チタン (Ti)

原子番号22
原子量47.8671 u
分類遷移金属
電子配置[Ar] 3d² 4s²
外観銀灰白色の金属光沢
密度(STP)4507 g/L
融点1941 K
沸点3560 K
電気陰性度1.54 (ポーリング)
イオン化エネルギー658.8 kJ/mol
原子半径140 pm
結晶構造単純六方晶
発見者ウィリアム・グレゴール (1791)

概要

チタン(Ti)は光沢があり、強くて軽量な遷移金属で、卓越した耐食性を持っています。地殻中で9番目に豊富な元素であり、金属元素の中で比強度(強度と密度の比)が最も高い元素です。チタン(Ti)の主な特徴は以下のとおりです。

用途:航空宇宙(ジェットエンジン、機体)、軍事用途、医療用インプラント(生体適合性があり非磁性)、化学処理装置、スポーツ用品に広く使われ、二酸化チタン(TiO₂)は塗料、プラスチック、紙、日焼け止めの白色顔料として使われます。

製造/抽出:イルメナイトやルチルの鉱石から抽出されます。クロール法(四塩化チタンをマグネシウムで還元)や、FFCケンブリッジ法などの新しい方法で製造されます。製造には多くのエネルギーを要し、高コストです。

歴史:1791年、イギリスのコーンウォールでウィリアム・グレガーが発見しました。1795年にマルティン・ハインリヒ・クラプロートが独立に再発見し、ギリシャ神話のティーターン(タイタン)にちなんで命名しました。純粋な金属チタンは、1910年にマシュー・A・ハンターが単離するまで得られませんでした。

健康への影響と安全性:生物学的に不活性で無毒なため、医療用インプラント(人工関節、歯科インプラント、ペースメーカー)に最適です。チタンの粉末や微粒子は可燃性です。生物学的な役割は知られていませんが、生体適合性に非常に優れています。

価格/市場:抽出が複雑なため、鉄鋼やアルミニウムに比べて高価です。価格は航空宇宙と医療の需要に牽引されています。チタン合金を用いた積層造形(3Dプリンティング)への関心が高まっています。

性質:重量あたりの強度に優れ、耐食性が際立っており(特に海水や塩素に対して)、融点が高く(1668°C)、熱膨張が小さく、常磁性を示し、多くの元素と合金化して特性を高めることができます。

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周期表