Titane

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Titane
Image illustrative de l'article Titane
Barre de titane obtenue par le procédé Van-Arkel-de-Boer.
ScandiumTitaneVanadium
  Structure cristalline hexagonale compacte
 
22
Ti
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
Ti
Zr
Tableau completTableau étendu
Informations générales
Nom Titane
Symbole Ti
Numéro atomique 22
Famille d'éléments Métal de transition
Groupe, période, bloc 4, 4, d
Masse volumique 4,51 g·cm-3 [1]
Dureté 6
Couleur Blanc argenté
No CAS 7440-32-6 [2]
No EINECS 231-142-3
Propriétés atomiques
Masse atomique 47,867 ± 0,001 u [1]
Rayon atomique (calc) 140 pm (176 pm)
Rayon de covalence 160 ± 8 pm [3]
Configuration électronique [ Ar] 4 s2 3 d2
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 10, 2
État(s) d’oxydation 4
Oxyde Amphotère
Système cristallin Hexagonal compact
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 1 668 °C [1]
Point d’ébullition 3 287 °C [1]
Énergie de fusion 15,45 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 421 kJ·mol-1
Volume molaire 10,64×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 0,49 Pa à 1 659,85 °C
Vitesse du son 5 990 m·s-1 à 20 °C
Divers
Électronégativité ( Pauling) 1,54
Chaleur massique 520 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 2,34×106 S·m-1
Conductivité thermique 21,9 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans HCl (lentement, catalysé par les ions Pt (IV)),

H2SO4 dilué (+ 1 à 2 gouttes HNO3) [5] coefficient de dilatation = 8,5 × 10−6 K−

Énergies d’ionisation [1]
1re : 6,82812 eV 2e : 13,5755 eV
3e : 27,4917 eV 4e : 43,2672 eV
5e : 99,30 eV 6e : 119,53 eV
7e : 140,8 eV 8e : 170,4 eV
9e : 192,1 eV 10e : 215,92 eV
11e : 265,07 eV 12e : 291,500 eV
13e : 787,84 eV 14e : 863,1 eV
15e : 941,9 eV 16e : 1 044 eV
17e : 1 131 eV 18e : 1 221 eV
19e : 1 346 eV 20e : 1 425,4 eV
21e : 6 249,0 eV 22e : 6 625,82 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
44Ti {syn.} 63 ans ε 0,268 44 Sc
46Ti 8,0 % stable avec 24 neutrons
47Ti 7,3 % stable avec 25 neutrons
48Ti 73,8 % stable avec 26 neutrons
49Ti 5,5 % stable avec 27 neutrons
50Ti 5,4 % stable avec 28 neutrons
Précautions
SGH [6]
SGH02 : Inflammable
Danger
H250, P222, P231, P422,
Directive 67/548/EEC [6]
État pulvérulent :
Facilement inflammable
F




Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le titane est l' élément chimique de numéro atomique 22, de symbole Ti.

C'est un métal de transition léger, résistant, d'un aspect blanc métallique, qui résiste à la corrosion. Le titane est principalement utilisé dans les alliages légers et résistants, et son oxyde est utilisé comme pigment blanc. On trouve cet élément dans de nombreux minerais mais ses principales sources sont le rutile et l' anatase. Il appartient au groupe des titanes avec le zirconium (Zr), le hafnium (Hf) et le rutherfordium (Rf).

Les propriétés industriellement intéressantes du titane sont sa résistance à la corrosion, souvent associée à la résistance à l’érosion et au feu, la biocompatibilité, mais aussi ses propriétés mécaniques (résistance, ductilité, fatigue, etc.) qui permettent notamment de façonner des pièces fines et légères comme les articles de sport, mais aussi des prothèses orthopédiques.

Histoire

Le titane a été découvert par le révérend William Gregor en 1791 [7], minéralogiste et pasteur britannique. En analysant des sables de la rivière Helford dans la vallée de Menachan en Cornouailles, il isola ce qu'il nomma du sable noir, connu aujourd’hui sous le nom d' ilménite. À la suite de plusieurs manipulations physico-chimiques (extraction du fer par des procédés magnétiques et traitement du résidu par de l’acide chlorhydrique), il produisit un oxyde impur d'un métal inconnu. Il nomma cet oxyde menachanite. Indépendamment de cette découverte, en 1795 [7], Martin Heinrich Klaproth, professeur de chimie analytique à l'université de Berlin, identifia le même métal. Alors qu'il analysait les propriétés du schörlite rouge, aujourd’hui connu sous le nom de rutile, il conclut que le minerai contenait un métal inconnu identique à celui de Gregor. Il lui donna son nom actuel de « Titane », tiré de la mythologie grecque, en ignorant totalement ses propriétés physico-chimiques. C'est Berzelius qui l'isola en 1825 [7].

Il a fallu attendre plus d'un siècle après la découverte de Gregor pour que l'Américain Matthew Albert Hunter, chercheur au Rensselaer Polytechnic Institute à Troy (New York), soit capable, en 1910, de produire du titane pur à 99 %. Les premières obtentions de titane par Hunter ne furent pas suivies du moindre développement industriel.

En 1939, le procédé industriel de production fut finalement mis au point par Wilhelm Justin Kroll, métallurgiste et chimiste luxembourgeois, consultant au Union Carbide Research Laboratory de Niagara Falls (New York) par réduction du TiCl4 avec du magnésium.

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