Titane

Titane

Le titane est l’un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre, mais aussi l’un de ceux qu’on a eu le plus de peine à isoler. Pratiquement toutes les roches contiennent environ 1 % de son oxyde TiO2. Mais il y a peu de minerais de TiO2, et c’est très difficile de l’en extraire. L’Australie produit plus de 30 % du TiO2 mondial à partir de minerai illménite.

Pour transformer l’oxyde TiO2 en titane, il faut chauffer le mélange d’oxyde TiO2 et de charbon dans un courant de chlore Cl2. Cette réaction produit TiCl4, qui est un liquide bouillant à 136 °C. Ce chlorure a la propriété de réagir très facilement avec l’eau et l’air humide en formant un brouillard opaque de TiO2 (et de HCl), capable de dissimuler tout un régiment de chars en déplacement.

On transforme TiCl4 en titane métallique par réaction sur du magnésium métallique fondu. Mais il faut travailler sous vide, ou dans une atmosphère d’argon, pour éviter le contact de l’air humide. Ce n’est pas facile.

Le titane est un métal léger (densité 4.51), dur et quasiment inoxydable au contact de l’air et de l’eau. Il ressemble à l’aluminium, et comme lui est recouvert d’une couche d’oxyde étanche, imperméable et très adhérente. Cette couche protectrice se reforme au contact de l’eau en cas de rayure. Comme le titane résiste bien aux gaz corrosifs (H2S, Cl2, CO2), on en fait des réacteurs pour les raffineries de pétrole, et des anodes pour la préparation du chlore Cl2 par électrolyse d’eau salée.

De plus, le titane résiste bien à la corrosion et au feu. Comme il ne fond qu’à 1668 °C, on en fait des réacteurs d’avion et des aubes de turbine. Techniquement il n’a qu’un seul ennui : il est difficile à souder. Et il est coûteux.

Comme il est biocompatible, on l’utilise en médecine pour former des prothèses et des implants osseux. Seul ennui : il résiste mal à l’usure. Les articulations de hanches en titane finissent par s’user. Mais les débris de titane sont bien tolérés par l’organisme.

L’oxyde de titane TiO2 est une poudre blanche quasiment inattaquable par les acides (sauf par HF) et les bases. Incorporé au papier, il lui donne un aspect blanc brillant apprécié pour les documents de luxe.

Appliqué en couche mince sur des plaques de verre, il possède des propriétés inédites, découvertes récemment :

  • De telles plaques de verre, soumises aux rayons ultra-violets, dégradent les produits chlorés et l’ADN des bactéries qui s’y seraient déposées, ce qui les élimine efficacement. On pense utiliser cette propriété pour former des vitres auto-nettoyantes.
  • Si on intercale un colorant comme le jus de framboise entre deux plaques de verre recouvertes d’oxyde d’étain SnO2  puis de TiO2, l’ensemble forme une pile solaire écologique.
  • Le verre recouvert de TiO2 et de platine éclairé aux UV permet de détruire les impuretés présentes dans les eaux usées issues des usines de papier.

On réalise aussi des tissus recouverts d’oxyde de titane. Soumis à l’action de la lumière, l’oxyde fixé sur ces tissus par un liant à base de silice détruit les molécules organiques qui entrent à son contact : colorants, graisses, odeurs désagréables, bactéries, etc.

 

 

Modifié le: jeudi 14 avril 2016, 10:24