Titán ékszerek

A Titánium

Egyike legkedveltebb, legkeresettebb fémeinek napjainkban a titánium. 1795-ben fedezte fel egy német vegyész az elemet, valamint elnevezte a Titánokról, akik az Ég, valamint a Föld gyermekei voltak a görög mitológiában, valamint akiket arra kárhoztattak, hogy éljenek a rejtett tüzei között a Föld mélyének. Csak sokkal később, 1910-ben nyerték ki nagy tisztaságú formában. A titánium egyik leggyakoribb eleme a földkéregnek, viszont igencsak szétszórt az előfordulása. Igen költséges az előállítása, viszont felhasználását indokolták az előnyös tulajdonságai, ugyanis kis sűrűséggel párosul a rendkívüli szilárdsága, keménysége, korrózió-, valamint hőállósága. Ezért használják elsősorban a repülőgépiparban, vegyipari-, valamint a hajózási berendezések gyártásában, illetve a gyógyászatban is alkalmazzák előszeretettel. Azt a tényt csak nemrégiben fedezték fel, hogy kiváló ékszernek is ez a különleges anyag. Az Egyesült Államokban már megteremtettek egy hatalmas divatot a titánium ékszerek, ugyanakkor a piacot meghódítani még csak nemrégiben kezdtek el Magyarországon. A fémionok nem oldódnak ki a titániumból készült karkötőkből, gyűrűkből, ezért viselhetik gond nélkül a fém érzékenyek is. Szinte észrevétlen a súlyuk az alacsony sűrűségük miatt, mindazonáltal rendkívül tartós darabok.

A titán színezése

A műhelyek a titán elsősorban színezésére az anodizálást, mint elektrolitikus felületkezelési eljárást használják. 50-250 angström a vastagsága a titán felületén természetes körülmények közt kialakuló oxidrétegnek, amely 5-25 nm. Viszont ennél sokkal nagyobb az anodizálással kialakított oxidréteg vastagsága, mivel 500-1000 angström, ami 50-100 nm. A fém felületén képzünk egy vékony réteget az anodizálással, amely a visszavert fény színét változtatja meg. Meghatározza a színt az oxidréteg vastagsága, amelyet szabályozni tudunk az anodizáló feszültséggel. Sokkal ellenállóbb, tartósabb felületet képez az oxidációs filmréteg a festéssel ellentétben. Szerteágazó a felhasználási köre a színezett titánnak. a következőkre használják leggyakrabban: ékszerek (testékszerek, ruhaékszerek, jegygyűrűk, fülbevalók) színezése, kerékpár alkatrészek (kerékpárküllő, kormánycsonk (stucni)) színezés, kipufogóvégek esztétikus színezése, bicskák, kések színezése.
Egy könnyű, erős fém a titán, amely rendkívül korrózióálló. A titán felületén egy vékony titán-oxid réteget hozunk létre villamos energia segítségével a titán anodizáláskor. Míg azért eloxálnak más fémeket, mint például az alumíniumot, hogy a korróziótól védjék meg, addig erre szükség nincs a titán esetében. Az elsődleges célja a titán eloxálásának, hogy a színét változtassuk meg. A titán oxidréteg, függően vastagságától, a titán felületéről visszaverődő fény hullámhosszát változtatja meg, ezzel a látható színét változtatva meg.

A titán, vagy titánium, mint elem

A titán egy kémiai eleme a periódusos rendszernek, amelynek Ti a vegyjele, 22 a rendszáma, valamint az átmenetifémek közé tartozik.

A titán története

Az elemet 1795-ben fedezte fel egy német vegyész, Martin Heinrich Klaproth, valamint elnevezte a titánokról, akik Gaia, valamint Uranosz gyermekei a görög mitológiában. A megtestesítői voltak az erőnek, akiket arra kárhoztattak Kronosz bukása után, hogy éljenek a Föld mélyének rejtett tüzei között. A fémet 1825-ben Berzelius állította elő először szennyezett formában, viszont csak sokkal később nyerték ki nagy tisztaságú formában. Hunter 1910-ben a titán-kloridot (TiCl4) nátriummal (Na) redukálva tiszta titánt állított elő először.

A titán vegyületei

Leggyakrabban +4, ritkábban +2 vagy +3 az oxidációs száma a vegyületeiben a titánnak. Ionosak azok a titánvegyületek, amelyek a +2-es oxidációs számú titánt tartalmazzák, viszont kovalens vegyületek azok a titánvegyületek többnyire, amelyek a magasabb oxidációs fokú titánt tartalmazzák. Redukáló hatásúak a titán (III) sók, ennek köszönhetően redukáló szerként használják őket az analitikában.

A titán halogénvegyületei

A legjelentősebb halogénvegyületei a titánnak a TiCl2 (titán (II)-klorid), valamint a TiCl4 (titán (IV)-klorid, titán-tetraklorid). Egy szilárd halmazállapotú, rétegrácsos szerkezetű ionvegyület a TiCl2. Egy cseppfolyós halmazállapotú, molekularácsos vegyület pedig a TiCl4. Füstöl, valamint nedves levegőn teljesen hidrolizál a TiCl4, amikor is TiO2 (titán-dioxid, titán (IV)-oxid) keletkezik a reakcióban. Különböző olyan intermedier hidrolízis termékek keletkezhetnek a vizes sósavoldatban, mint például a TiOCl2 (titanil-klorid) is. Az analitikában használják redukálószerként (titanometria) a titán (III)-kloridot.

A titán oxigénvegyületei

Egy fehér színű, vízben oldhatatlan, atomrácsos jellegű szilárd vegyület a titán (IV)-oxid, vagy a titán-dioxid. Viszont ellenálló a savakkal, a lúgokkal szemben. Csak a tömény kénsav oldja, valamint titán (IV)-szulfát (Ti(SO4)2) keletkezik a reakcióban. Tekinthető savanhidridnek is, mivel származtathatók belőle különböző titánsavak, valamint a titánsavak sóinak a neve titanát. A titánsavak inkább kettős oxidoknak tekinthetők szerkezetük alapján.

A titán előfordulása

A titán egy nagyon gyakori elem (a kilencedik leggyakoribb elem), amely a földkéreg 0,63%-át adja. Régen kevéssé ismerték abból az okból, hogy igen nehéz volt előállítani a tiszta fémet, illetve meglehetősen szétszórt az előfordulása is. Az ásványai közül a két legfontosabb az ilmenit (FeTiO3) és a rutil (TiO2).

A titán előállítása, valamint felhasználása

A titánt titán-kloridból fémkalciummal (Ca), majd később magnéziummal (Mg), illetve nátriummal 1932-ben állította elő a luxemburgi Wilhelm Kroll. A titán kereskedelmi hasznosítását akadályozta meg ezen eljárások költségessége, azonban a felhasználását indokolták a kedvező tulajdonságai (kis sűrűség, jó mechanikai szilárdság, előnyös ötvöző tulajdonságok). Még napjainkban is a repülőgépipar a fő felhasználási területe, mind a sugárhajtóművek, mind a repülőgépsárkányok előállításához. Viszont vegyipari, valamint a hajózási berendezések gyártására is széleskörűen használják. Az implantátum anyagaként használják a gyógyászatban, ugyanis elfogadja az élő szervezet a tiszta, ötvözetlen titánt. Előállítására a legelterjedtebb még napjainkban is a Kroll-módszer. 900 °C-on klór (Cl2), valamint szén (C) jelenlétében ilmenitet, vagy rutilt hevítenek. A TiCl4 kinyerhető, majd 900 °C-on redukálható magnéziumolvadékkal argonatmoszférában zárt kemencében.