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Titanio

Septiembre 06, 2021

El titanio es un elemento químico de símbolo Ti y número atómico 22 que se sitúa en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos. Es un metal de transición de color gris, baja densidad y gran dureza. Es muy resistente a la corrosión por agua del mar, agua regia y cloro.

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Titanio
Información general
Nombre, símbolo, número Titanio, Ti, 22
Serie química Metales de transición
Grupo, período, bloque 4, 4, d
Masa atómica 47,867(1)[1]​ u
Configuración electrónica [Ar]4s23d2
Dureza Mohs 6
Electrones por nivel 2, 8, 10, 2 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 140 pm
Electronegatividad 1,54 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 176 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 136 pm
Radio de van der Waals Sin datos pm
Estado(s) de oxidación 4, 3, 2, 1, −1,[2]​
Óxido Anfótero
1.ª energía de ionización 658,8 kJ/mol
2.ª energía de ionización 1309,8 kJ/mol
3.ª energía de ionización 2652,5 kJ/mol
4.ª energía de ionización 4174,6 kJ/mol
5.ª energía de ionización 9581 kJ/mol
6.ª energía de ionización 11533 kJ/mol
7.ª energía de ionización 13590 kJ/mol
8.ª energía de ionización 16440 kJ/mol
9.ª energía de ionización 18530 kJ/mol
10.ª energía de ionización 20833 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 4507 kg/m3
Punto de fusión 1941 K (1668 °C)
Punto de ebullición 3560 K (3287 °C)
Entalpía de vaporización 421 kJ/mol
Entalpía de fusión 15,45 kJ/mol
Presión de vapor 0,49 Pa a 1933 K
Varios
Estructura cristalina Hexagonal
Calor específico 520 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 2,38 × 106 S/m
Conductividad térmica 21,9 W/(K·m)
Velocidad del sonido 4140 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del titanio
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
44TiSintético60,0 aε0,26844Sc
46Ti8,25%Estable con 24 neutrones
47Ti7,44%Estable con 25 neutrones
48Ti73,72%Estable con 26 neutrones
49Ti5,41%Estable con 27 neutrones
50Ti5,18%Estable con 28 neutrones
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.
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Fue descubierto independientemente en 1791 por William Gregor en una mina de Cornualles, Gran Bretaña, y en 1795 por Martin Heinrich Klaproth, que lo nombró «titanio» por los titanes de la mitología griega.[cita requerida] Este elemento abunda en depósitos de minerales, principalmente en forma de óxidos como el rutilo y la ilmenita, ampliamente distribuidos en la corteza terrestre y la litosfera; también se encuentra en los seres vivos, cuerpos de agua y objetos extraterrestres.[3]​ La extracción de este metal a partir del mineral se realiza mediante el método de Kroll[4]​ o por el método de Hunter. El compuesto más común es el dióxido de titanio, utilizado para la fotocatálisis y la fabricación de pigmentos de color blanco.[5]​ Otros compuestos habituales incluyen el tetracloruro de titanio (TiCl4), un componente catalizador, y el tricloruro de titanio (TiCl3), que se utiliza como catalizador en la producción de polipropileno.[3]​

En estado puro, presenta una elevada resistencia a la corrosión y la mayor proporción de dureza-densidad de todos los elementos metálicos.[6]​ El titanio es tan fuerte como algunos aceros, pero su densidad es menor.[7]​ Tiene dos formas alotrópicas[8]​ y cinco isótopos naturales que van desde 46Ti hasta 50Ti, siendo 48Ti el más abundante de ellos.[9]​

El titanio puede formar aleaciones con el hierro, el aluminio, el vanadio y el molibdeno entre otros elementos, idóneas por sus propiedades de ligereza y resistencia para la construcción de maquinaria para aplicaciones aeroespaciales —motores de reacción, misiles y naves espaciales—, militares, industriales —almacenamiento y transporte de productos químicos y petroquímicos, y plantas de desalinización—, en la automoción, para prótesis médicas e implantes ortopédicos, instrumentos e implantes dentales, aparatos deportivos, joyería o teléfonos móviles.[3]​

Características

Propiedades físicas

El titanio es el elemento metálico que posee la mayor proporción de dureza-densidad.[8]​ Es un metal fuerte, con una baja densidad y alta ductilidad (especialmente en ambientes libres de oxígeno),[3]​ de color blanco metálico.[10]​ Su punto de fusión es relativamente alto, sobre los 1650 °C (1920 K), lo que hace que sea útil como metal refractario. Es paramagnético y presenta baja conductividad eléctrica y térmica.[3]​

Las aleaciones comerciales de titanio, con una pureza del 99,2%, tienen una tensión de rotura de unos 434 MPa (63 000 psi), equivalente a la de las aleaciones comunes de acero pero con una menor densidad que estas. El titanio tiene una densidad un 60% mayor que el aluminio, pero es el doble de fuerte que la aleación de aluminio más común 6061-T6.[7]​ Algunas aleaciones de titanio consiguen una tensión de rotura sobre los 1400 MPa (200 000 psi).[11]​ Sin embargo, el titanio pierde resistencia cuando se calienta a temperaturas superiores a los 430 °C (703 K).[12]​ El titanio no es tan duro como algunas graduaciones de acero tratado, y su trabajo a máquina requiere ciertas precauciones, ya que puede presentar uniones defectuosas de no emplearse los métodos correctos para enfriarlo. Al igual que las hechas de acero, las estructuras de titanio tienen un límite de fatiga que garantiza la longevidad de sus aplicaciones.[10]​

Es un metal alotrópico dimórfico. Su estructura cristalina en estado alfa tiene forma hexagonal y se torna en una de forma cúbica centrada en el cuerpo al pasar al estado beta, a una temperatura de 882 °C (1155 K).[12]​ El calor específico de su forma alfa se incrementa drásticamente al calentarse hasta la temperatura de transición para después bajar y mantenerse relativamente constante en la forma beta, sin afectarle la temperatura.[12]​ Al igual que para el circonio y el hafnio, existe una fase adicional omega, termodinámicamente estable a altas presiones pero metaestable a presión ambiente, que generalmente es hexagonal o trigonal.[13]​

Propiedades químicas

 
Diagrama de Pourbaix para el titanio[14]​

Al igual que el aluminio y el magnesio, el titanio y sus aleaciones se oxidan cuando están expuestos al aire. El titanio reacciona con el oxígeno a temperaturas de 1200 °C (1470 K) en el aire y 610 °C (883 K) en oxígeno puro, formando dióxido de titanio.[8]​ Sin embargo, las reacciones de oxidación en contacto con el aire y agua son lentas, debido a la pasivación que forma una capa de óxido que protege al resto del metal ante su propia oxidación.[3]​ Inicialmente, cuando se forma esta capa protectora solo tiene entre 1 y 2 nm de grosor, aumentando de tamaño lentamente hasta conseguir los 25 nm en un período de cuatro años.[15]​

El titanio presenta una gran resistencia a la corrosión, comparable a la del platino, capaz de resistir el ataque de ácidos minerales fuertes como el sulfúrico y otros oxoácidos, de la mayoría de ácidos orgánicos y de soluciones de cloro.[4]​ Sin embargo, los ataques de ácidos concentrados sí producen una mayor corrosión.[16]​ El titanio es termodinámicamente muy reactivo, como indica el hecho de que el metal comience a arder antes de conseguir el punto de fusión, y la propia fusión solo es posible en una atmósfera inerte o en el vacío. Se combina con el cloro a una temperatura de 550 °C (823 K),[4]​ reacciona con el resto de halógenos y absorbe hidrógeno.[5]​

Es uno de los pocos elementos que arden en nitrógeno puro, reaccionando a una temperatura de 800 °C (1070 K) para formar nitruro de titanio, lo que causa una pérdida de ductilidad en el material.[17]​

Abundancia

Producción de rutilo e ilmenita en 2011[18]​
País Miles de toneladas


 % del total
  Australia 1300 19,4
  Sudáfrica 1160 17,3
Canadá  Canadá 700 10,4
  India 574 8,6
Mozambique  Mozambique 516 7,7
China  China 500 7,5
Vietnam  Vietnam 490 7,3
Ucrania  Ucrania 357 5,3
Otros países 1103 16,5
Total mundial 6700 100

El titanio siempre aparece naturalmente unido a otros elementos. Es el noveno elemento y séptimo metal más abundante en la corteza terrestre, suponiendo un 0,63% de su masa.[19]​ Está presente en la mayoría de rocas ígneas y sedimentarias, así como en diversas formas de vida y cuerpos de agua naturales.[3]​[4]​ De los 801 tipos de rocas ígneas analizadas en un estudio de la United States Geological Survey, 784 contenían titanio, y su proporción en el suelo resultó ser de entre 0,5 y 1,5%.[19]​

Su aparición se produce principalmente en los minerales anatasa, brookita, ilmenita, perovskita, rutilo y titanita.[15]​ Entre todos estos minerales, solo el rutilo y la ilmenita presentan importancia económica, a pesar de ser difíciles de encontrar en altas concentraciones. En 2011 se extrajeron alrededor de seis millones de toneladas de rutilo y alrededor de 0,7 millones de toneladas de ilmenita en todo el mundo.[18]​ Los depósitos más significativos de ilmenita se encuentran en Australia, Canadá, China, la India, Mozambique, Nueva Zelanda, Noruega, Ucrania y Sudáfrica.[15]​ También en 2011 se produjo un total de 186 000 toneladas de escoria de metal de titanio, en su mayoría en China (60 000 t), Japón (56 000 t), Rusia (40 000 t), Estados Unidos (32 000 t) y Kazajistán (20 700 t). El total de las reservas de titanio en la Tierra se estiman en ese mismo año por encima de los 600 millones de toneladas.[18]​

La concentración molar de titanio en los océanos es de aproximadamente 4 picomoles. A una temperatura de 100 °C (373 K) la concentración en el agua se estima en menos de 10−7 M en pH 7. No hay evidencias que indiquen cuál es el papel biológico del titanio, a pesar de que algunos organismos particulares presentan altas concentraciones.[20]​

Este metal también se detectó en meteoritos, en el Sol y en estrellas de tipo M,[4]​ el tipo más frío de estrellas con una temperatura en la superficie de unos 3200 °C (3470 K).[21]​ Las rocas traídas desde la Luna en la misión Apolo 17 están compuestas de un 12,1% de TiO2.[4]​

Isótopos

Se encuentran cinco isótopos estables en la naturaleza: 46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti e 50Ti, siendo 48Ti el más abundante de ellos con un 73,8% de abundancia natural. Se caracterizaron once radioisótopos, siendo los más estables 44Ti con un período de semidesintegración de 63 años, 45Ti con un período de 184,8 minutos, 51Ti con un período de 5,76 minutos y 52Ti con un período de 1,7 minutos. Para el resto, sus vidas medias son de menos de 33 segundos, y la mayoría de menos de medio segundo.[9]​

Los isótopos de titanio tienen pesos atómicos que van desde 39,99 Da (40Ti) hasta 57,966 de la (58Ti). El principal método de desintegración antes del isótopo estable más abundante 48Ti es la captura electrónica, mientras que luego de este es la desintegración beta. Los productos de esta desintegración antes del 48Ti son isótopos del elemento 21 (escandio), y los posteriores son isótopos del elemento 23 (vanadio).[9]​ El titanio se torna radiactivo cuando es bombardeado con deuterio, emitiendo principalmente positrones y rayos gamma.[4]​

Compuestos

 
Broca de taladro recubierta con TiN

El estado de oxidación +4 domina la química del titanio,[22]​ pero también son comunes los compuestos en el estado +3.[23]​ El titanio adopta habitualmente una geometría de coordinación octaédrica en sus compuestos, con la notable excepción tetraédrica del TiCl4. Los compuestos de titanio(IV) presentan un alto grado de unión covalente debido su alto estado de oxidación.[24]​

Óxidos, sulfuros y alcóxidos

El óxido más importante del titanio es el dióxido de titanio TiO2, que existe principalmente en la anatasa, la brookita y el rutilo, todos ellos sólidos diamagnéticos blancos.[15]​ En estos compuestos se adoptan unas estructuras poliméricas, en las que el Ti se rodea de seis ligandos del óxido que se unen con otros centros de Ti.[25]​

El término titanato suele emplearse para hacer referencia a los compuestos del titanio(IV), como por ejemplo el titanato de bario (BaTiO3).[26]​ Con una estructura como la de la perovskita, este material posee propiedades piezoeléctricas y se emplea como transductor en la interconversión de sonido y electricidad.[8]​ Los zafiros de estrella y los rubís obtienen su asterismo por la presencia de impurezas del dióxido de titanio.[15]​

Se conocen diversos óxidos reducidos del titanio. Ti3O5, descrito como Ti(IV)-Ti(III), es un semiconductor de color púrpura producido por reducción de TiO2 con hidrógeno a altas temperaturas,[27]​ empleado industrialmente cuando se requiere cubrir superficies con vapor de dióxido de titanio, ya que se evapora como TiO puro mientras que TiO2 se evapora como una mezcla de óxidos y otros depósitos que tienen un índice de refracción variable.[28]​ Otros óxidos habituales son el óxido de titanio(III) Ti2O3 y el óxido de titanio(II) TiO.[29]​

Los alcóxidos de titanio(IV), preparados mediante reacción de TiCl4 con alcoholes, son compuestos incoloros que se convierten en el dióxido al reaccionar con agua. Son de utilidad industrial para depositar TiO2 sólido mediante el proceso sol-gel. El isopropóxido de titanio se emplea en la síntesis de compuestos orgánicos por medio de la epoxidación de Sharpless.[30]​

Nitruros y carburos

El nitruro de titanio (TiN) tiene una dureza equivalente a las del zafiro y el carburo de silicio (9,0 en la escala de Mohs),[31]​ y se emplea habitualmente como cubierta de herramientas industriales de corte.[32]​ También se emplea como recubrimiento decorativo de color dorado y como metal de barrera en la fabricación de semiconductores.[33]​ El carburo de titanio también posee una gran dureza y se emplea asimismo en herramientas de corte.[34]​

Haluros

 
Solución acuosa de tricloruro de titanio

El tetracloruro de titanio TiCl4[35]​ es un líquido volátil que en el aire provoca una hidrólisis emitiendo un humo blanco.[36]​ El TiCl4 se produce por medio del método de Kroll durante la conversión de minerales de titanio en dióxido de titanio.[37]​ Su uso es extendido en la química orgánica como ácido Lewis.[38]​ El tetraioduro de titanio TiI4 se genera durante el proceso de van Arkel para la producción de metal de titanio de alta pureza.[39]​

El titanio(III) y el titanio(II) también forman cloruros estables. Un ejemplo notable es el tricloruro de titanio, TiCl3, usado como catalizador en la producción de poliolefinas y como agente reductor en la química orgánica.[40]​

Compuestos organometálicos

Los compuestos de titanio cumplen un papel catalizador importante en la polimerización, por lo que los compuestos con enlaces Ti-C fueron estudiados de forma intensiva. Los compuestos de este tipo más comunes son el dicloruro de titanoceno ((C5H5)2TiCl2), el reactivo de Tebbe (C5H5)2TiCH2ClAl(CH3)2 y el reactivo de Petasis (Cp2Ti(CH3)2). El titanio también forma compuestos carbonilos, como por ejemplo el dicarbonilo de titanoceno (C5H5)2Ti(CO)2.[41]​

Historia

 
Martin Heinrich Klaproth nombró así el titanio por los titanes de la mitología griega

El titanio fue descubierto dentro de un mineral en Cornualles, Gran Bretaña, en 1791 por el clérigo y geólogo aficionado William Gregor, que por aquel entonces era el pastor de la parroquia de Creed.[42]​ Reconoció la presencia de un nuevo elemento en la ilmenita[5]​ al encontrar una arena negra en un riachuelo en la parroquia de Manaccan y observó que la arena era atraída por un imán.[42]​ Su análisis de la arena determinó la presencia de dos óxidos de metales: óxido de hierro (lo que provocaba la atracción magnética) y una proporción de un 45,25% de otro óxido metálico blanco que no fue capaz de identificar.[19]​ Como este óxido sin identificar contenía un metal que no cumplía las propiedades de ninguno de los elementos conocidos, informó de su descubrimiento a la Royal Geological Society of Cornwall y a la revista científica alemana Crell's Annalen, dándole el nombre de manacanita.[42]​[43]​[44]​

Sobre el mismo tiempo, Franz-Joseph Müller von Reichenstein produjo una substancia semejante que tampoco fue capaz de identificar.[5]​ El óxido fue descubierto de nuevo de forma independiente en 1795 por el químico prusiano Martin Heinrich Klaproth en un mineral de rutilo en la villa húngara de Boinik, en la actual Eslovaquia.[42]​[45]​ Klaproth encontró que el mineral contenía un nuevo elemento y le dio el nombre de titanio por los titanes de la mitología griega.[21]​ Tras saber del descubrimiento previo de Gregor, obtuvo una muestra de manacanita y confirmó que esta contenía titanio.[46]​

Los procesos conocidos para la extracción del titanio desde los diversos minerales que lo contienen resultan complicados y costosos. No es posible reducir el mineral de la forma habitual, calentándolo en presencia de carbono, ya que eso produce carburo de titanio.[42]​ El titanio metálico puro (99,9%) fue obtenido por primera vez por Matthew La. Hunter en el Rensselaer Polytechnic Institute al calentar TiCl4 con sodio a una temperatura de entre 700 y 800 °C bajo una gran presión,[47]​ proceso conocido como método de Hunter.[4]​ El metal de titanio no fue empleado fuera de los laboratorios hasta 1932, cuando William Justin Kroll probó que podía producirse mediante la reducción de tetracloruro de titanio (TiCl4) con calcio.[48]​ Ocho años después refinó este proceso empleando magnesio y sodio, en el que sería conocido como el método de Kroll.[48]​ A pesar de que las investigaciones continuaron posteriormente de cara a procesos de obtención más eficientes y baratos, el método de Kroll sigue siendo empleado en la producción comercial de este metal.[4]​[5]​

 
Esponja de titanio obtenida por el método de Kroll

El titanio de gran pureza se obtuvo también en pequeñas cantidades cuando Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer desarrollaron en 1925 lo que sería llamado método van Arkel-de Boer, que hacía reaccionar diversos metales con yodo para descomponer los yoduros resultantes en filamentos de metal puro.[49]​

En las décadas de 1950 y 1960 la Unión Soviética fue pionera en el uso de titanio en aplicaciones militares y submarinas,[47]​ como por ejemplo en los submarinos clase Alfa y K-278 Komsomolets,[50]​ como parte de programas relacionados con la Guerra Fría.[51]​ También a comienzos de la década de 1950 se comenzó a emplear el titanio de forma extensiva en la aviación militar, particularmente en cazas de gran rendimiento como el F-100 Super Sabre, el Lockheed A-12 y el SR-71.[52]​ Reconociendo la importancia estratégica del titanio, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos comenzó también a apoyar los primeros esfuerzos para su comercialización.[53]​

Durante toda la Guerra Fría el titanio fue considerado un material estratégico por el Gobierno de los Estados Unidos, que mantuvo grandes reservas de este metal que fueron finalmente agotadas en la década de los 2000.[54]​ Según datos de 2006, el mayor productor del mundo era la compañía rusa VSMPO-Avisma, que poseía un 29% del mercado mundial de este material.[55]​ En ese mismo año, la agencia estadounidense DARPA premió con 5,7 millones de dólares a un consorcio de dos empresas para desarrollar un proceso de fabricación de polvo de metal de titanio, con el propósito de emplearlo en la creación de objetos ligeros y resistentes para las industrias aeroespacial, de transporte y químicas.[56]​ A la fecha de 2015 la esponja de metal de titanio estaba siendo producida en siete países: China, Japón, Rusia, Kazajistán, Estados Unidos, Ucrania e India.[57]​[58]​

Producción

 
Concentrado de mineral de titanio

La producción de metal de titanio tiene lugar en cuatro pasos principales: reducción del mineral de titanio en una forma porosa de esponja, derretido de la esponja, fabricación primaria donde se convierte en productos de uso general como barras y chapas, y finalmente la fabricación secundaria de las formas finales a partir de los productos primarios.[59]​

Al no ser posible su producción mediante la reducción de su dióxido,[10]​ el metal de titanio se obtiene por medio de la reducción del tetracloruro de titanio TiCl4 con metal de magnesio en el que se conoce como método de Kroll. La complejidad de este proceso de producción explica el alto valor de mercado del titanio,[60]​ a pesar de ser un proceso más barato que el método de Hunter.[47]​ Para producir el TiCl4 requerido por el método de Kroll se hace una reducción carbonotérmica en presencia de cloro. En este proceso, el gas de cloro atraviesa una mezcla caliente de rutilo o ilmenita en presencia de carbono. Tras una purificación extensiva por destilación fraccionada, el TiCl4 se reduce con magnesio derretido a 800 °C (1070 K) en una atmósfera de argón.[8]​ El metal de titanio así obtenido puede purificarse posteriormente siguiendo el método de van Arkel-de Boer, que implica una descomposición térmica de tetrayoduro de titanio.[49]​

El proceso más reciente de producción, denominado proceso FFC Cambridge,[61]​ emplea el polvo de dióxido de titanio como materia prima para la obtención del metal de titanio. Este proceso tiene menos pasos que el método de Kroll, requiere menos tiempo y permite la producción de aleaciones al emplear determinadas mezclas de polvos de óxido.[62]​ Las aleaciones más comunes del titanio se obtienen por medio de reducción, como por ejemplo en los casos del cuprotitanio (reducción de rutilo con cobre añadido), del titanio ferrocarbonado (ilmenita reducida con coque en una caldera eléctrica) y del manganotitanio (rutilo con manganeso u óxidos de manganeso):[63]​

Titanio ferrocarbonado: 2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO (900 °C / 1170 K)
Manganotitanio: TiCl4 + 2 Mg → 2 MgCl2 + Ti (1100 °C / 1370 K)
 
Productos básicos del titanio

Existen alrededor de 50 graduaciones designadas de titanio y de sus aleaciones, aunque solo menos de la mitad de estas tienen una disponibilidad comercial inmediata.[64]​ La American Society for Testing and Materials (ASTM) reconoce 31 grados de titanio y aleaciones, de los cuales los grados 1 a 4 son comercialmente puros. Estos cuatro grados se diferencian entre ellos por la variación en su tensión de rotura en función del contenido en oxígeno, siendo el grado 1 (0,18% de oxígeno) el más dúctil y el grado 4 (0,40% de oxígeno) el menos dúctil.[15]​ Los restantes grados son aleaciones, cada una de ellas diseñada para un uso específico, bien sea por su ductilidad, resistencia, dureza, resistencia eléctrica, resistencia a la deformación, resistencia a la corrosión o una combinación de estas propiedades.[65]​[66]​

Las graduaciones cubiertas por la ASTM y otras aleaciones adicionales se producen para cumplir las especificaciones aeroespaciales y militares SALE-AMS y MIL-T, normas ESO y especificaciones particulares de algunos países, así como especificaciones propias para aplicaciones aeroespaciales, militares, médicas e industriales.[67]​

El polvo de titanio se manufactura empleando un proceso de producción en cadena conocido como proceso Armstrong,[68]​ semejante al proceso en lotes empleado en el método de Hunter. En este proceso Amstrong, un flujo de gas de tetracloruro de titanio se añade a un flujo de metal de sodio derretido. El cloruro de sodio y las partículas de titanio resultantes se extraen filtrando la cantidad extra de sodio. Posteriormente el titanio se separa del cloruro de sodio mediante un lavado con agua. Los subproductos de sodio y cloruro se reciclan para reutilizarse en este proceso y en la producción del tetracloruro de titanio inicial.[69]​

En el ámbito de la construcción y fabricación, todas las soldaduras de titanio deben hacerse bajo atmósferas inertes de argón o helio para evitar la contaminación con gases atmosféricos como el oxígeno, el nitrógeno o el hidrógeno. De no ser así, la contaminación puede causar una variedad de condiciones no deseadas, como la pérdida de ductilidad, que a su vez pueden llevar a una reducción de la integridad de la soldadura y fallos en las uniones.[12]​

Los productos comerciales planos, como placas y láminas, pueden formarse con facilidad, pero el procesamiento de estas formas debe tener en cuenta que el material posee una "memoria" y tiende a retornar a su forma original, hecho que ocurre especialmente en ciertas aleaciones de gran dureza.[70]​[71]​

El titanio no puede soldarse sin primero chaparse en un metal que presente una facilidad de soldadura,[72]​ y puede ser trabajado a máquina con el mismo tipo de equipos y procesos que el acero inoxidable.[12]​

Aplicaciones

 
Cilindro de titanio de calidad grado 2

El titanio se emplea en las aleaciones de acero para reducir el tamaño del grano y como desoxidante, y en las de acero inoxidable para reducir su contenido de carbono.[3]​ Son frecuentes también las aleaciones con aluminio, vanadio, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y otros metales.[7]​

Pigmentos y aditivos

 
El dióxido de titanio es el compuesto de titanio más empleado.

Alrededor del 95% del mineral de titanio extraído de la Tierra se destina para su refinamiento como dióxido de titanio (TiO
2), usado como pigmento blanco permanente en pinturas, dentífricos y plásticos.[18]​ También se emplea en el cemento, en gemas, para conseguir opacidad en el papel,[73]​ y para aumentar la dureza en cañas de pescar de grafito y en palos de golf.[18]​

El polvo de TiO
2 es químicamente inerte, resiste el deterioro por luz solar y es muy opaco. Esto permite darle un color blanco brillante a los químicos marrones o grises que forman la mayoría de los plásticos domésticos.[5]​ La pintura hecha con dióxido de titanio presenta una buena resistencia a las temperaturas extremas, y soporta los ambientes marinos.[5]​ El dióxido de titanio puro tiene un índice de refracción muy alto y una dispersión óptica mayor que el diamante.[10]​ Además de ser un pigmento importante, también se utiliza generalmente en los protectores solares.[10]​

Aplicaciones aeroespaciales y náuticas

Gracias a su alta proporción de tensión de ruptura por su densidad,[8]​ alta resistencia a la corrosión,[4]​ resistencia a la fatiga y las fendeduras[74]​ y la capacidad de soportar temperaturas moderadamente altas sin deformarse, las aleaciones de titanio habitualmente son empleadas en aeronaves, armadura de vehículos, barcos, naves espaciales y misiles.[4]​[5]​ Para estas aplicaciones se emplean aleaciones de titanio con aluminio, circonio, níquel y vanadio, entre otros elementos.[75]​ Casi dos tercios de todo el metal de titanio producido se emplea en motores y estructuras de aeronaves, pero también se emplea en otros componentes diversos como partes estructurales críticas, trenes de aterrizaje, conductos de escape y sistemas hidráulicos.[76]​ El avión SR-71 Blackbird fue una de las primeras aeronaves en hacer un uso extensivo del titanio como parte de su estructura, dando paso al uso de este material en las aeronaves modernas. Las estimaciones indican que se emplean unas 59 t en los Boeing 777, 45 t en los Boeing 747, 18 t en los Boeing 737, 32 t en los Airbus A340, 18 t en los Airbus A330 y 12 t en los Airbus A320. El Airbus A380 emplea hasta unas 77 t, incluyendo unas 11 t en sus motores.[77]​ En cuanto a las aplicaciones para motores, el titanio se emplea en rotores, compresores y componentes de sistemas hidráulicos. Las aleaciones de titanio 6AL-4V suponen casi el 50% de todos los tipos de aleaciones empleadas en las aplicaciones aeronáuticas.[78]​ Gracias a su alta resistencia a corrosión por agua de mar, el titanio se emplea en la fabricación de árboles de transmisión y cabos, en intercambiadores de calor de las plantas desalinizadoras, en refrigeradores de agua marina en acuarios, sedales y anzuelos, y en los cuchillos de los buceadores.[4]​ También se emplea para fabricar carcasas y otros componentes de aparatos de vigilancia y observación marina de uso científico y militar. La antigua Unión Soviética desarrolló técnicas de construcción de submarinos con cascos hechos de aleación de titanio, y para la forja de titanio en tubos de vacío.[75]​

Aplicaciones industriales

 
Titanio de alta pureza (99,999%) con cristalitos visibles

Las tuberías soldadas y ciertos equipamientos de titanio, como intercambiadores de calor, tanques, recipientes de encausado y válvulas, se emplean en las industrias químicas y petroquímicas, principalmente debido su resistencia a la corrosión. Ciertas aleaciones específicas se emplean en aplicaciones de perforación y siderometalúrgicas por su dureza, resistencia a corrosión o una combinación de los dos factores. La industria papelera usa el titanio en equipos de encausado expuestos a medios corrosivos como por ejemplo los gases de cloro.[79]​ Otras aplicaciones industriales del titanio incluyen la soldadura ultrasónica, la soldadura por onda[80]​ y la pulverización catódica.[81]​ El tetracloruro de titanio TiCl4 es un intermediario importante en la obtención de dióxido de titanio TiO2; se emplea en la Ziegler-Natta, y también se usa en la fabricación de vidrio iridiscente y cortinas de humo.[10]​

Aplicaciones de consumo y arquitectónicas

El metal de titanio se utiliza en diversas aplicaciones en la automoción, particularmente en el automovilismo y el motociclismo, donde la reducción de peso manteniendo la resistencia y rigidez es un factor crítico.[82]​

Este metal es por lo general demasiado caro como para ser comercialmente lucrativo en el mercado general, excepto en productos de alta gama. Algunos modelos de Chevrolet Corvette incluyeron tubos de escape hechos con titanio,[83]​[84]​ y el motor supercargado de los Corvette Z06 usa válvulas de entrada de titanio sólido y ligero, para conseguir una mayor resistencia al calor.[85]​

El titanio se emplea también en muchos utensilios deportivos, como por ejemplo raquetas de tenis, palos de golf, mangos de los palos de lacrosse, rejas para cascos de cricket, Hockey, lacrosse y fútbol americano, y marcos y componentes de bicicletas.[86]​ Las aleaciones de titanio pueden utilizarse también en las monturas de gafas, aumentando su coste pero consiguiendo una reducción de peso y evitando posibles alergias en la piel. Muchos equipos de acampada están hechos de titanio, incluyendo utensilios de cocina, linternas y espeques, que resultan más caros que los utensilios tradicionales de acero y aluminio pero ofrecen un menor peso sin pérdida de dureza y resistencia. El titanio también se usa en la fabricación de herraduras que resultan más ligeras y duraderas que las de acero.[87]​

 
Detalle de la cubierta de titanio del Museo Guggenheim Bilbao

Debido al avance en las técnicas de fabricación de metales y el menor peso en comparación con metales más tradicionales, el uso del titanio en la fabricación de armas de fuego está cada vez más extendido.[88]​ Por estos mismos motivos se utiliza también en la fabricación de las carcasas de determinados modelos de computadoras portátiles.[89]​ En ocasiones también se ha usado el titanio en aplicaciones arquitectónicas. El memorial de 40 m de altura en honor de Yuri Gagarin en Moscú está hecho de titanio debido al color de este metal y a su asociación con la industria aeroespacial.[90]​

El Museo Guggenheim de Bilbao y la Cerritos Millennium Library en Cerritos, California, fueron los primeros edificios en Europa y Norteamérica respectivamente en construirse con una cubierta de paneles de titanio.[76]​ Otras construcciones con cubiertas de titanio incluyen el edificio Frederic C. Hamilton en Denver, Colorado[91]​ y el Monumento a los Conquistadores del Espacio de 107 m de altura en Moscú.[92]​

Joyería

 
Reloj con cubierta de titanio

Es habitual el uso del titanio en los diseños de joyería, gracias a su durabilidad y propiedades inertes que hacen de este metal una buena elección para evitar posibles alergias y resistir al agua.[87]​ Puede emplearse en forma de aleación con oro, comercializado como oro de 24 quilates, ya que el 1% de Ti en la aleación no es suficiente para que se rebaje esta calificación. Las piezas hechas con esta aleación adquieren una dureza equivalente a las de 14 quilates, aumentando así su durabilidad.[93]​

La durabilidad, ligereza y resistencia de este material lo hacen muy útil en la producción de cubiertas para relojes,[87]​ y algunos artistas han trabajado con titanio en la producción de esculturas, objetos decorativos y muebles.[94]​ Debido a su inercia y capacidad de adquirir varios colores, el titanio es un metal habitual en los piercings corporales.[95]​ Los diferentes colores de estos se obtienen por medio de anodización, variando el grosor de la capa exterior de óxido.[96]​

 
Relación entre tensión eléctrica (voltaje) y el color para el titanio anodizado. (Cateb, 2010)

Su uso en monedas de curso no legal y medallas conmemorativas es algo menos habitual. Como ejemplos, en 1999 Gibraltar hizo pública la primera moneda de titanio, en celebración del nuevo milenio, y el equipo de rugby australiano Gold Coast Titans premió con una medalla de titanio puro a su jugador del año.[97]​

Aplicaciones médicas

 
Placa y tornillos de uso médico para ser aplicados en la fractura de la muñeca

El titanio tiene múltiples aplicaciones médicas gracias a su biocompatibilidad, incluyendo herramientas quirúrgicas e implantes médicos.[42]​ Para estos propósitos el titanio suele emplearse en aleaciones con entre un 4% y 6% de aluminio y un 4% de vanadio.[98]​

Gracias a esta facilidad inherente para integrarse en los huesos, resulta muy útil en los implantes dentales y ortopédicos, que pueden llegar a tener una vida útil de hasta 30 años.[42]​ Estos implantes se benefician de la baja constante elástica que posee el titanio para asemejarse el máximo posible a la de los huesos. Esto consigue que las cargas se repartan de forma más equitativa entre los huesos y el implante, consiguiendo un menor índice de degradación en los huesos y reduciendo la posibilidad de complicaciones médicas relacionadas con el propio implante. Sin embargo, la rigidez de las aleaciones de titanio es el doble de la del hueso, por lo que los huesos adyacentes reciben una menor carga y pueden sufrir deterioro.[99]​

Al ser un metal no ferromagnético, los pacientes con implantes de titanio pueden ser examinados con seguridad mediante imágenes por resonancia magnética. La preparación del titanio para su uso en implantes corporales requiere que se trate bajo un arco de plasma de alta temperatura para eliminar los átomos superficiales, exponiendo los átomos subyacentes de titanio en el proceso.[42]​

Almacenaje de residuos nucleares

La resistencia a la corrosión del titanio hizo que los contenedores de este material fueran investigados para su uso en el almacenaje a largo plazo de residuos nucleares, determinando que es posible fabricar contenedores que pueden durar hasta 100 000 años siempre que el proceso cumpla una serie de condiciones de fabricación determinadas para reducir los posibles defectos.[100]​ Puede también emplearse como protector antigoteo sobre otros tipos de contenedores para ayudar en la contención de los residuos guardados en ellos.[101]​

Precauciones

 
La Urtica dioica puede contener hasta 80 partes por millón de titanio.

El titanio no es tóxico aún en grandes dosis y no desempeña ningún papel biológico natural en el cuerpo humano.[21]​ Se estima que los humanos ingieren una cantidad de 0,8 miligramos de titanio cada día, aunque en su mayoría es expulsado posteriormente sin que el cuerpo lo absorba.[21]​ Sin embargo, el titanio sí tiene tendencia a acumularse biológicamente en tejidos que contienen sílice,[102]​ y un estudio de 2011 indicó una posible conexión entre el titanio y el síndrome de la uña amarilla.[103]​ También hay indicios de la existencia de un mecanismo desconocido en algunas plantas que usarían el titanio para estimular la producción de carbohidratos y ayudarles a crecer, lo que explicaría por qué muchas plantas contienen entre 1 y 2 partes por millón de titanio, llegando hasta las 80 partes por millón en los géneros Equisetum y Urtica.[21]​ Las especies de hongos Marasmius oreades y Hypholoma capnoides pueden bioconvertir el titanio en suelos contaminados con este metal.[104]​ En forma de polvo o virutas, el metal de titanio presenta un riesgo significativo de incendio, y al calentarse en el aire también existe un riesgo de explosión.[105]​ Los métodos de extinción del fuego basados en agua y dióxido de carbono no son efectivos con el titanio ardiendo, por lo que se requiere el uso de extintores de clase D para tratar con incendios causados por este metal.[5]​ Cuando se emplea en la producción o manejo de cloro debe tenerse la precaución de usar el titanio solo en lugares en los que no se exponga a gas seco de cloro, ya que puede provocar un fuego.[106]​ El titanio también puede llegar a arder cuando se pone en contacto una superficie que aún no consiguió el estado de oxidación con oxígeno líquido.[107]​

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Enlaces externos

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Septiembre 06, 2021
titanio, titanio, elemento, químico, símbolo, número, atómico, sitúa, grupo, tabla, periódica, elementos, metal, transición, color, gris, baja, densidad, gran, dureza, resistente, corrosión, agua, agua, regia, cloro, escandio, vanadio, tabla, completa, tabla, . El titanio es un elemento quimico de simbolo Ti y numero atomico 22 que se situa en el grupo 4 de la tabla periodica de los elementos Es un metal de transicion de color gris baja densidad y gran dureza Es muy resistente a la corrosion por agua del mar agua regia y cloro Escandio Titanio Vanadio 22 Ti Tabla completa Tabla ampliadaTitanioInformacion generalNombre simbolo numeroTitanio Ti 22Serie quimicaMetales de transicionGrupo periodo bloque4 4 dMasa atomica47 867 1 1 uConfiguracion electronica Ar 4s23d2Dureza Mohs6Electrones por nivel2 8 10 2 imagen Propiedades atomicasRadio medio140 pmElectronegatividad1 54 escala de Pauling Radio atomico calc 176 pm radio de Bohr Radio covalente136 pmRadio de van der WaalsSin datos pmEstado s de oxidacion4 3 2 1 1 2 oxidoAnfotero1 ª energia de ionizacion658 8 kJ mol2 ª energia de ionizacion1309 8 kJ mol3 ª energia de ionizacion2652 5 kJ mol4 ª energia de ionizacion4174 6 kJ mol5 ª energia de ionizacion9581 kJ mol6 ª energia de ionizacion11533 kJ mol7 ª energia de ionizacion13590 kJ mol8 ª energia de ionizacion16440 kJ mol9 ª energia de ionizacion18530 kJ mol10 ª energia de ionizacion20833 kJ molPropiedades fisicasEstado ordinarioSolidoDensidad4507 kg m3Punto de fusion1941 K 1668 C Punto de ebullicion3560 K 3287 C Entalpia de vaporizacion421 kJ molEntalpia de fusion15 45 kJ molPresion de vapor0 49 Pa a 1933 KVariosEstructura cristalinaHexagonalCalor especifico520 J K kg Conductividad electrica2 38 106 S mConductividad termica21 9 W K m Velocidad del sonido4140 m s a 293 15 K 20 C Isotopos mas establesArticulo principal Isotopos del titanioiso AN Periodo MD Ed PDMeV44TiSintetico60 0 ae0 26844Sc46Ti8 25 Estable con 24 neutrones47Ti7 44 Estable con 25 neutrones48Ti73 72 Estable con 26 neutrones49Ti5 41 Estable con 27 neutrones50Ti5 18 Estable con 28 neutronesValores en el SI y condiciones normales de presion y temperatura salvo que se indique lo contrario editar datos en Wikidata Fue descubierto independientemente en 1791 por William Gregor en una mina de Cornualles Gran Bretana y en 1795 por Martin Heinrich Klaproth que lo nombro titanio por los titanes de la mitologia griega cita requerida Este elemento abunda en depositos de minerales principalmente en forma de oxidos como el rutilo y la ilmenita ampliamente distribuidos en la corteza terrestre y la litosfera tambien se encuentra en los seres vivos cuerpos de agua y objetos extraterrestres 3 La extraccion de este metal a partir del mineral se realiza mediante el metodo de Kroll 4 o por el metodo de Hunter El compuesto mas comun es el dioxido de titanio utilizado para la fotocatalisis y la fabricacion de pigmentos de color blanco 5 Otros compuestos habituales incluyen el tetracloruro de titanio TiCl4 un componente catalizador y el tricloruro de titanio TiCl3 que se utiliza como catalizador en la produccion de polipropileno 3 En estado puro presenta una elevada resistencia a la corrosion y la mayor proporcion de dureza densidad de todos los elementos metalicos 6 El titanio es tan fuerte como algunos aceros pero su densidad es menor 7 Tiene dos formas alotropicas 8 y cinco isotopos naturales que van desde 46Ti hasta 50Ti siendo 48Ti el mas abundante de ellos 9 El titanio puede formar aleaciones con el hierro el aluminio el vanadio y el molibdeno entre otros elementos idoneas por sus propiedades de ligereza y resistencia para la construccion de maquinaria para aplicaciones aeroespaciales motores de reaccion misiles y naves espaciales militares industriales almacenamiento y transporte de productos quimicos y petroquimicos y plantas de desalinizacion en la automocion para protesis medicas e implantes ortopedicos instrumentos e implantes dentales aparatos deportivos joyeria o telefonos moviles 3 Indice 1 Caracteristicas 1 1 Propiedades fisicas 1 2 Propiedades quimicas 1 3 Abundancia 1 4 Isotopos 2 Compuestos 2 1 oxidos sulfuros y alcoxidos 2 2 Nitruros y carburos 2 3 Haluros 2 4 Compuestos organometalicos 3 Historia 4 Produccion 5 Aplicaciones 5 1 Pigmentos y aditivos 5 2 Aplicaciones aeroespaciales y nauticas 5 3 Aplicaciones industriales 5 4 Aplicaciones de consumo y arquitectonicas 5 5 Joyeria 5 6 Aplicaciones medicas 5 7 Almacenaje de residuos nucleares 6 Precauciones 7 Referencias 7 1 Bibliografia 8 Enlaces externosCaracteristicas EditarPropiedades fisicas Editar El titanio es el elemento metalico que posee la mayor proporcion de dureza densidad 8 Es un metal fuerte con una baja densidad y alta ductilidad especialmente en ambientes libres de oxigeno 3 de color blanco metalico 10 Su punto de fusion es relativamente alto sobre los 1650 C 1920 K lo que hace que sea util como metal refractario Es paramagnetico y presenta baja conductividad electrica y termica 3 Las aleaciones comerciales de titanio con una pureza del 99 2 tienen una tension de rotura de unos 434 MPa 63 000 psi equivalente a la de las aleaciones comunes de acero pero con una menor densidad que estas El titanio tiene una densidad un 60 mayor que el aluminio pero es el doble de fuerte que la aleacion de aluminio mas comun 6061 T6 7 Algunas aleaciones de titanio consiguen una tension de rotura sobre los 1400 MPa 200 000 psi 11 Sin embargo el titanio pierde resistencia cuando se calienta a temperaturas superiores a los 430 C 703 K 12 El titanio no es tan duro como algunas graduaciones de acero tratado y su trabajo a maquina requiere ciertas precauciones ya que puede presentar uniones defectuosas de no emplearse los metodos correctos para enfriarlo Al igual que las hechas de acero las estructuras de titanio tienen un limite de fatiga que garantiza la longevidad de sus aplicaciones 10 Es un metal alotropico dimorfico Su estructura cristalina en estado alfa tiene forma hexagonal y se torna en una de forma cubica centrada en el cuerpo al pasar al estado beta a una temperatura de 882 C 1155 K 12 El calor especifico de su forma alfa se incrementa drasticamente al calentarse hasta la temperatura de transicion para despues bajar y mantenerse relativamente constante en la forma beta sin afectarle la temperatura 12 Al igual que para el circonio y el hafnio existe una fase adicional omega termodinamicamente estable a altas presiones pero metaestable a presion ambiente que generalmente es hexagonal o trigonal 13 Propiedades quimicas Editar Diagrama de Pourbaix para el titanio 14 Al igual que el aluminio y el magnesio el titanio y sus aleaciones se oxidan cuando estan expuestos al aire El titanio reacciona con el oxigeno a temperaturas de 1200 C 1470 K en el aire y 610 C 883 K en oxigeno puro formando dioxido de titanio 8 Sin embargo las reacciones de oxidacion en contacto con el aire y agua son lentas debido a la pasivacion que forma una capa de oxido que protege al resto del metal ante su propia oxidacion 3 Inicialmente cuando se forma esta capa protectora solo tiene entre 1 y 2 nm de grosor aumentando de tamano lentamente hasta conseguir los 25 nm en un periodo de cuatro anos 15 El titanio presenta una gran resistencia a la corrosion comparable a la del platino capaz de resistir el ataque de acidos minerales fuertes como el sulfurico y otros oxoacidos de la mayoria de acidos organicos y de soluciones de cloro 4 Sin embargo los ataques de acidos concentrados si producen una mayor corrosion 16 El titanio es termodinamicamente muy reactivo como indica el hecho de que el metal comience a arder antes de conseguir el punto de fusion y la propia fusion solo es posible en una atmosfera inerte o en el vacio Se combina con el cloro a una temperatura de 550 C 823 K 4 reacciona con el resto de halogenos y absorbe hidrogeno 5 Es uno de los pocos elementos que arden en nitrogeno puro reaccionando a una temperatura de 800 C 1070 K para formar nitruro de titanio lo que causa una perdida de ductilidad en el material 17 Abundancia Editar Produccion de rutilo e ilmenita en 2011 18 Pais Miles de toneladas del total Australia 1300 19 4 Sudafrica 1160 17 3Canada Canada 700 10 4 India 574 8 6Mozambique Mozambique 516 7 7China China 500 7 5Vietnam Vietnam 490 7 3Ucrania Ucrania 357 5 3Otros paises 1103 16 5Total mundial 6700 100El titanio siempre aparece naturalmente unido a otros elementos Es el noveno elemento y septimo metal mas abundante en la corteza terrestre suponiendo un 0 63 de su masa 19 Esta presente en la mayoria de rocas igneas y sedimentarias asi como en diversas formas de vida y cuerpos de agua naturales 3 4 De los 801 tipos de rocas igneas analizadas en un estudio de la United States Geological Survey 784 contenian titanio y su proporcion en el suelo resulto ser de entre 0 5 y 1 5 19 Su aparicion se produce principalmente en los minerales anatasa brookita ilmenita perovskita rutilo y titanita 15 Entre todos estos minerales solo el rutilo y la ilmenita presentan importancia economica a pesar de ser dificiles de encontrar en altas concentraciones En 2011 se extrajeron alrededor de seis millones de toneladas de rutilo y alrededor de 0 7 millones de toneladas de ilmenita en todo el mundo 18 Los depositos mas significativos de ilmenita se encuentran en Australia Canada China la India Mozambique Nueva Zelanda Noruega Ucrania y Sudafrica 15 Tambien en 2011 se produjo un total de 186 000 toneladas de escoria de metal de titanio en su mayoria en China 60 000 t Japon 56 000 t Rusia 40 000 t Estados Unidos 32 000 t y Kazajistan 20 700 t El total de las reservas de titanio en la Tierra se estiman en ese mismo ano por encima de los 600 millones de toneladas 18 La concentracion molar de titanio en los oceanos es de aproximadamente 4 picomoles A una temperatura de 100 C 373 K la concentracion en el agua se estima en menos de 10 7 M en pH 7 No hay evidencias que indiquen cual es el papel biologico del titanio a pesar de que algunos organismos particulares presentan altas concentraciones 20 Este metal tambien se detecto en meteoritos en el Sol y en estrellas de tipo M 4 el tipo mas frio de estrellas con una temperatura en la superficie de unos 3200 C 3470 K 21 Las rocas traidas desde la Luna en la mision Apolo 17 estan compuestas de un 12 1 de TiO2 4 Isotopos Editar Se encuentran cinco isotopos estables en la naturaleza 46Ti 47Ti 48Ti 49Ti e 50Ti siendo 48Ti el mas abundante de ellos con un 73 8 de abundancia natural Se caracterizaron once radioisotopos siendo los mas estables 44Ti con un periodo de semidesintegracion de 63 anos 45Ti con un periodo de 184 8 minutos 51Ti con un periodo de 5 76 minutos y 52Ti con un periodo de 1 7 minutos Para el resto sus vidas medias son de menos de 33 segundos y la mayoria de menos de medio segundo 9 Los isotopos de titanio tienen pesos atomicos que van desde 39 99 Da 40Ti hasta 57 966 de la 58Ti El principal metodo de desintegracion antes del isotopo estable mas abundante 48Ti es la captura electronica mientras que luego de este es la desintegracion beta Los productos de esta desintegracion antes del 48Ti son isotopos del elemento 21 escandio y los posteriores son isotopos del elemento 23 vanadio 9 El titanio se torna radiactivo cuando es bombardeado con deuterio emitiendo principalmente positrones y rayos gamma 4 Compuestos Editar Broca de taladro recubierta con TiN El estado de oxidacion 4 domina la quimica del titanio 22 pero tambien son comunes los compuestos en el estado 3 23 El titanio adopta habitualmente una geometria de coordinacion octaedrica en sus compuestos con la notable excepcion tetraedrica del TiCl4 Los compuestos de titanio IV presentan un alto grado de union covalente debido su alto estado de oxidacion 24 oxidos sulfuros y alcoxidos Editar El oxido mas importante del titanio es el dioxido de titanio TiO2 que existe principalmente en la anatasa la brookita y el rutilo todos ellos solidos diamagneticos blancos 15 En estos compuestos se adoptan unas estructuras polimericas en las que el Ti se rodea de seis ligandos del oxido que se unen con otros centros de Ti 25 El termino titanato suele emplearse para hacer referencia a los compuestos del titanio IV como por ejemplo el titanato de bario BaTiO3 26 Con una estructura como la de la perovskita este material posee propiedades piezoelectricas y se emplea como transductor en la interconversion de sonido y electricidad 8 Los zafiros de estrella y los rubis obtienen su asterismo por la presencia de impurezas del dioxido de titanio 15 Se conocen diversos oxidos reducidos del titanio Ti3O5 descrito como Ti IV Ti III es un semiconductor de color purpura producido por reduccion de TiO2 con hidrogeno a altas temperaturas 27 empleado industrialmente cuando se requiere cubrir superficies con vapor de dioxido de titanio ya que se evapora como TiO puro mientras que TiO2 se evapora como una mezcla de oxidos y otros depositos que tienen un indice de refraccion variable 28 Otros oxidos habituales son el oxido de titanio III Ti2O3 y el oxido de titanio II TiO 29 Los alcoxidos de titanio IV preparados mediante reaccion de TiCl4 con alcoholes son compuestos incoloros que se convierten en el dioxido al reaccionar con agua Son de utilidad industrial para depositar TiO2 solido mediante el proceso sol gel El isopropoxido de titanio se emplea en la sintesis de compuestos organicos por medio de la epoxidacion de Sharpless 30 Nitruros y carburos Editar El nitruro de titanio TiN tiene una dureza equivalente a las del zafiro y el carburo de silicio 9 0 en la escala de Mohs 31 y se emplea habitualmente como cubierta de herramientas industriales de corte 32 Tambien se emplea como recubrimiento decorativo de color dorado y como metal de barrera en la fabricacion de semiconductores 33 El carburo de titanio tambien posee una gran dureza y se emplea asimismo en herramientas de corte 34 Haluros Editar Solucion acuosa de tricloruro de titanio El tetracloruro de titanio TiCl4 35 es un liquido volatil que en el aire provoca una hidrolisis emitiendo un humo blanco 36 El TiCl4 se produce por medio del metodo de Kroll durante la conversion de minerales de titanio en dioxido de titanio 37 Su uso es extendido en la quimica organica como acido Lewis 38 El tetraioduro de titanio TiI4 se genera durante el proceso de van Arkel para la produccion de metal de titanio de alta pureza 39 El titanio III y el titanio II tambien forman cloruros estables Un ejemplo notable es el tricloruro de titanio TiCl3 usado como catalizador en la produccion de poliolefinas y como agente reductor en la quimica organica 40 Compuestos organometalicos Editar Los compuestos de titanio cumplen un papel catalizador importante en la polimerizacion por lo que los compuestos con enlaces Ti C fueron estudiados de forma intensiva Los compuestos de este tipo mas comunes son el dicloruro de titanoceno C5H5 2TiCl2 el reactivo de Tebbe C5H5 2TiCH2ClAl CH3 2 y el reactivo de Petasis Cp2Ti CH3 2 El titanio tambien forma compuestos carbonilos como por ejemplo el dicarbonilo de titanoceno C5H5 2Ti CO 2 41 Historia Editar Martin Heinrich Klaproth nombro asi el titanio por los titanes de la mitologia griega El titanio fue descubierto dentro de un mineral en Cornualles Gran Bretana en 1791 por el clerigo y geologo aficionado William Gregor que por aquel entonces era el pastor de la parroquia de Creed 42 Reconocio la presencia de un nuevo elemento en la ilmenita 5 al encontrar una arena negra en un riachuelo en la parroquia de Manaccan y observo que la arena era atraida por un iman 42 Su analisis de la arena determino la presencia de dos oxidos de metales oxido de hierro lo que provocaba la atraccion magnetica y una proporcion de un 45 25 de otro oxido metalico blanco que no fue capaz de identificar 19 Como este oxido sin identificar contenia un metal que no cumplia las propiedades de ninguno de los elementos conocidos informo de su descubrimiento a la Royal Geological Society of Cornwall y a la revista cientifica alemana Crell s Annalen dandole el nombre de manacanita 42 43 44 Sobre el mismo tiempo Franz Joseph Muller von Reichenstein produjo una substancia semejante que tampoco fue capaz de identificar 5 El oxido fue descubierto de nuevo de forma independiente en 1795 por el quimico prusiano Martin Heinrich Klaproth en un mineral de rutilo en la villa hungara de Boinik en la actual Eslovaquia 42 45 Klaproth encontro que el mineral contenia un nuevo elemento y le dio el nombre de titanio por los titanes de la mitologia griega 21 Tras saber del descubrimiento previo de Gregor obtuvo una muestra de manacanita y confirmo que esta contenia titanio 46 Los procesos conocidos para la extraccion del titanio desde los diversos minerales que lo contienen resultan complicados y costosos No es posible reducir el mineral de la forma habitual calentandolo en presencia de carbono ya que eso produce carburo de titanio 42 El titanio metalico puro 99 9 fue obtenido por primera vez por Matthew La Hunter en el Rensselaer Polytechnic Institute al calentar TiCl4 con sodio a una temperatura de entre 700 y 800 C bajo una gran presion 47 proceso conocido como metodo de Hunter 4 El metal de titanio no fue empleado fuera de los laboratorios hasta 1932 cuando William Justin Kroll probo que podia producirse mediante la reduccion de tetracloruro de titanio TiCl4 con calcio 48 Ocho anos despues refino este proceso empleando magnesio y sodio en el que seria conocido como el metodo de Kroll 48 A pesar de que las investigaciones continuaron posteriormente de cara a procesos de obtencion mas eficientes y baratos el metodo de Kroll sigue siendo empleado en la produccion comercial de este metal 4 5 Esponja de titanio obtenida por el metodo de Kroll El titanio de gran pureza se obtuvo tambien en pequenas cantidades cuando Anton Eduard van Arkel y Jan Hendrik de Boer desarrollaron en 1925 lo que seria llamado metodo van Arkel de Boer que hacia reaccionar diversos metales con yodo para descomponer los yoduros resultantes en filamentos de metal puro 49 En las decadas de 1950 y 1960 la Union Sovietica fue pionera en el uso de titanio en aplicaciones militares y submarinas 47 como por ejemplo en los submarinos clase Alfa y K 278 Komsomolets 50 como parte de programas relacionados con la Guerra Fria 51 Tambien a comienzos de la decada de 1950 se comenzo a emplear el titanio de forma extensiva en la aviacion militar particularmente en cazas de gran rendimiento como el F 100 Super Sabre el Lockheed A 12 y el SR 71 52 Reconociendo la importancia estrategica del titanio el Departamento de Defensa de los Estados Unidos comenzo tambien a apoyar los primeros esfuerzos para su comercializacion 53 Durante toda la Guerra Fria el titanio fue considerado un material estrategico por el Gobierno de los Estados Unidos que mantuvo grandes reservas de este metal que fueron finalmente agotadas en la decada de los 2000 54 Segun datos de 2006 el mayor productor del mundo era la compania rusa VSMPO Avisma que poseia un 29 del mercado mundial de este material 55 En ese mismo ano la agencia estadounidense DARPA premio con 5 7 millones de dolares a un consorcio de dos empresas para desarrollar un proceso de fabricacion de polvo de metal de titanio con el proposito de emplearlo en la creacion de objetos ligeros y resistentes para las industrias aeroespacial de transporte y quimicas 56 A la fecha de 2015 la esponja de metal de titanio estaba siendo producida en siete paises China Japon Rusia Kazajistan Estados Unidos Ucrania e India 57 58 Produccion Editar Concentrado de mineral de titanio La produccion de metal de titanio tiene lugar en cuatro pasos principales reduccion del mineral de titanio en una forma porosa de esponja derretido de la esponja fabricacion primaria donde se convierte en productos de uso general como barras y chapas y finalmente la fabricacion secundaria de las formas finales a partir de los productos primarios 59 Al no ser posible su produccion mediante la reduccion de su dioxido 10 el metal de titanio se obtiene por medio de la reduccion del tetracloruro de titanio TiCl4 con metal de magnesio en el que se conoce como metodo de Kroll La complejidad de este proceso de produccion explica el alto valor de mercado del titanio 60 a pesar de ser un proceso mas barato que el metodo de Hunter 47 Para producir el TiCl4 requerido por el metodo de Kroll se hace una reduccion carbonotermica en presencia de cloro En este proceso el gas de cloro atraviesa una mezcla caliente de rutilo o ilmenita en presencia de carbono Tras una purificacion extensiva por destilacion fraccionada el TiCl4 se reduce con magnesio derretido a 800 C 1070 K en una atmosfera de argon 8 El metal de titanio asi obtenido puede purificarse posteriormente siguiendo el metodo de van Arkel de Boer que implica una descomposicion termica de tetrayoduro de titanio 49 El proceso mas reciente de produccion denominado proceso FFC Cambridge 61 emplea el polvo de dioxido de titanio como materia prima para la obtencion del metal de titanio Este proceso tiene menos pasos que el metodo de Kroll requiere menos tiempo y permite la produccion de aleaciones al emplear determinadas mezclas de polvos de oxido 62 Las aleaciones mas comunes del titanio se obtienen por medio de reduccion como por ejemplo en los casos del cuprotitanio reduccion de rutilo con cobre anadido del titanio ferrocarbonado ilmenita reducida con coque en una caldera electrica y del manganotitanio rutilo con manganeso u oxidos de manganeso 63 Titanio ferrocarbonado 2 FeTiO3 7 Cl2 6 C 2 TiCl4 2 FeCl3 6 CO 900 C 1170 K Manganotitanio TiCl4 2 Mg 2 MgCl2 Ti 1100 C 1370 K Productos basicos del titanio Existen alrededor de 50 graduaciones designadas de titanio y de sus aleaciones aunque solo menos de la mitad de estas tienen una disponibilidad comercial inmediata 64 La American Society for Testing and Materials ASTM reconoce 31 grados de titanio y aleaciones de los cuales los grados 1 a 4 son comercialmente puros Estos cuatro grados se diferencian entre ellos por la variacion en su tension de rotura en funcion del contenido en oxigeno siendo el grado 1 0 18 de oxigeno el mas ductil y el grado 4 0 40 de oxigeno el menos ductil 15 Los restantes grados son aleaciones cada una de ellas disenada para un uso especifico bien sea por su ductilidad resistencia dureza resistencia electrica resistencia a la deformacion resistencia a la corrosion o una combinacion de estas propiedades 65 66 Las graduaciones cubiertas por la ASTM y otras aleaciones adicionales se producen para cumplir las especificaciones aeroespaciales y militares SALE AMS y MIL T normas ESO y especificaciones particulares de algunos paises asi como especificaciones propias para aplicaciones aeroespaciales militares medicas e industriales 67 El polvo de titanio se manufactura empleando un proceso de produccion en cadena conocido como proceso Armstrong 68 semejante al proceso en lotes empleado en el metodo de Hunter En este proceso Amstrong un flujo de gas de tetracloruro de titanio se anade a un flujo de metal de sodio derretido El cloruro de sodio y las particulas de titanio resultantes se extraen filtrando la cantidad extra de sodio Posteriormente el titanio se separa del cloruro de sodio mediante un lavado con agua Los subproductos de sodio y cloruro se reciclan para reutilizarse en este proceso y en la produccion del tetracloruro de titanio inicial 69 En el ambito de la construccion y fabricacion todas las soldaduras de titanio deben hacerse bajo atmosferas inertes de argon o helio para evitar la contaminacion con gases atmosfericos como el oxigeno el nitrogeno o el hidrogeno De no ser asi la contaminacion puede causar una variedad de condiciones no deseadas como la perdida de ductilidad que a su vez pueden llevar a una reduccion de la integridad de la soldadura y fallos en las uniones 12 Los productos comerciales planos como placas y laminas pueden formarse con facilidad pero el procesamiento de estas formas debe tener en cuenta que el material posee una memoria y tiende a retornar a su forma original hecho que ocurre especialmente en ciertas aleaciones de gran dureza 70 71 El titanio no puede soldarse sin primero chaparse en un metal que presente una facilidad de soldadura 72 y puede ser trabajado a maquina con el mismo tipo de equipos y procesos que el acero inoxidable 12 Aplicaciones Editar Cilindro de titanio de calidad grado 2 El titanio se emplea en las aleaciones de acero para reducir el tamano del grano y como desoxidante y en las de acero inoxidable para reducir su contenido de carbono 3 Son frecuentes tambien las aleaciones con aluminio vanadio cobre hierro manganeso molibdeno y otros metales 7 Pigmentos y aditivos Editar El dioxido de titanio es el compuesto de titanio mas empleado Alrededor del 95 del mineral de titanio extraido de la Tierra se destina para su refinamiento como dioxido de titanio TiO2 usado como pigmento blanco permanente en pinturas dentifricos y plasticos 18 Tambien se emplea en el cemento en gemas para conseguir opacidad en el papel 73 y para aumentar la dureza en canas de pescar de grafito y en palos de golf 18 El polvo de TiO2 es quimicamente inerte resiste el deterioro por luz solar y es muy opaco Esto permite darle un color blanco brillante a los quimicos marrones o grises que forman la mayoria de los plasticos domesticos 5 La pintura hecha con dioxido de titanio presenta una buena resistencia a las temperaturas extremas y soporta los ambientes marinos 5 El dioxido de titanio puro tiene un indice de refraccion muy alto y una dispersion optica mayor que el diamante 10 Ademas de ser un pigmento importante tambien se utiliza generalmente en los protectores solares 10 Aplicaciones aeroespaciales y nauticas Editar Gracias a su alta proporcion de tension de ruptura por su densidad 8 alta resistencia a la corrosion 4 resistencia a la fatiga y las fendeduras 74 y la capacidad de soportar temperaturas moderadamente altas sin deformarse las aleaciones de titanio habitualmente son empleadas en aeronaves armadura de vehiculos barcos naves espaciales y misiles 4 5 Para estas aplicaciones se emplean aleaciones de titanio con aluminio circonio niquel y vanadio entre otros elementos 75 Casi dos tercios de todo el metal de titanio producido se emplea en motores y estructuras de aeronaves pero tambien se emplea en otros componentes diversos como partes estructurales criticas trenes de aterrizaje conductos de escape y sistemas hidraulicos 76 El avion SR 71 Blackbird fue una de las primeras aeronaves en hacer un uso extensivo del titanio como parte de su estructura dando paso al uso de este material en las aeronaves modernas Las estimaciones indican que se emplean unas 59 t en los Boeing 777 45 t en los Boeing 747 18 t en los Boeing 737 32 t en los Airbus A340 18 t en los Airbus A330 y 12 t en los Airbus A320 El Airbus A380 emplea hasta unas 77 t incluyendo unas 11 t en sus motores 77 En cuanto a las aplicaciones para motores el titanio se emplea en rotores compresores y componentes de sistemas hidraulicos Las aleaciones de titanio 6AL 4V suponen casi el 50 de todos los tipos de aleaciones empleadas en las aplicaciones aeronauticas 78 Gracias a su alta resistencia a corrosion por agua de mar el titanio se emplea en la fabricacion de arboles de transmision y cabos en intercambiadores de calor de las plantas desalinizadoras en refrigeradores de agua marina en acuarios sedales y anzuelos y en los cuchillos de los buceadores 4 Tambien se emplea para fabricar carcasas y otros componentes de aparatos de vigilancia y observacion marina de uso cientifico y militar La antigua Union Sovietica desarrollo tecnicas de construccion de submarinos con cascos hechos de aleacion de titanio y para la forja de titanio en tubos de vacio 75 Aplicaciones industriales Editar Titanio de alta pureza 99 999 con cristalitos visibles Las tuberias soldadas y ciertos equipamientos de titanio como intercambiadores de calor tanques recipientes de encausado y valvulas se emplean en las industrias quimicas y petroquimicas principalmente debido su resistencia a la corrosion Ciertas aleaciones especificas se emplean en aplicaciones de perforacion y siderometalurgicas por su dureza resistencia a corrosion o una combinacion de los dos factores La industria papelera usa el titanio en equipos de encausado expuestos a medios corrosivos como por ejemplo los gases de cloro 79 Otras aplicaciones industriales del titanio incluyen la soldadura ultrasonica la soldadura por onda 80 y la pulverizacion catodica 81 El tetracloruro de titanio TiCl4 es un intermediario importante en la obtencion de dioxido de titanio TiO2 se emplea en la Ziegler Natta y tambien se usa en la fabricacion de vidrio iridiscente y cortinas de humo 10 Aplicaciones de consumo y arquitectonicas Editar El metal de titanio se utiliza en diversas aplicaciones en la automocion particularmente en el automovilismo y el motociclismo donde la reduccion de peso manteniendo la resistencia y rigidez es un factor critico 82 Este metal es por lo general demasiado caro como para ser comercialmente lucrativo en el mercado general excepto en productos de alta gama Algunos modelos de Chevrolet Corvette incluyeron tubos de escape hechos con titanio 83 84 y el motor supercargado de los Corvette Z06 usa valvulas de entrada de titanio solido y ligero para conseguir una mayor resistencia al calor 85 El titanio se emplea tambien en muchos utensilios deportivos como por ejemplo raquetas de tenis palos de golf mangos de los palos de lacrosse rejas para cascos de cricket Hockey lacrosse y futbol americano y marcos y componentes de bicicletas 86 Las aleaciones de titanio pueden utilizarse tambien en las monturas de gafas aumentando su coste pero consiguiendo una reduccion de peso y evitando posibles alergias en la piel Muchos equipos de acampada estan hechos de titanio incluyendo utensilios de cocina linternas y espeques que resultan mas caros que los utensilios tradicionales de acero y aluminio pero ofrecen un menor peso sin perdida de dureza y resistencia El titanio tambien se usa en la fabricacion de herraduras que resultan mas ligeras y duraderas que las de acero 87 Detalle de la cubierta de titanio del Museo Guggenheim Bilbao Debido al avance en las tecnicas de fabricacion de metales y el menor peso en comparacion con metales mas tradicionales el uso del titanio en la fabricacion de armas de fuego esta cada vez mas extendido 88 Por estos mismos motivos se utiliza tambien en la fabricacion de las carcasas de determinados modelos de computadoras portatiles 89 En ocasiones tambien se ha usado el titanio en aplicaciones arquitectonicas El memorial de 40 m de altura en honor de Yuri Gagarin en Moscu esta hecho de titanio debido al color de este metal y a su asociacion con la industria aeroespacial 90 El Museo Guggenheim de Bilbao y la Cerritos Millennium Library en Cerritos California fueron los primeros edificios en Europa y Norteamerica respectivamente en construirse con una cubierta de paneles de titanio 76 Otras construcciones con cubiertas de titanio incluyen el edificio Frederic C Hamilton en Denver Colorado 91 y el Monumento a los Conquistadores del Espacio de 107 m de altura en Moscu 92 Joyeria Editar Reloj con cubierta de titanio Es habitual el uso del titanio en los disenos de joyeria gracias a su durabilidad y propiedades inertes que hacen de este metal una buena eleccion para evitar posibles alergias y resistir al agua 87 Puede emplearse en forma de aleacion con oro comercializado como oro de 24 quilates ya que el 1 de Ti en la aleacion no es suficiente para que se rebaje esta calificacion Las piezas hechas con esta aleacion adquieren una dureza equivalente a las de 14 quilates aumentando asi su durabilidad 93 La durabilidad ligereza y resistencia de este material lo hacen muy util en la produccion de cubiertas para relojes 87 y algunos artistas han trabajado con titanio en la produccion de esculturas objetos decorativos y muebles 94 Debido a su inercia y capacidad de adquirir varios colores el titanio es un metal habitual en los piercings corporales 95 Los diferentes colores de estos se obtienen por medio de anodizacion variando el grosor de la capa exterior de oxido 96 Relacion entre tension electrica voltaje y el color para el titanio anodizado Cateb 2010 Su uso en monedas de curso no legal y medallas conmemorativas es algo menos habitual Como ejemplos en 1999 Gibraltar hizo publica la primera moneda de titanio en celebracion del nuevo milenio y el equipo de rugby australiano Gold Coast Titans premio con una medalla de titanio puro a su jugador del ano 97 Aplicaciones medicas Editar Placa y tornillos de uso medico para ser aplicados en la fractura de la muneca El titanio tiene multiples aplicaciones medicas gracias a su biocompatibilidad incluyendo herramientas quirurgicas e implantes medicos 42 Para estos propositos el titanio suele emplearse en aleaciones con entre un 4 y 6 de aluminio y un 4 de vanadio 98 Gracias a esta facilidad inherente para integrarse en los huesos resulta muy util en los implantes dentales y ortopedicos que pueden llegar a tener una vida util de hasta 30 anos 42 Estos implantes se benefician de la baja constante elastica que posee el titanio para asemejarse el maximo posible a la de los huesos Esto consigue que las cargas se repartan de forma mas equitativa entre los huesos y el implante consiguiendo un menor indice de degradacion en los huesos y reduciendo la posibilidad de complicaciones medicas relacionadas con el propio implante Sin embargo la rigidez de las aleaciones de titanio es el doble de la del hueso por lo que los huesos adyacentes reciben una menor carga y pueden sufrir deterioro 99 Al ser un metal no ferromagnetico los pacientes con implantes de titanio pueden ser examinados con seguridad mediante imagenes por resonancia magnetica La preparacion del titanio para su uso en implantes corporales requiere que se trate bajo un arco de plasma de alta temperatura para eliminar los atomos superficiales exponiendo los atomos subyacentes de titanio en el proceso 42 Almacenaje de residuos nucleares Editar La resistencia a la corrosion del titanio hizo que los contenedores de este material fueran investigados para su uso en el almacenaje a largo plazo de residuos nucleares determinando que es posible fabricar contenedores que pueden durar hasta 100 000 anos siempre que el proceso cumpla una serie de condiciones de fabricacion determinadas para reducir los posibles defectos 100 Puede tambien emplearse como protector antigoteo sobre otros tipos de contenedores para ayudar en la contencion de los residuos guardados en ellos 101 Precauciones Editar La Urtica dioica puede contener hasta 80 partes por millon de titanio El titanio no es toxico aun en grandes dosis y no desempena ningun papel biologico natural en el cuerpo humano 21 Se estima que los humanos ingieren una cantidad de 0 8 miligramos de titanio cada dia aunque en su mayoria es expulsado posteriormente sin que el cuerpo lo absorba 21 Sin embargo el titanio si tiene tendencia a acumularse biologicamente en tejidos que contienen silice 102 y un estudio de 2011 indico una posible conexion entre el titanio y el sindrome de la una amarilla 103 Tambien hay indicios de la existencia de un mecanismo desconocido en algunas plantas que usarian el titanio para estimular la produccion de carbohidratos y ayudarles a crecer lo que explicaria por que muchas plantas contienen entre 1 y 2 partes por millon de titanio llegando hasta las 80 partes por millon en los generos Equisetum y Urtica 21 Las especies de hongos Marasmius oreades y Hypholoma capnoides pueden bioconvertir el titanio en suelos contaminados con este metal 104 En forma de polvo o virutas el metal de titanio presenta un riesgo significativo de incendio y al calentarse en el aire tambien existe un riesgo de explosion 105 Los metodos de extincion del fuego basados en agua y dioxido de carbono no son efectivos con el titanio ardiendo por lo que se requiere el uso de extintores de clase D para tratar con incendios causados por este metal 5 Cuando se emplea en la produccion o manejo de cloro debe tenerse la precaucion de usar el titanio solo en lugares en los que no se exponga a gas seco de cloro ya que puede provocar un fuego 106 El titanio tambien puede llegar a arder cuando se pone en contacto una superficie que aun no consiguio el estado de oxidacion con oxigeno liquido 107 Referencias Editar Standard Atomic Weights Pesos atomicos estandares en ingles Commision on Isotopic Abundances and Atomic Weights Consultado el 16 de octubre de 2015 Andersson N 2003 Emission spectra of TiH and TiD near 938 nm Espectros de emision de TiH y TiD cerca de 938 nm J Chem Phys en ingles 118 10543 Bibcode 2003JChPh 118 3543A doi 10 1063 1 1539848 Archivado desde el original el 9 de febrero de 2012 a b c d e f g h Titanium Encyclopaedia Britannica en ingles a b c d e f g h i j k l Lide D R ed CRC Handbook of Chemistry and Physics 86ª edicion Boca Raton FL CRC Press ISBN 0 8493 0486 5 a b c d e f g h i The History and Use of Our Earth s Chemical Elements A Reference Guide en ingles 2ª edicion Westport CT Greenwood Press ISBN 0 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