Reaksi Kimia

Titanium (Ti), unsur kimia, logam abu-abu keperakan dari Grup 4 (IVb) dari tabel periodik. Titanium adalah logam struktural rendah korosi, ringan, dan berkekuatan tinggi, dan digunakan dalam bentuk paduan untuk bagian dalam pesawat berkecepatan tinggi. Senyawa titanium dan oksigen ditemukan (1791) oleh kimiawan Inggris dan mineralogi William Gregor dan ditemukan kembali (1795) dan dinamai oleh kimiawan Jerman Martin Heinrich Klaproth.

Kejadian, Sifat, dan Kegunaan Titanium

Titanium didistribusikan secara luas dan kelimpahannya 0,44 persen dari kerak bumi. Logam ini ditemukan bergabung dalam hampir semua batu, pasir, tanah liat, dan kotoran lainnya. Titanium juga hadir pada tumbuhan dan hewan, perairan alami dan dredgings laut dalam, dan meteorit dan bintang. Dua mineral komersial perdana titanium adalah ilmenit dan rutil. Logam ini diisolasi dalam bentuk murni (1910) oleh metalurgi Matthew A. Hunter dengan mereduksi titanium tetraklorida (TiCl₄) dengan natrium dalam silinder baja kedap udara.

Penyusunan titanium murni sulit karena reaktivitasnya. Titanium tidak dapat diperoleh dengan metode umum dengan mengurangi oksida dengan karbon karena karbida sangat stabil akan mudah diproduksi, dan, apalagi, logam titanium cukup reaktif terhadap oksigen dan nitrogen pada temperatur tinggi. Oleh karena itu, proses khusus telah dirancang tahun 1950, mengubah titanium dari rasa ingin tahu laboratorium menjadi logam struktural penting yang diproduksi secara komersial. Dalam proses Kroll, salah satu bijih, seperti ilmenit (FeTiO₃) atau rutil (TiO₂), direaksikan oleh panas dengan karbon dan klorin untuk menghasilkan titanium tetraklorida, TiCl₄, yang secara fraksional suling untuk menghilangkan kotoran seperti besi klorida, FeCl₃. The TiCl₄ kemudian direduksi dengan magnesium cair sekitar 800 ° C (1.500 ° F) dalam gas argon, dan logam titanium diproduksi sebagai massa spons yang kelebihan magnesium dan magnesium klorida dapat dihilangkan dengan penguapan sekitar 1.000 ° C (1.800 ° F). Spons kemudian dapat menyatu dalam gas argon atau helium di busur listrik dan dicampakkan ke dalam ingot. Pada skala laboratorium, titanium sangat murni dapat diproduksi dengan menguapkan tetraiodidanya, TiI₄, dalam bentuk yang sangat murni dan diuraikan pada kawat panas dalam ruang hampa. (Untuk pemurnian pertambangan, pemulihan, dan pemurnian titanium, lihat pengolahan titanium. Untuk data statistik perbandingan produksi titanium, lihat pertambangan.)

Titanium murni ulet, sekitar setengah padat seperti besi dan kurang dari dua kali lebih padat aluminium; dapat dipoles dengan kilau yang tinggi. Logam ini memiliki konduktivitas listrik dan termal yang sangat rendah dan paramagnetik (lemah tertarik magnet). Dua struktur kristal yang ada: di bawah 883 ° C (1.621 ° F), heksagonal-padat (alpha); di atas 883 ° C, tubuh berpusat kubik (beta). Titanium alami terdiri dari lima isotop stabil: titanium-46 (8,0 persen), titanium-47 (7,3 persen), titanium-48 (73,8 persen), titanium-49 (5,5 persen), dan titanium-50 (5,4 persen).

Titanium penting sebagai agen paduan dengan sebagian besar logam dan beberapa nonmetals. Beberapa paduan ini memiliki kekuatan tarik yang jauh lebih tinggi daripada titanium itu sendiri. Titanium memiliki ketahanan korosi yang sangat baik di banyak lingkungan karena pembentukan permukaan film oksida pasif. Tidak ada korosi yang terlihat dari logam meskipun dipaparkan dengan air laut selama lebih dari tiga tahun. Titanium menyerupai logam transisi lainnya seperti besi dan nikel dalam sifatnya yang keras dan tahan api. Kombinasi dari kekuatan tinggi, densitas rendah (cukup ringan dibandingkan dengan logam lain dengan sifat mekanik dan termal yang sama), dan ketahanan korosi yang sangat baik membuatnya berguna untuk banyak bagian pesawat, pesawat ruang angkasa, rudal, dan kapal. Hal ini juga digunakan dalam organ palsu, karena tidak bereaksi dengan jaringan berdaging dan tulang. Titanium juga telah dimanfaatkan sebagai deoxidizer baja dan sebagai tambahan paduan dalam banyak baja untuk mengurangi ukuran butir, dalam stainless steel untuk mengurangi kandungan karbon, aluminium untuk memperbaiki ukuran butir, dan tembaga untuk menghasilkan pengerasan.

Meskipun pada suhu kamar titanium tahan terhadap kotoran, namun pada suhu tinggi bereaksi dengan oksigen di udara. Reaksi ini tidak merugikan sifat-sifat titanium selama penempaan atau fabrikasi paduan; skala oksida dihapus setelah fabrikasi. Dalam keadaan cair, bagaimanapun, titanium sangat reaktif dan mengurangi nilai semua refraktori yang telah dikenal.

Titanium tidak bereaksi dengan asam mineral pada suhu kamar atau alkali berair yang panas; larut dalam asam klorida panas, memberikan spesies titanium di bentuk oksidasi +3, dan asam nitrat panas mengubahnya menjadi hidro oksida yang agak larut dalam asam atau basa. Pelarut terbaik untuk logam adalah asam fluorida atau asam lainnya yang ion fluoridanya telah ditambahkan pada media seperti larutan titanium dan tertahan dalam larutan karena pembentukan kompleks fluoro.

Dalam senyawanya, titanium menunjukkan oksidasi dari +2, +3, dan +4, masing-masing seperti dalam senyawa oksigen titanium monoksida, TiO, dititanium trioksida, Ti₂O₃, dan titanium dioksida, TiO₂. Bentuk oksidasi +4 adalah yang paling stabil.

Sifat kimia titanium dalam bentuk +2 agak terbatas. Sebaliknya, banyak senyawa yang dibentuk oleh titanium dalam bentuk +3. Salah satu yang lebih penting adalah TiCl₃ triklorida, bentuk kristal yang sangat berguna sebagai katalis dalam polimerisasi stereospesifik propilena untuk membuat polimer polypropylene yang bernilai komersial.

Senyawa yang dibentuk oleh titanium dalam keadaan +4 nya dalah dioksida, TiO₂, merupakan senyawa yang paling penting. Merupakan serbuk putih bersih beracun yang digunakan secara luas sebagai pigmen dalam cat, enamel, dan lak. Hal ini terjadi di alam sebagai mineral brookite, octahedrite, anatase, dan rutil.

Senyawa signifikansi komersial lainnya adalah titanium tetraklorida, cairan berwarna yang digunakan untuk memperoleh logam titanium. Titanium tetraklorida juga digunakan untuk skywriting dan produksi layar asap dan sebagai katalis dalam berbagai reaksi organik.

Titanium bergabung langsung dengan banyak nonmetals, seperti hidrogen, halogen, nitrogen, karbon, boron, silikon, dan sulfur pada temperatur tinggi. Nitrida yang dihasilkan (TiN), karbida (TiC), dan borida (TiB dan TiB₂) merupakan senyawa interstitial yang sangat stabil, keras, dan tahan api.