade e boa resistência mecânica.
• Seu principal minério é a ilmenita.
• O titânio é aplicado em ligas metálicas, e o TiO₂ tem grande interesse comercial como pigmento branco.
• Foi descoberto, em 1791, pelo reverendo William Gregor.
• O titânio (metal de número atômico 22) e o ferro (metal de número atômico 26) são elementos químicos diferentes e não podem ser confundidos.
• Apesar de ser um dos metais mais comercializados do mundo, o ferro não possui uma boa resistência à corrosão, como o titânio possui.

Propriedades do titânio

• Símbolo: Ti
• Número atômico: 22
• Massa atômica: 47,867 u.m.a
• Eletronegatividade: 1,54
• Ponto de fusão: 1668 °C
• Ponto de ebulição: 3287 °C
• Densidade: 4,51 g.cm^-3
• Configuração eletrônica: [Ar] 4s² 3d²
• Série química: metais; grupo 4; elementos de transição.

Características do titânio

Quando puro, o titânio (Ti) se apresenta como um metal lustroso e de coloração cinza-clara. Tem baixa densidade em comparação a outros metais, é considerado forte, fabricado facilmente e de excelente resistência à corrosão. O titânio natural apresenta cinco isótopos estáveis com massas atômicas entre 46 e 50. É dúctil apenas na ausência do oxigênio.

Ele consegue queimar em contato com o ar e é o único elemento que queima em atmosfera de nitrogênio. O Ti não reage com bases (seja em baixa, seja em alta temperatura) e não se dissolve em ácidos minerais (inorgânicos) em temperatura ambiente ou diluídos, bem como resiste a boa parte dos ácidos orgânicos, gás cloro úmido e soluções de cloreto.

Contudo, reage com ácido clorídrico quente, formando Ti³⁺ e gás H₂. O ataque por ácido nítrico quente oxida o titânio a TiO₂. Fios de titânio se dissolvem em HF, produzindo H₂, além de uma solução amarela-esverdeada contendo íons Ti²⁺ e  Ti⁴⁺.

O Ti reage com boa parte dos elementos não metálicos em temperatura ambiente. Com C, O₂, N₂ e halogênios (X₂), forma o TiC, TiO₂, TiN e TiX₄ respectivamente. Com H2, é capaz de formar o TiH₂, porém há a formação de compostos não estequiométricos também, como o TiH_1,7.

Em solução, o Ti apresenta os números de oxidação +4 (o mais estável), +3 e +2.

Onde o titânio é encontrado?

O titânio é o nono elemento mais abundante da crosta terrestre (6,3 mg/g). O principal mineral de titânio é a ilmenita (FeTiO₃). Também ocorre em três variações de TiO₂, conhecidas como rutilo, anatásio e brookita, e na perovskita (CaTiO₃), encontrada usualmente em rochas metamórficas.

As maiores reservas de ilmenita se encontram na China, na Austrália, na Índia, no Brasil e na Noruega, sendo os principais produtores a China, o Moçambique e a África do Sul. Já as maiores reservas de rutilo estão na Austrália, Índia e África do Sul.

Também é possível encontrar titânio em meteoritos. Uma amostra rochosa da missão lunar Apollo 17 contém cerca de 12% de Ti.

Obtenção do titânio

A principal forma de obtenção de titânio se dá pelo processo Kroll, que é transformação da ilmenita ou do rutilo em TiCl₄ pela ação de Cl₂ em altas temperaturas (800 °C a 900 °C), na presença de coque (carbono), com subsequente redução a Ti por ação do magnésio:

TiO₂ + 2 C + 2 Cl₂ → TiCl₄ + 2 CO (cloração)

TiCl₄ + 2 Mg → Ti + 2 MgCl₂ (redução por Mg)

Para que serve o titânio?

Sendo um metal considerado leve, forte e resistente à corrosão, o Ti acaba se tornando um excelente agente para a formação de ligas metálicas, empregadas em campos como a área de aviação. Os principais metais com os quais o titânio forma ligas são o ferro, o alumínio, o manganês e o molibdênio.

Para se ter noção, o titânio é tão forte quanto o aço, mas 45% mais leve. Sua boa resistência à água do mar faz com que seja empregado também em peças de navios que ficam expostas ao mar, como eixos de hélice, cordames, entre outras partes. Em um Boeing 747, há cerca de 43 toneladas de liga de titânio, enquanto um Airbus A787 tem cerca de 91 toneladas de liga de titânio.

A estátua de Yuri Gagarin, cosmonauta russo e o primeiro a viajar para o Espaço, é feita de titânio, não só pela cor mas também pela relação desse metal com a indústria de foguetes.

O dióxido de titânio, TiO₂, tem uma aplicação industrial significativa por sua atuação como pigmento branco, empregado em papéis, vernizes, plásticos, tintas de impressão e cosméticos (como pasta de dente). Isso porque as partículas de dióxido de titânio, além de garantirem alto brilho e terem baixa deterioração, conseguem espalhar intensivamente a luz incidente.

Mesmo cristais de TiO₂ possuem alto índice de refração. A presença do dióxido de titânio pode substituir o chumbo nas tintas, metal este associado a grandes riscos de saúde. O TiO₂ também consegue barrar a radiação da luz solar e, por isso, é empregado na fabricação de filtros solares.

Além de ser um semicondutor, o TiO₂ pode ser empregado como fotocatalisador na fotomineralização da água, que consiste na degradação de poluentes da água catalisada por TiO₂ na presença de radiação ultravioleta.

Veja também: Zircônio — um metal muito importante para a indústria nuclear

História do titânio

O titânio tem sua descoberta atribuída ao reverendo William Gregor, no ano de 1791. Gregor, no caso, reconheceu o metal no minério de titânio ilmenita e o denominou menaquita. Quatro anos depois, Martin Henrich Klaproth redescobriu o metal ao analisar o minério rutilo, batizando-o então de titânio. Tal nome vem do latim, titans, da mitologia, o primeiro filho de Gaia, Terra.

Contudo, o titânio só foi isolado em sua forma pura (99,99%) posteriormente, quando Matthew Hunter o isolou por meio do aquecimento do TiCl₄ com sódio metálico em um recipiente de aço, sob pressão.

Diferença entre titânio e ferro

Embora na cultura popular titânio e ferro possam ser confundidos, quimicamente são metais distintos, já que o ferro é outro elemento químico. Entenda algumas de suas diferenças a seguir:

• Titânio: é um metal de número atômico 22, pertencente ao grupo 4 da Tabela Periódica. É um metal que possui alta resistência à corrosão, além da baixa densidade e boa resistência mecânica, sendo muito utilizado em ligas metálicas com ferro, alumínio, manganês e molibdênio.
• Ferro: é um metal de número atômico 26, pertencente ao grupo 8 da Tabela Periódica. É, de fato, um dos metais mais comercializados do mundo (se não o mais comercializado), pois é o principal constituinte do aço. Diferentemente do titânio, por exemplo, o ferro não possui uma boa resistência à corrosão, sendo facilmente oxidado em contato com o ar.

Créditos de imagem

[1] Melanie Lemahieu / Shutterstock

[2] VLADJ55 / Shutterstock

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química