Úvod
Titan (Ti) je lehký, ale mimořádně pevný a tvrdý kov, proslulý svou vynikající odolností proti korozi, a to i v agresivním prostředí jako je slaná voda. Jeho protonové číslo je 22, což ho řadí mezi přechodné kovy do 4. skupiny periodické tabulky. V čistém stavu má lesklou, stříbřitě bílou barvu. V přírodě se nevyskytuje ryzí, ale je devátým nejhojnějším prvkem v zemské kůře, kde ho najdeme v minerálech jako ilmenit a rutil. Získává se z nich náročným metalurgickým procesem.
Vlastnosti
Titan (Ti), prvek s protonovým číslem 22, je lesklý, stříbřitě bílý přechodný kov. Vyniká mimořádným poměrem pevnosti k hmotnosti; je stejně pevný jako některé oceli, avšak s výrazně nižší hustotou. Má vysoký bod tání přes 1668 °C a nízkou tepelnou i elektrickou vodivost. Jeho klíčovou vlastností je fenomenální odolnost proti korozi, způsobená tenkou, ale pevnou pasivační vrstvou oxidu, která jej chrání před mořskou vodou či lučavkou královskou. V čistém stavu je tažný, ale nečistoty jej činí křehkým. Unikátně dokáže hořet v atmosféře čistého dusíku.
Vznik názvu
Název prvku pochází z řecké mytologie. V roce 1795 ho tak pojmenoval německý chemik Martin Klaproth podle Titánů, potomků Úrana a Gaii. Titáni byli vnímáni jako ztělesnění obrovské přírodní síly a odolnosti, což mělo symbolizovat výjimečné vlastnosti nově objeveného kovu.
Objev
Objevení titanu je přisuzováno dvěma vědcům. Jako první na něj v roce 1791 narazil britský amatérský mineralog William Gregor, který v černém písku z Cornwallu identifikoval neznámý oxid a pojmenoval jej manaccanit. Nezávisle na něm, v roce 1795, německý chemik Martin Heinrich Klaproth izoloval tentýž oxid z minerálu rutil. Právě on navrhl název titan podle Titánů z řecké mytologie, aby zdůraznil jeho mimořádnou pevnost. Izolace čistého kovového titanu se však podařila až Matthew Hunterovi v roce 1910. Komerční výroba se rozběhla až díky Krollovu procesu.
Výskyt v přírodě
Titan je devátým nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře, ale v přírodě se nikdy nenalézá v ryzí, kovové formě. Je vázán především v minerálech, z nichž komerčně nejvýznamnější jsou rutil (oxid titaničitý) a ilmenit (titanát železnatý). Významná naleziště se nacházejí v Austrálii, Jihoafrické republice a Kanadě. Jeho získávání je složité a nákladné, provádí se převážně Krollovým procesem. V něm se ruda nejprve převede na plynný chlorid titaničitý (TiCl4), který se následně za vysokých teplot redukuje roztaveným hořčíkem. Vzniká tzv. titanová houba, která se slisuje a přetaví ve vakuu.
Využití
Díky své unikátní kombinaci vysoké pevnosti, nízké hustoty a mimořádné odolnosti proti korozi je titan nepostradatelný v letectví, kosmonautice a vojenském průmyslu. Jeho biokompatibilita ho předurčuje pro lékařské aplikace, zejména pro kloubní náhrady a zubní implantáty, do kterých kost snadno vrůstá. Uplatňuje se i při výrobě lehkého sportovního vybavení a luxusních šperků. V přírodě se jako čistý kov nenachází, je však devátým nejhojnějším prvkem zemské kůry. Je rozptýlen v horninách, půdě a vodě, přičemž jeho stopové množství obsahují i rostliny a živočichové, pro které ale není životně důležitý.
Sloučeniny
Nejvýznamnější a člověkem masivně vyráběnou sloučeninou je oxid titaničitý (TiO₂), známý jako titanová běloba. Tento zářivě bílý, netoxický pigment je klíčovou složkou barev, plastů, papíru i kosmetiky, kde v opalovacích krémech funguje jako účinný UV filtr. Používá se i v potravinářství pod označením E171. Průmyslově důležité jsou i extrémně tvrdé materiály jako karbid titanu (TiC) a nitrid titanu (TiN) se zlatavým povrchem, které se využívají pro povlakování řezných nástrojů. V přírodě se titan vyskytuje výhradně ve sloučeninách, především jako oxid v minerálech rutil a anatas.
Zajímavosti
Titan je jedním z mála prvků, které dokážou hořet v atmosféře čistého dusíku, nikoliv jen v kyslíku. Je zcela nemagnetický, což je výhodné pro pacienty s implantáty při vyšetření magnetickou rezonancí. Jeho povrch lze pomocí anodizace zbarvit do široké škály duhových barev bez použití jakýchkoliv barviv; zbarvení vzniká interferencí světla na tenké vrstvě oxidu, jejíž tloušťka určuje odstín. Ačkoliv je v zemské kůře velmi hojný, proces jeho výroby z rudy je energeticky a finančně náročný, což udržuje jeho cenu relativně vysokou a řadí ho mezi pokročilé materiály.
