Titanio
Páginas: 16 (3823 palabras)
Publicado: 24 de enero de 2014
Reseña histórica
El titanio es un elemento que se puede encontrar en cualquier punto del universo. Ha sido detectado en las estrellas, en el polvo interestelar, en meteoritos y en la corteza de la Tierra.
El titanio es el noveno elemento más abundante en la corteza de la Tierra, con un 0,8 % en peso, si bien no es tan frecuente su existencia en concentraciones que hagan económicamenteviable su extracción. Está presente en numerosas rocas ígneas y en los sedimentos derivados de ellas, y también en muchos silicatos reemplazando al silicio. Los minerales que muestran una mayor concentración de
este metal son el rutilo (TiO2) y la ilmenita (FeO·TiO2), además de la anatasa y la brookita (ambas son también TiO2).
Los yacimientos mas importantes se encuentran en Australia, la regiónde Escandinavia, Estados Unidos y Malasia.Los principales productores de titanio metálicos son Rusia, Estados Unidos, Japon, Reino unida y China.
El titanio fue descubierto por el sacerdote y mineralogista inglés William Gregor en 1791, mientras estudiaba unas arenas negras procedentes de la zona de Cornualles. En la ilmenita procedente de esta fuente halló el óxido de un nuevo metal. En1795, el alemán M. H. Klaproth redescubrió el mismo elemento en el rutilo, y le dio el nombre de titanio, derivado de la palabra latina titans.
En 1887 Nilson y Pettersson obtuvieron una muestra impura de titanio. A pesar de que se intentó obtener este metal en forma pura (99,9 %) durante mucho tiempo, no se consiguió una muestra pura de titanio hasta el año 1910, cuando M. A. Hunter calentó unamezcla de sodio y el compuesto TiCl4 en una bomba de acero, de forma que redujo el cloruro y consiguió una muestra pura de metal, si bien
en una cantidad muy pequeña.
Obtención del Titanio
La obtención de este elemento se puede lograr tanto en un laboratorio como a gran escala es que a continuación se presentan los procesos involucrado encada uno de ellos. Es importante considerar el grado de pureza que se desea obtener del elemento ya que de acuerdo a esta necesidad se tomara la decisión de que proceso realizar.
Proceso kroll
En 1937 el doctor Wilhelm Kroll, en asociación con Siemens y Helske, desarrolló un proceso para la obtención de titanio consistente en la reducción del compuesto tetracloruro de titanio con magnesiomolido, en una atmósfera de argón para evitar la oxidación. Este fue el primer proceso que permitió la obtención de cantidades apreciables de titanio puro, y se sigue utilizando mayoritariamente en la actualidad.
El proceso consta de los siguientes pasos:
1. Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 800°C, en presencia de carbón, mediante la reacción:
TiO2 + 2Cl2 + 2C → TiCl4 + 2CO(2.1)
2. Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada.
3. Se reduce el TiCl4 con magnesio o sodio molido en una atmósfera inerte, con la reacción:
TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2 (2.2)
4. El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por lixiviación con ácido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolíticamente.
5. Se compactala esponja resultante. Si se reduce el TiCl4 mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactación.
6. Se funde la esponja en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmósfera inerte.
7. Si se desea mejorar la pureza y homogeneidad del lingote, se repite el pasoanterior.
8. Se realiza un primer procesado, en el cual los lingotes se convierten en productos generales de taller.
9. Se realiza un segundo procesado, en el que se obtienen las formas acabadas de los productos realizados.
Método Van Arkel-de Boer
Este método fue desarrollado con posterioridad al proceso kroll , se basa en la purificación del titanio mediante descomposición con yodo,...
El titanio es un elemento que se puede encontrar en cualquier punto del universo. Ha sido detectado en las estrellas, en el polvo interestelar, en meteoritos y en la corteza de la Tierra.
El titanio es el noveno elemento más abundante en la corteza de la Tierra, con un 0,8 % en peso, si bien no es tan frecuente su existencia en concentraciones que hagan económicamenteviable su extracción. Está presente en numerosas rocas ígneas y en los sedimentos derivados de ellas, y también en muchos silicatos reemplazando al silicio. Los minerales que muestran una mayor concentración de
este metal son el rutilo (TiO2) y la ilmenita (FeO·TiO2), además de la anatasa y la brookita (ambas son también TiO2).
Los yacimientos mas importantes se encuentran en Australia, la regiónde Escandinavia, Estados Unidos y Malasia.Los principales productores de titanio metálicos son Rusia, Estados Unidos, Japon, Reino unida y China.
El titanio fue descubierto por el sacerdote y mineralogista inglés William Gregor en 1791, mientras estudiaba unas arenas negras procedentes de la zona de Cornualles. En la ilmenita procedente de esta fuente halló el óxido de un nuevo metal. En1795, el alemán M. H. Klaproth redescubrió el mismo elemento en el rutilo, y le dio el nombre de titanio, derivado de la palabra latina titans.
En 1887 Nilson y Pettersson obtuvieron una muestra impura de titanio. A pesar de que se intentó obtener este metal en forma pura (99,9 %) durante mucho tiempo, no se consiguió una muestra pura de titanio hasta el año 1910, cuando M. A. Hunter calentó unamezcla de sodio y el compuesto TiCl4 en una bomba de acero, de forma que redujo el cloruro y consiguió una muestra pura de metal, si bien
en una cantidad muy pequeña.
Obtención del Titanio
La obtención de este elemento se puede lograr tanto en un laboratorio como a gran escala es que a continuación se presentan los procesos involucrado encada uno de ellos. Es importante considerar el grado de pureza que se desea obtener del elemento ya que de acuerdo a esta necesidad se tomara la decisión de que proceso realizar.
Proceso kroll
En 1937 el doctor Wilhelm Kroll, en asociación con Siemens y Helske, desarrolló un proceso para la obtención de titanio consistente en la reducción del compuesto tetracloruro de titanio con magnesiomolido, en una atmósfera de argón para evitar la oxidación. Este fue el primer proceso que permitió la obtención de cantidades apreciables de titanio puro, y se sigue utilizando mayoritariamente en la actualidad.
El proceso consta de los siguientes pasos:
1. Obtención de tetracloruro de titanio por cloración a 800°C, en presencia de carbón, mediante la reacción:
TiO2 + 2Cl2 + 2C → TiCl4 + 2CO(2.1)
2. Se purifica el tetracloruro de titanio mediante destilación fraccionada.
3. Se reduce el TiCl4 con magnesio o sodio molido en una atmósfera inerte, con la reacción:
TiCl4 + 2Mg → Ti + 2MgCl2 (2.2)
4. El titanio forma una esponja en la pared del reactor, la cual se purifica por lixiviación con ácido clorhídrico diluido. El MgCl2 se recicla electrolíticamente.
5. Se compactala esponja resultante. Si se reduce el TiCl4 mediante sodio en lugar de magnesio, la esponja resultante es granular, lo que facilita el proceso de compactación.
6. Se funde la esponja en un horno con un crisol de cobre refrigerado, mediante un arco eléctrico de electrodo consumible en una atmósfera inerte.
7. Si se desea mejorar la pureza y homogeneidad del lingote, se repite el pasoanterior.
8. Se realiza un primer procesado, en el cual los lingotes se convierten en productos generales de taller.
9. Se realiza un segundo procesado, en el que se obtienen las formas acabadas de los productos realizados.
Método Van Arkel-de Boer
Este método fue desarrollado con posterioridad al proceso kroll , se basa en la purificación del titanio mediante descomposición con yodo,...
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