Chapitres
- 01. Présentation
- 02. Un peu d’histoire
- 03. Présence à l’état naturel
- 04. Propriétés physiques et chimiques
- 05. Utilisations
- 06. Toxicité
- 07. Écotoxicité
Présentation
Le titane est un élément chimique qui porte le numéro 22 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Ti |
| Numéro atomique | 22 |
| Famille | Métal de transition |
| Groupe | 4 |
| Période | 4 |
| Bloc | d |
| Masse volumique | 4,51 g.cm-3 |
| Dureté | 6 |
| Couleur | Blanc argenté |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 47,867 u |
| Rayon atomique | 140 pm |
| Configuration électronique | [Ar] 4s2 3d2 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 10 | 2 |
| Oxyde | Amphotère |
| Système cristallin | Hexagonal compact |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 1 668°C |
| Point d'ébullition | 3 287°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Le nom de l'élément 22, le titane, dérive du grec titanos qui désigne les titans. Ces titans désignent en fait les personnages de la mythologie grecque fils et filles de la Terre (Gaïa) et du ciel (Ouranos). Ce nom fut proposé par le chimiste Matin Heinrich Klaproth.
Découverte
En 1791 le pasteur, minéralogiste et géologue britannique William Gregor découvre sur la rive d'un ruisseau proche de sa paroisse un sable noir qu'il décide d'analyser. Il y découvre de l'oxyde de fer et un autre oxyde qu'il n'arrive pas à identifier, il suppose alors que ce dernier comporte un métal encore inconnu. Il propose d'appeler ce nouveau minéral "menaccin" en référence à la vallée de Menachan d'où proviennent les échantillons qu'il a étudié mais nous le connaissons de nos jours sous le nom d'ilemenite (un oxyde de fer et de titane de formule FeTiO3). William Grégor tente de communiquer sa découverte mais celle-ni ne provoque aucune réaction jusqu'à ce qu'en 1795 le chimiste allemand Martin Heinrich Klaproth analyse un nouveau minéral (aujourd'hui connu sous le nom de rutile) dont les propriétés sont proches de celles présentées par William Gregor. Klaproth redécouvre ainsi de manière indépendante le même élément et propose de le baptiser "titane". Les tentatives pour isoler le titane échouent dans un premier temps car l'oxyde de titane qu'a extrait Klaproth donne du carbure de titane lorsqu'on le chauffe en présence de carbone au lieu d'être réduit en un métal pur. Ce sera Berzelius qui isolera, en 1825, le titane. Il faudra ensuite attendre 1910 pour qu'une technique, mise au point par Matthew Albert Hunter mette au point une technique permettant d'obtenir du titane pur à 99%, technique qui ne sera pas suivie par un développement industriel. La technique industrielle de production de titane pur fut mis au point en 1939 par le chimiste et métallurgiste luxembourgeois Wilhelm Justin Kroll.
Présence à l’état naturel
Le clarke d’un élément chimique définit sa présence moyenne dans la croûte terrestre . Il s’exprime sous la forme d’une fraction massique en pourcentage, ppm (partie par million), ou ppb (partie par milliard)
Le titane peut également être retrouvé dans le charbon de bois, les plantes mais aussi dans l'organisme humain. Il existe de nombreux minéraux, roches mais également des sols contenant du titane. Les minerais contenant le plus de titane sont :
- L'anatase, la brookite et la rutile, de formule TiO2
- L'ilménite, de formule FeTiO3
- Le leucoxène et la perovskite, de formule CaTiO3
- La titanite, de formule CaTiO(SiO4)
- Et la titomagnétite, de formule Fe(Ti)Fe2O4
Propriétés physiques et chimiques
Le titane sous forme de corps simple
Les ions du titane en solution aqueuse
Les ions titane ne sont pas stables en solution aqueuse.
Composés à base de titane
- Le dioxyde titane, de formule TiO2, est le composé du titane le plus courant. Il se forme naturellement en surface du titane métallique lorsque celui-ci est en contact avec le dioxygène de l'air. Il peut être utilisé comme additif alimentaire colorant qui peut être repéré par le code E171
- Le tétrachlorure de titane, de formule TiCl4, est un composé moléculaire, liquide à température ambiante, incolore, et soluble dans des solvants apolaires.
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
L'élément 22 possède, à l'état naturel, 5 isotopes dont le nombre de masse est compris entre 46 et 50.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Mais parmi ces isotopes, le titane 48 est l'isotope majoritaire représentant environ 73,8% de la présence totale du titane. En plus des isotopes, le titane possède 21 radioisotopes dont le plus stable, avec une période radioactive de 63 ans, est le titane 44.
On appelle période radioactive le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un isotope radioactif se désintègre de manière naturelle. Cette période n’est influencée en aucun cas par les conditions de l’environnement, que ce soit la température, la pression ou encore le champ magnétique, elle est propre à l’isotope en question. Statistiquement, on peut dire que la période radioactive est le temps à l’issue duquel le noyau de l’atome a 50 % de chances de s’être désintégré
Utilisations
Généralités
Les premières industries à exploiter le titane sont, historiquement, l'aéronautique et l'aérospatiale notamment sous la forme de pièces forgées ou de boulons ou, dans le cas du lanceur Ariane 5, utilisé dans les pièces en contact avec le mélange dihydrogène-dioxygène.
Le titane dans la chimie
Le titane est utilisé dans le domaine de la chimie pour fabriqué des réacteurs dans les raffineries. En effet, le titane est un élément qui résiste au dioxyde de carbone mais également au sulfure d'hydrogène. De plus, dû à sa résistance au chlore, le titane est également utilisé dans le processus de blanchiment de la pâte à papier.
Le titane dans le domaine militaire
Le titane est utilisé dans les blindage mais également dans les coques de sous-marins russe de classe Alfa, ceux-ci sont d'ailleurs entièrement réalisé en titane.
Le titane dans le domaine médical
Puisque l'os adhère, et ce de façon spontanée, à l'os mais aussi parce qu'il est biocompatible, le titane est utilisé dans la fabrication de prothèse. Il est aussi utilisé pour la fabrication d'outils chirurgicaux.
Toxicité
Le titane, en soi, n'est pas considéré comme toxique mais, suite à une surexposition à la poudre titanique, l'organisme peut être affecté. Cela se traduit par des douleurs dans la poitrine, des toux, mais également des difficultés respiratoires. De plus, un contact avec la peau ou les yeux peut causer des irritations.
Écotoxicité
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Le titane n'est pas considéré comme écotoxique puisqu'aucun effet sur l'environnement n'a été rapporté.
Vous avez aimé cet article ? Notez-le !
Loading...
Si vous désirez une aide personnalisée, contactez dès maintenant l’un de nos professeurs !
Merci ! c’est parfait;) pour tout bien comprendre …
Parfait pour un exposée en physique on dit merci qui ?
Merci Superprof !
Bonne journée