Resistente à corrosão, o titânio é utilizado em jatos e barcos
Em 1791, William Gregor, vigário e químico amador da Cornualha, na Inglaterra, decidiu estudar a areia escura que retirou do rio Helford, próximo de onde morava. Com um ímã ele obteve um material negro, hoje chamado ilmenita (FeTiO3, ou óxido natural de ferro e titânio), de onde extraiu o ferro usando ácido clorídrico. O resíduo, que dissolveu com dificuldade em ácido sulfúrico concentrado, era o óxido impuro de um novo elemento, até então desconhecido. A sequência dessas reações, desenvolvidas por Gregor, foi a base do processo de produção do dióxido de titânio (TiO2) por séculos. Quatro anos após a descoberta inicial, em 1795, o químico alemão Martin Klaproth descobriu o mesmo óxido em uma amostra de minério que hoje sabe-se ser rutilo (dióxido de titânio, TiO2), e deu a ele o nome de titânio [1].
Segundo a mitologia grega, existiam 12 deuses titãs, filhos de Urano, deus do céu, e de Gaia, deusa da terra, que eram os antepassados dos deuses olímpicos e dos seres mortais [2]. Esses poderosos deuses da mitologia grega inspiraram Klaproth a dar o nome de titânio ao elemento que ele isolou, e que se tornaria um dos mais populares da tabela periódica [1].
O nome titânio representa a força, e ressalta o fato de que esse metal tem tremenda resistência, e por isso é usado em motores de jatos, foguetes, barcos e muito mais. Como é resistente à corrosão e não causa alergia, também é usado em próteses, implantes dentários e joias corporais, como piercings [3].
Características únicas
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Titânio está presente em foguetes e mísseis
O titânio é leve e tão forte quanto o aço. Ele não sofre corrosão quando entra em contato com a água do mar e por isso é usado em submarinos, eixos de hélices, cascos de navios e outras partes de barcos, e também em usinas de dessalinização de água. Suas ligas com alumínio, molibdênio e ferro são usadas na fabricação de aviões, mísseis e foguetes por causa da sua baixa densidade (4,5 g.cm-3) e capacidade de resistir a temperaturas extremas. O titânio está presente sempre que força, leveza e resistência a altas temperaturas forem importantes, independentemente do alto custo [4].
O metal também está presente em laptops, bicicletas e muletas. As usinas de geração de energia usam condensadores de titânio em suas chaminés por causa de sua resistência [4].
Como não apresenta rejeição, quando presente no corpo humano, ele é usado em articulações de quadril, pinos para fixar ossos e outros implantes biológicos. O titânio não tem qualquer papel biológico conhecido e não é considerado tóxico [3,4].
O símbolo do titânio é Ti e seu número atômico é 22. Ele faz parte do Grupo 4 da Tabela Periódica, e é classificado como metal de transição. O titânio apresenta três estados de oxidação: +2, +3 e +4, sendo este último o mais comum [5].
O titânio é o segundo metal de transição mais abundante na crosta terrestre, depois do ferro, e possui muitas propriedades valiosas: é tão forte quanto o aço, mas tem cerca de metade de sua densidade; é resistente à corrosão e possui alto ponto de fusão (1670°C) [4,6].
O titânio é o nono elemento mais abundante na Terra. Ele está presente em rochas ígneas, que são formadas a partir do magma expelido por vulcões, e nos sedimentos deixados por estas rochas. O elemento é encontrado na natureza somente na forma combinada. Ele ocorre nos minerais ilmenita (FeTiO3), rutilo (TiO2), e esfeno (CaTiSiO5), e está presente em titanatos, compostos inorgânicos onde predominam os óxidos de titânio [4,6].
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Amostra do titânio
O processo Kroll é o mais utilizado para a produção industrial do titânio. Nesse processo, os minérios de titânio são tratados com gás cloro e carbono para se obter inicialmente o tetracloreto de titânio (TiCl4), que, após a remoção de impurezas através de um processo de destilação, é reduzido por reação com magnésio, a altas temperaturas, obtendo-se assim o titânio na forma metálica [7].
O titânio metálico e a esponja de titânio, que é a forma porosa do metal, são os produtos finais dos concentrados de titânio. A maior parte desses concentrados destina-se à obtenção de pigmento (TiO2) capaz de branquear, conferir luminosidade e opacidade a uma variedade de produtos, tais como plásticos, papel, borrachas, cosméticos, produtos farmacêuticos e tintas [7].
Assista o vídeo produzido pela Universidade de Nottingham, no Reino Unido, e disponibilizado no canal de YouTube Periodic Table of Videos:
Usos do titânio como protetor solar, pigmentos, revestimentos e aditivos
Apesar das propriedades importantes do titânio, ele não é utilizado mais amplamente por causa de seu alto custo de obtenção e refino.
Aproximadamente 95% do titânio produzido no planeta é consumido na forma de dióxido de titânio (TiO2), um pigmento branco amplamente utilizado em tintas para residências, tintas artísticas, esmaltes, em plásticos, como revestimento de superfícies em papel e como enchimento de borrachas. Ele é um pigmento branco vivo com excelente poder de cobertura. Também é um bom refletor de radiação infravermelha e por isso é usado em observatórios solares onde o calor prejudica a visibilidade [1,4,8].
O dióxido de titânio também é muito usado em protetores solares porque evita que os raios ultravioleta penetrem na pele e também porque suas nanopartículas ficam invisíveis quando aplicadas sobre ela. Ele também está na composição de muitos produtos brancos, como medicamentos e pastas de dente, e na indústria de alimentos como aditivo utilizado para branqueamento em confeitaria, queijos, glacês e coberturas [4].
A produção mundial de concentrados minerais de titânio chegou a 8,2 milhões de toneladas em 2020, sendo Austrália, China e África do Sul os maiores produtores. Houve diminuição na demanda de pigmentos de dióxido de titânio (TiO2) usados em tintas, papéis e plásticos no primeiro semestre de 2020 devido à queda da atividade econômica causada pela pandemia de covid-19 naquele ano, mas os produtores de titânio reportaram aumento da demanda a partir do segundo semestre, principalmente por causa da demanda na produção de tintas e revestimentos de superfícies. Em 2019, o Brasil produziu cerca de 145.000 toneladas de concentrado de titânio [9,10].
Referências
[1] - Greenwood N.; Earnshaw A. Chemistry of the Elements. 2. Ed. Butterworth1997.
ATENÇÃO
Os experimentos com substâncias químicas mostrados nos vídeos aqui incluídos só devem ser reproduzidos na presença de um profissional ou professor de química, e em ambiente controlado. Não tente reproduzir esses experimentos por conta própria.
Artigo produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV,
sob orientação técnica de Karem Soraia Garcia Marquez, docente
do Centro Universitário Fundação Santo André.
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