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Titan

 

[nach den Titanen] das, -s, chemisches Symbol Ti, ein chemisches Element aus der vierten Nebengruppe des Periodensystems. Titan ist in reinem Zustand ein silberweißes, dehnbares Metall, das kaltgewalzt und zu Drähten gezogen werden kann. Es überzieht sich (v. a. bei erhöhter Temperatur) an der Luft mit einer fest haftenden, harten und spröden, gegen Säuren und Alkalien beständigen Oxidschicht. Bei Rotglut verbrennt Titan mit Sauerstoff unter Bildung von Titandioxid, TiO₂; mit Stickstoff vereinigt es sich zu Titannitrid, TiN, einer bronzefarbenen, zu den Hartstoffen zählenden Substanz. Technisches Titan ist infolge von geringen Verunreinigungen spröde und hart und nur bei Rotglut schmiedbar; es zeichnet sich durch große Korrosionsbeständigkeit aus.

 

Titan gehört zu den häufigsten Elementen der festen Erdkruste und steht in der Häufigkeit der chemischen Elemente an 10. Stelle. Es kommt in der Natur in zahlreichen Mineralen und Gesteinen vor, ist aber meist nur in geringen Mengen enthalten. Eigentliche Titanminerale sind Ilmenit, Rutil, Anatas und Brookit sowie Perowskit und Titanit, von denen als Ausgangsstoffe für die Metallgewinnung nur Rutil, TiO₂, und Ilmenit, FeTiO₃, in Betracht kommen; der überwiegende Teil der abgebauten Titanerze dient zur Herstellung von Titandioxid (Titanverbindungen).

 

Zur technischen Gewinnung von Titan wird aus Rutil (durch Abtrennen der Verunreinigungen, besonders Kieselsäure, Eisen-, Vanadium-, Niob- und Tantaloxide) beziehungsweise aus Ilmenit (durch Aufschließen mit Schwefelsäure und anschließendes Fällen) Titandioxid hergestellt, das dann durch Umsetzen mit Chlor in Gegenwart reduzierender Substanzen (Kohle, Koks) zu Titantetrachlorid, TiCl₄, einer farblosen, flüssigen Verbindung, umgesetzt wird. Aus diesem erhält man durch Reaktion mit Magnesium (Kroll-Verfahren) oder Natrium unter Argon als Schutzgas fein verteiltes Titan (Titanschwamm), das dann (nach Auswaschen von gleichzeitig gebildetem Magnesium- beziehungsweise Natriumchlorid) unter Schutzgas zu kompaktem Metall eingeschmolzen wird. Eine weitere Methode zur Gewinnung von reinem Titan besteht in der thermischen Zersetzung von Titanhalogeniden (v. a. Titantetrajodid) nach dem Van-Arkel-de-Boer-Verfahren. Geringere Bedeutung zur Gewinnung von reinem Titan hat bisher die Schmelzflusselektrolyse von Titanhalogeniden. Da für technische Zwecke oft kein hochreines Titan benötigt wird, stellt man durch Reduktion von Titandioxid in Gegenwart von Eisen durch Kohlenstoff oder Aluminium Ferrotitan (Ferrolegierungen) her, das v. a. als Zusatz für Stähle verwendet wird.

 

Verwendung

 

findet Titan (als solches oder in Form von Legierungen) v. a. als Werkstoff für technische Gegenstände, die hohe Festigkeit sowie geringe Masse haben sollen; besonders große Bedeutung hat Titan deshalb v. a. in der Luft- und Raumfahrt (z. B. für Triebwerke) erlangt. Wegen seiner hohen Korrosionsbeständigkeit dient Titan ferner als Werkstoff zur Herstellung von Apparaten für die chemische Industrie, die Zellstoff- und Papierindustrie, die Textilindustrie, die Lebensmitteltechnik usw., ferner von Gegenständen, die dem Seewasser ausgesetzt sind (u. a. Schiffsschrauben, Anlagen zur Meerwasserentsalzung). Fast 95 % des erzeugten Titans werden als Titandioxid für die Pigmentindustrie (Titanpigmente) benötigt.

 

Wirtschaft:

 

Aufgrund seiner technischen Bedeutung gilt Titan als strategisches Gut; außer in der Luft- und Raumfahrt wird es für diverse militärische Anwendungen benötigt. Die jährliche Weltproduktion von Titandioxid betrug (1996) 4,0 (1990: 3,9) Mio. t, bei Titanschwamm 66 600 (1990: 97 000) t. Bei der Titandioxid Produktion nimmt Australien mit 1,3 Mio. t eine führende Rolle ein, gefolgt von Kanada mit 840 000 t und Südafrika mit 700 000 t. Größte Produzenten für Titanschwamm sind Japan mit 21 100 t und die USA mit 19 500 t. Bei derzeitigem Verbrauch reichen die bekannten Reserven 240 Jahre.

 

Geschichte:

 

Titan wurde in Form seines Dioxids 1791 von dem britischen Chemiker und Mineralogen William Gregor (* 1761, ✝ 1817) und unabhängig von ihm 1795 von M. H. Klaproth entdeckt. Elementares Titan wurde erstmals 1825 von J. J. Berzelius gewonnen.

 

Titan,

 

1) Astronomie: der größte Satellit (»Mond«) des Planeten Saturn, 1655 von C. Huygens entdeckt; mit einer scheinbaren mittleren visuellen Oppositionshelligkeit von 8^m_,3 bereits in kleinen Fernrohren sichtbar. Titan hat eine mittlere Dichte von 1,88 g/cm³ und ist mit einem Durchmesser von 5 150 km nach Ganymed der zweitgrößte Satellit im Sonnensystem. Titan umläuft Saturn in einem mittleren Abstand von 1 221 000 km (numerische Exzentrizität 0,029) mit einer synchronen Rotationsperiode von 15,95 Tagen und besitzt eine ausgedehnte Atmosphäre (etwa 82 % Stickstoff, 11 % Argon, 6 % Methan sowie Spuren von u. a. Äthan, Propan, Methylacetylen, Cyanoacetylen, Kohlendioxid und -monoxid). Titan ist neben der Erde der einzige Körper im Sonnensystem, dessen Atmosphäre primär aus Stickstoff besteht. Der Druck an der Oberfläche beträgt 1,6 bar, die Temperatur im Mittel 92 K, die Entweichgeschwindigkeit 2,8 km/s. Vermutlich ist auf Titan ein schwacher Treibhauseffekt wirksam. Die Atmosphäre ist nur für Radiowellen durchlässig. Nach radarastronomische Messungen mithilfe der Raumsonden Voyager 1 und 2 wird angenommen, dass seine Oberfläche von Wassereis und wahrscheinlich mindestens teilweise flüssigem Äthan und Methan gebildet wird.

 

 

 2) Raketentechnik: Name einer Serie von Mehrstufenraketen, die in den USA für unterschiedliche Zwecke entwickelt wurden. Ausgangstyp (1957) war die zweistufige Titan I (Startmasse 110 t). Die 1962 eingeführte Titan II (Startmasse 150 t) zählte bis in die 80er-Jahre zum Bestand der strategischen Interkontinentalraketen der USA, wurde jedoch auch als Trägerrakete für die Raumfahrt eingesetzt (z. B. für das Gemini-Programm). Die Titan III wurde in mehreren Versionen gebaut, u. a. als Titan III C (Startmasse 560 t) und als Titan III E-Centaur (Startmasse 640 t). Seit 1989 ist die Titan IV (seit 1994 Titan IV-Centaur) im Einsatz.