Titanul este un element chimic cu simbolul Ti și numărul atomic 22. Are o densitate mică și este un metal de tranziție dur, lucios și rezistent la coroziune (inclusiv față de apa de mare, apa regală și clor), cu o culoare argintie. Este al nouălea cel mai răspândit element, alcătuind 0,6% din scoarța terestră.Titanium - Statistical Compendium , accesat la 22 mai 2012 Titanul poate fi folosit în combinații cu fierul, vanadiul, molibdenul, printre alte elemente, cu scopul de a produce aliaje puternice și ușoare pentru industria aerospațială (motoare cu reacție, proiectile sau nave spațiale), uz militar, procese industriale (chimicale și petro-chimicale, uzine de desalinizare, hârtie), automobile, agro-alimentare, proteze medicale, implanturi ortopedice, instrumente și pile dentare, implanturi dentare, bijuterii, telefoane mobile și alte aplicații. Doar 5% din producția anuală este folosită pentru a produce Titan sub formă de metal. Restul este utilizat în principal pentru producția de pigment TiO2 folosit în producerea de vopsea albă. Titanul a fost descoperit în Anglia de William Gregor în 1791 și numit de Martin Heinrich Klaproth după Titanii din mitologia greacă.
Elementul apare în anumite depozite de minerale, în special rutil și ilmenit, care sunt larg distribuite în scoarța Terrei și în litosferă și se găsește în aproape toate vietățile, rocile, acumulări de apă sau soluri. Metalul este extras din minereurile sale principale prin procesul Kroll sau procesul Hunter. Cel mai comun compus al său, dioxidul de titan, este utilizat în fabricarea pigmenților albi. Alți compuși includ tetraclorura de titan (TiCl4, folosită în scrisul pe cer și ca un catalizator) și triclorura de titan (TiCl3, folosită ca un catalizator în procesul de fabricare a polipropilenei).
Două dintre cele mai folositoare proprietăți ale metalului sunt rezistența la coroziune și rația duritate-greutate cea mai mare dintre toate metalele. În starea sa pură, titanul este la fel de dur ca unele tipuri de oțel, dar cu 45% mai ușor. Sunt două forme alotropice și cinci izotopi naturali ai acestui element; de la 46Ti până la 50Ti, cu 48Ti fiind cel mai abundent (73,8%). Proprietățile titanului sunt similare chimic și fizic cu cele ale zirconiului.
Istoric Titanul a fost descoperit fiind inclus într-un mineral din Cornwall, Anglia, în 1791 de geologul amator și pastorul William Gregor, atunci vicar al parohiei din Creed. El a recunoscut prezența unui nou element în ilmenit când a găsit nisip negru pe malul unui pârâu de lângă o parohie din Manaccan și a observat că acesta era atras de magnet. Analiza nisipului a determinat prezența a doi oxizi metalici: oxid de fier (ceea ce explică atracția față de magnet) și 42,25% un oxid metalic de culoare albă pe care nu îl putea identifica. Gregor, realizând că oxidul necunoscut conținea un metal care nu se potrivea cu proprietățile niciunui alt element cunoscut pe atunci, a dat raportul Societății Geologice Regale din Cornwall și jurnalului de știință german Crell's Annalen.
thumb|upright|Martin Heinrich Klaproth a numit titanul după Titanii din mitologia greacă. În aceeași perioadă, Franz-Joseph Müller von Reichenstein a produs o substanță similară, dar nu o putea identifica. Oxidul a fost apoi redescoperit independent în 1795 de chimistul german Martin Heinrich Klaproth în rutilul pe care îl avea din Ungaria. Klaproth a recunoscut acolo un nou element și l-a numit după Titanii din mitologia greacă. După ce a auzit de descoperirea anterioară a lui Gregor, a obținut o mostră de manaccanit și a confirmat că acesta conținea titan.
Procesele necesare pentru a extrage titanul din minereurile sale variate sunt laborioase și costisitoare; nu este posibilă reducerea în maniera normală, prin încălzirea în prezența carbonului, căci asta ar produce carbură de titan. Titanul metalic pur (99,9%) a fost pentru prima dată preparat în 1910 de prin încălzirea TiCl4 cu sodiul într-o capsulă de oțel la 700–800 °C prin procesul Hunter. Metalul nu a fost utilizat în afara laboratorului până în 1932, când William Justin Kroll a dovedit că poate fi produs prin reducerea tetraclorurii de titan în prezența calciului. Opt ani mai târziu, el a perfecționat procesul, folosind magneziu sau chiar sodiu în ceea ce a devenit cunoscut ca procesul Kroll. Deși cercetările asupra unor procese mai eficiente și mai ieftine continuă (ex. FFC Cambridge), procesul Kroll este încă folosit pentru producții comerciale.
thumb|left|O bară de cristal de titan produsă prin procesul iodurii.
Titanul de puritate înaltă a fost fabricat în cantități mici când și au descoperit procesul iodurii, sau barei de cristal, în 1925, prin reacția cu iodul și descompunerea vaporilor formați deasupra unui filament fierbine în metal pur.
În anii 1950 și 1960 Uniunea Sovietică a fost pioneră în întrebuințarea titanului în aplicații militare și submarine (clasa Alfa și clasa Mike) ca parte a programelor legate de Războiul Rece. Începând cu anii 1950 timpurii, metalul a debutat în scopuri militare aviatice, în particular avioane cu reacție de înaltă performanță, pornind de la aeronave precum F100 Super Sabre și Lockheed A-12.
În S.U.A., Departamentul de Apărare a realizat importanța strategică a metalului și a sprijinit primele eforturi de comercializare a acestuia. Prin perioada Războiului Rece, titanul a fost considerat un material strategic de către guvernul S.U.A., iar o mare înmagazinare de bureți de titan a fost întreținută de , care a fost epuizată într-un final în 2005. Astăzi, cel mai mare producător mondial, cu baza în Rusia, este estimat a răspunde pentru 29% din cota pieții mondiale.
În 2006, Agenția de Apărare a Statelor Unite a acordat $5,7 milioane unei companii de două consorții pentru a dezvolta un nou proces de fabricare a titanului în formă de pudră metalică. Sub condiții de căldură și presiune, pudra poate fi folosită pentru a crea obiecte puternice și ușoare, ce variază de la blindaj la componentele pentru aerospațiu, transport și industriile de procesare chimică. <<==Structură atomică puro-condensatoare==>>
Izotopi
Titanul natural este compus din cinci izotopi stabili: 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti și 50Ti, cu 48Ti fiind cel mai abundent (73,8% abundență naturală). Au fost sintetizați artificial unsprezece radioizotopi, cei mai stabili fiind 44Ti cu un timp de înjumătățire de 63 de ani, 45Ti cu timpul de înjumătățire de 184,8 minute, 51Ti cu 5,76 minute și 52Ti cu 1,7 minute. Ceilalți radioizotopi îl au mai puțin de 33 de secunde, iar majoritatea sunt mai mici decât jumate de secundă.
Izotopii titanului variază în masă atomică, de la 39,9 u (40Ti) la 57,966 u (58Ti). Modul primar de dezintegrare înainte de cel mai abundent izotop stabil, 48Ti, este captura de electroni, iar modul primar de după acesta este radiația beta. Principalele produse de dezintegrare dinainte de 48Ti sunt izotopii elementului 21, iar de după sunt izotopii elementului 23.
Proprietăți Proprietăți fizice Un element chimic metalic, titanul este recunoscut pentru rația sa duritate-greutate mare. Este un metal dur cu densitate mică, care este destul de ductil (în special în mediile fără oxigen), lucios și alb argintiu în culoare. Temperatura relativ ridicată a punctului de topire (peste 1649 °C) îl face folositor ca metal refractar.
Tipurile comerciale de titan (cu puritate de 99,2%) au rezistența de rupere la tracțiune maximă de 434 MPa, identică cu cea a aliajelor de oțel de calitate slabă, dar sunt cu 45% mai ușoare. Titanul este cu 60% mai dens decât aluminiul, dar mai mult de două ori mai rezistent decât aliajul de aluminiu 6061-T6, cel mai des folosit. Anumite aliaje de titan (ex. Beta C) ajung la rezistența de rupere la tracțiune de peste 1.400 MPa. Totuși, metalul își pierde din duritate când este încălzit la temperaturi mai mari de .
Este relativ dur, deși nu la fel de puternic precum unele tipuri de oțel călit la căldură, non-magnetic și un conducător slab de căldură și electricitate. Manipularea necesită precauții deoarece materialul se va înmuia și deforma plastic dacă obiecte ascuțite sau metode adecvate de răcire nu sunt utilizate. Ca și cele făcute din oțel, structurile din titan au o limită de oboseală care garantează longevitatea în anumite aplicații.
Metalul este, din punct de vedere alotropic, dimorfic, cu forma hexagonală alfa schimbându-se la cea cubică centrată beta la . Căldura specifică a formei alfa crește considerabil cât timp este încălzită la temperatura aceasta de tranziție, dar apoi scade și rămâne oarecum constantă pentru forma beta, indiferent de temperatură. Similar zirconiului și hafniului, există și o fază omega suplimentară, care este stabilă termodinamic la presiuni mari, dar care poate fi metastabilă la presiuni ambientale. În această fază, de regulă, structura este hexagonală (ideală) sau trigonală (denaturată) și poate fi privită ca fiind cauza existenței fononilor acustici de joasă frecvență din faza beta, care pot determina distrugerea planelor cristalografice(111).
Proprietăți chimice Proprietatea chimică a titanului cea mai notabilă este rezistența sa excelentă la coroziune; este aproape la fel de rezistent ca platina, capabil de a se împotrivi atacurile cauzate de acizi sau clor dizolvat în apă, dar este solubil în acizi concentrați. Abstract
În ciuda faptului că diagrama Pourbaix destinată titanului arată că acesta este, din punct de vedere termodinamic, un metal foarte reactiv, reacțiile sale cu apa și aerul sunt încete.
thumb|left|240px|Diagrama Pourbaix pentru titan în apă pură, acid percloric sau hidroxid de sodiu.Ignasi Puigdomenech, Hydra/Medusa Chemical Equilibrium Database and Plotting Software (2004), KTH Royal Institute of Technology, software descărcabil gratuit la
Metalul formează un strat de oxid pasiv și protector (adăugând la rezistența împotriva coroziunii) atunci când este expus unei temperaturi ridicate în aer, dar la temperatura camerei rezistă la pierderea lustrului. Când se formează pentru prima dată, acest strat protector este de numai 2 nm grosime, dar continuă să crească încet, ajungând la 25 nm în patru ani. Titanul arde în aer când este încălzit la și în oxigen pur la sau mai mult, formând dioxid de titan. Prin urmare, metalul nu poate fi topit în aer liber din cauză că arde înainte de a ajunge la punctul de topire, deci acest proces poate fi efectuat doar într-o atmosferă inertă sau în vid. Este, de asemenea, unul din puținele elemente ce ard în azot gazos pur (la 800 °C sau 1,472 °F și formează azotură de titan, care cauzează pierderea ductilității). Titanul este rezistent la acizii sulfuric și hidrocloric diluați, clor gazos, soluții clorice și la majoritatea acizilor organici. Este paramagnetic (slab atras de magneți) și are conductivitatea electrică și termică relativ scăzute.
Demonstrat experimental, titanul natural poate deveni radioactiv după ce este bombardat cu nuclei de deuteriu, emițând în principal pozitroni și raze gamma. Când este încins, metalul se combină cu oxigenul, iar când ajunge la , se combină cu clorul. De asemenea, reacționează și cu alte halogene și absoarbe hidrogen. Compuși thumb|90px|Burghiu acoperit cu un strat de TiN. Numărul de oxidare +4 domină în chimia titanului, dar compușii din starea de oxidare +3 sunt de asemenea comuni. Datorită acestei valențe mari, mulți compuși ai titanului au o tendință mare spre legături covalente.
Safirele și rubinele își procură proprietatea de asterism de la impuritățile de dioxid de titan prezent în ele. Din această substanță sunt făcuți și titanații. Titanatul de bariu are proprietăți piezoelectrice, astfel fiind posibil uzul său ca traductor în interconversia sunetului și electricității. Esterii titanului sunt formați prin reacția alcoolilor cu tetraclorura de titan și sunt folosiți ca materiale impermeabile.