Quelltext der Seite Titan (Element)

{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name = Titan
| Symbol = Ti
| Ordnungszahl = 22
| Serie = Üm
| Gruppe = 4
| Periode = 4
| Block = d
| Hauptquelle = <ref>Die Werte für die Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [https://www.webelements.com/titanium/index.html webelements.com (titanium)] entnommen.</ref>
<!--- Allgemein --->
| CAS = {{CASRN|7440-32-6}}
| EG-Nummer = 231-142-3
| ECHA-ID = 100.028.311
| Aussehen = silbrig metallisch
| Massenanteil = 
<!--- Atomar --->
| Atommasse = 47,867(1)<ref name="CIAAW">[https://www.ciaaw.org/atomic-weights.htm CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013].</ref>
| Atomradius = 140
| AtomradiusBerechnet = 176
| KovalenterRadius = 160
| VanDerWaalsRadius = 
| Elektronenkonfiguration = &#91;[[Argon|Ar]]&#93; 3[[D-Orbital|d]]<sup>2</sup> 4[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup>
| Austrittsarbeit = 4,33 eV<ref>David R. Lide: ''CRC Handbook of Chemistry and Physics.'' CRC Press, 1998, ISBN 0-8493-0479-2.</ref>
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|6,828120|suffix=(12)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-titanium">{{NIST-ASD|titanium|Abruf=2020-06-11}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|658,81|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-titanium">{{Webelements|titanium|atoms|Abruf=2020-06-11}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|13,5755|suffix=(25)|post=eV<ref name="NIST-ASD-titanium" />}} ≈ {{ZahlExp|1309,84|post=kJ/mol<ref name="Webelements-titanium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|27,49171|suffix=(25)|post=eV<ref name="NIST-ASD-titanium" />}} ≈ {{ZahlExp|2652,55|post=kJ/mol<ref name="Webelements-titanium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|43,26717|suffix=(19)|post=eV<ref name="NIST-ASD-titanium" />}} ≈ {{ZahlExp|4174,65|post=kJ/mol<ref name="Webelements-titanium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|99,299|suffix=(12)|post=eV<ref name="NIST-ASD-titanium" />}} ≈ {{ZahlExp|9580,9|post=kJ/mol<ref name="Webelements-titanium" />}}
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand = fest
| Modifikationen = 
| Kristallstruktur = hexagonal (bis 882&nbsp;°C, darüber kubisch)
| Dichte = 4,50 g/cm<sup>3</sup> (25 [[Grad Celsius|°C]])<ref name="Greenwood">[[N. N. Greenwood]], [[A. Earnshaw]]: ''Chemie der Elemente.'' 1. Auflage. 1988, ISBN 3-527-26169-9, S.&nbsp;1231.</ref>
| RefTempDichte_K = 
| E-Modul = 105 GPa (= 105 kN/mm<sup>2</sup>)<ref name="der-wirtschaftsingenieur.de">der-wirtschaftsingenieur.de: [https://www.der-wirtschaftsingenieur.de/index.php/elastizitats-modul-e-modul Elastizitäts-Modul (E-Modul)], abgerufen am 29. Mai 2013.</ref>
| Poissonzahl = 0,34<ref name="der-wirtschaftsingenieur.de" />
| Mohshärte = 6
| Magnetismus = [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] (''[[Magnetische Suszeptibilität|χ<sub>m</sub>]]'' = 1,8 · 10<sup>−4</sup>)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Schmelzpunkt_K = 1941 [[Kelvin|K]]
| Schmelzpunkt_C = 1668
| Siedepunkt_K = 3533 K<ref name="Zhang">Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: ''Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks.'' In: ''Journal of Chemical & Engineering Data.'' 56, 2011, S.&nbsp;328–337, [[doi:10.1021/je1011086]].</ref>
| Siedepunkt_C = 3260
| MolaresVolumen = 10,64 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme = 427 kJ·mol<sup>−1</sup><ref name="Zhang" />
| Schmelzwärme = 18,7
| Dampfdruck = 
| RefTempDampfdruck_K = 
| Schallgeschwindigkeit = 4140
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K = 293,15
| SpezifischeWärmekapazität = 523<ref name="Harry H. Binder" />
| RefTempSpezifischeWärmekapazität_K = 
| ElektrischeLeitfähigkeit = 2,5 · 10<sup>6</sup>
| RefTempElektrischeLeitfähigkeit_K = 
| Wärmeleitfähigkeit = 22
| RefTempWärmeleitfähigkeit_K = 
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = +2, +3, '''+4''' (stabil)
| Normalpotential = −0,86 [[Volt|V]]<br />(TiO<sup>2+</sup>&#8239;+&#8239;2&#8239;H<sup>+</sup>&#8239;+&#8239;4&#8239;e<sup>−</sup> → Ti + H<sub>2</sub>O)
| Elektronegativität = 1,54
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Titan, Pulver|ZVG=8170|CAS=15292-44-1|Abruf=2025-01-10}}</ref>
| GHS-Piktogramme = Pulver{{GHS-Piktogramme|02}}
| GHS-Signalwort = Gefahr
| H = {{H-Sätze|228}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|210|240|241|280|370+378}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| Radioaktiv = 
<!--- Isotope --->
| Isotope = {{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 44
| NH = 0
| Halbwertszeit = 49 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 0,268
| Zerfallstyp1ZP = [[Scandium|<sup>44</sup>Sc]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 45
| NH = 0
| Halbwertszeit = 184,8 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,062
| Zerfallstyp1ZP = [[Scandium|<sup>45</sup>Sc]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 46
| NH = 8,0
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 47
| NH = 7,3
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 48
| NH = '''73,8'''
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 49
| NH = 5,5
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 0
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 50
| NH = 5,4
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 51
| NH = 0
| Halbwertszeit = 5,76 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 2,471
| Zerfallstyp1ZP = [[Vanadium|<sup>51</sup>V]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = Ti
| Massenzahl = 52
| NH = 0
| Halbwertszeit = 1,7 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]
| Zerfallstyp1ZE = 1,973
| Zerfallstyp1ZP = [[Vanadium|<sup>52</sup>V]]
}}
| NMREigenschaften = {{Infobox Chemisches Element/NMR
| Symbol = Ti
| Massenzahl_1 = 47
| Kernspin_1 = −5/2
| Gamma_1 = {{0}}−1,5105 · 10<sup>7</sup>
| Empfindlichkeit_1 = 2,09 · 10<sup>−3</sup>
| Larmorfrequenz_1 = {{0}}11,299
| Massenzahl_2 = 49
| Kernspin_2 = −7/2
| Gamma_2 = {{0}}−1,5109 · 10<sup>7</sup>
| Empfindlichkeit_2 = 3,76 · 10<sup>−3</sup>
| Larmorfrequenz_2 = {{0}}11,302
}}
}}

'''Titan''' ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Ti und der [[Ordnungszahl]] 22. Es gehört zu den [[Übergangsmetalle]]n und steht im [[Periodensystem]] in der 4. [[Nebengruppe]] (4.&nbsp;[[Gruppe des Periodensystems|IUPAC-Gruppe]]) oder [[Titangruppe]]. Das Metall ist weiß-metallisch glänzend, hat eine geringe [[Dichte]], ist [[Korrosionsbeständigkeit|korrosions-]] und [[Temperaturbeständigkeit|temperaturbeständig]] sowie mechanisch fest und [[Duktilität|duktil]].

Titan wird heute üblicherweise zu den [[Leichtmetalle]]n gezählt. Mit einer Dichte von 4,50&nbsp;g/cm<sup>3</sup> bei Raumtemperatur ist es das schwerste Element dieser Kategorie und liegt damit nahe an der heute meist verwendeten Grenze zwischen Leicht- und [[Schwermetalle]]n von 5&nbsp;g/cm<sup>3</sup>.

In der [[Erdkruste]] gehört Titan zu den zehn [[Liste der Häufigkeiten chemischer Elemente#Häufigkeiten auf der Erde|häufigsten Elementen]], kommt jedoch fast ausschließlich [[Chemische Verbindung|chemisch gebunden]] als Bestandteil von [[Mineral]]en vor. Nur in wenigen Lagerstätten ist das Auftreten von elementarem Titan nachgewiesen.

== Geschichte ==

Titan wurde 1791 in England von dem Geistlichen und Amateurchemiker [[William Gregor]] im [[Titaneisen]] entdeckt. Nur zwei Jahre nach der Veröffentlichung von Gregors Entdeckung trennte der deutsche Chemiker [[Martin Heinrich Klaproth]] von einer in [[Boinik]] ([[Ungarn]]) gefundenen Probe [[Schörl (Mineral)|''roten Schörls'']] das Mineral [[Rutil]] (TiO<sub>2</sub>) ab. Als er seine Ergebnisse 1795 veröffentlichte, verwies er auf Gregors Arbeit und die Ähnlichkeit des von ihm gefundenen Oxids und bezeichnete Gregors Mineral als „Eisenhaltiges Titanit aus Cornwall“. Er gab damit dem Element – angelehnt an das griechische Sagengeschlecht der [[Titan (Mythologie)|Titanen]] – seinen heutigen Namen.<ref name="Leyens">{{Literatur |Autor=C. Leyens, M. Peters. |Titel=Titanium and Titanium Alloys |Verlag=Wiley |Datum=2003 |ISBN=3-527-60520-7 |Online={{Google Buch |BuchID=okSA1N1xAxgC}}}}</ref><ref name="Carl Hintze">{{Literatur |Autor=Carl Hintze |Titel=Elemente, Sulfide, Oxyde, Haloide, Carbonate, Sulfate, Borate, Phaosphate, … |Verlag=Walter de Gruyter GmbH |Datum=2021 |Seiten=1590 |Online={{Google Buch |BuchID=NrjQEAAAQBAJ |Seite=1590}}}}</ref><ref name="Kathleen L. Housley">{{Literatur |Autor=Kathleen L. Housley |Titel=Black Sand: The History of Titanium |Verlag=Metal Management, Inc |Datum=2007 |ISBN=978-0-935297-43-0 |Seiten=5}}</ref>

Es gelang jedoch erst im Jahre 1831 [[Justus von Liebig]], aus dem Erz unreines metallisches Titan in Form eines ''dunkelvioletblauen Pulvers oder von zusammenhängenden kupferglänzenden Blättern'' zu gewinnen.<ref name="SZ">Alexander Stirn: ''Vom Triebwerk bis zum Campanile''. In: ''[[Süddeutsche Zeitung]].'' 25. April 2009, S. 22.</ref><ref>{{Literatur |Autor=Justus Liebig |Titel=Darstellung des metallischen Titans |Sammelwerk=Annalen der Physik und Chemie |Band=97 |Nummer=1 |Datum=1831 |Seiten=159–160 |DOI=10.1002/andp.18310970113}}</ref>

Die Herstellung von reinem Titan gelang erstmals 1875 dem russischen Chemiker [[Dmitri Kirillowitsch Kirillow]].<ref name="Leyens" /><ref name="metalspace.ru">MetalSpace: [https://metalspace.ru/education-career/education/referat/639-metallurgiya-titana.html Металлургия титана - Реферат | Металлургический портал MetalSpace.ru], abgerufen am 19. August 2023.</ref> Seine Veröffentlichung unter dem Namen „Forschungen über Titan“ ({{ruS|Исследования над титаном}}), in dem er die Ergebnisse seiner Experimente zur Isolierung von reinem Titan behandelte, blieb jedoch unbeachtet. Im Jahr 1887 gelang [[Lars Fredrik Nilson]] (Entdecker des Elements Scandium) und [[Otto Pettersson]] (Chemieprofessoren an der [[Universität Uppsala]] bzw. der [[Universität Stockholm]], alle Schweden) die Herstellung von Titan mit einer Reinheit von 95 Prozent, indem sie Titantetrachlorid mit Natrium in einem luftdichten Stahlzylinder reduzierten. Dabei entstanden gelbe Schuppen mit bläulicher Oberfläche. Der französische Chemiker Henri Moissan veröffentlichte 1895 ein Verfahren, mit dem er Titan mit einer Reinheit von 97 % gewinnen konnte.<ref name="Leyens" /><ref>Henri Moissan, Titanium, 6. April 1895, Scientific American volume 39 issue 1005supp S. 16061, [[doi:10.1038/scientificamerican04061895-16061bsupp]]</ref> Zu 99,9 % reines Titan stellte 1910 erstmals [[Matthew A. Hunter]] (1878–1961) mit dem [[Hunter-Verfahren]] her, indem er in einer Stahlbombe Titantetrachlorid ([[Titan(IV)-chlorid]]) mit [[Natrium]] auf 700&nbsp;[[Grad Celsius|°C]] bis 800&nbsp;°C erhitzte. Doch auch seine gewonnene Materialprobe war durch vorhandene Verunreinigungen bei normalen Temperaturen spröde und ließ sich nur bei Rotglut gut formen.<ref>{{Literatur |Autor=Matthew A. Hunter |Titel=Metallic Titanium |Sammelwerk=[[Journal of the American Chemical Society]] |Band=32 |Nummer=3 |Datum=1910-03 |Seiten=330–336 |Sprache=en |DOI=10.1021/ja01921a006}}</ref><ref name="Leyens" /> Erst 1925 konnten [[Eduard van Arkel|Anton Eduard van Arkel]] und [[Jan Hendrik de Boer]] mit Hilfe des [[Van-Arkel-de-Boer-Verfahren]]s Titan von hoher Reinheit darstellen, welches sich als auffällig [[duktil]] zeigte.<ref>{{Literatur |Autor=A. E. van Arkel, J. H. de Boer |Titel=Darstellung von reinem Titanium-, Zirkonium-, Hafnium- und Thoriummetall |Sammelwerk=Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie |Band=148 |Nummer=1 |Datum=1925 |Seiten=345–350 |DOI=10.1002/zaac.19251480133}}</ref>

Ende der 1930er Jahre entwickelte [[William Justin Kroll]] schließlich ein für die Technik geeignetes Verfahren, den sogenannten [[Kroll-Prozess]], das 1940 patentiert wurde.<ref>{{Patent |Land=US |V-Nr=2205854 |Titel=Method for manufacturing titanium |Erfinder=Wilhelm Kroll |A-Datum=1938-07-06 }}</ref> In der Folge konnte durch Einführung der großtechnischen [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von Titantetrachlorid mit [[Magnesium]] das Titan für kommerzielle Anwendungen erschlossen werden. Die erste Pilotanlage welche Stücke von 100&nbsp;[[Pfund|lb]] (45&nbsp;kg) produzieren konnte, wurde 1944 in [[Boulder City]], Nevada, USA, errichtet.<ref name="Kathleen L. Housley" />

In den Vereinigten Staaten stiegen Ende der 1940er/Anfang der 1950er Jahre mehrere Unternehmen mit starker staatlicher Unterstützung in das Titangeschäft ein. So steigerte eine 1947 von [[E. I. du Pont de Nemours and Company|DuPont]] errichtete Pilotanlage die Produktion bis 1952 auf 800&nbsp;t Titanschwamm pro Jahr. Im Vereinigten Königreich begann die [[Imperial Chemical Industries|ICI]] 1948 mit der Produktion von Titanschwamm. In Kontinentaleuropa wurde das Schmelzen und die Herstellung von Barren etwa 1955 begonnen und durch Unternehmen in Frankreich, Deutschland und Schweden durchgeführt. Die Geburtsstunde der sowjetischen Titanindustrie war das Jahr 1950 und die Produktion von Titanschwamm nach dem Kroll-Prozess begann im Jahr 1954. Auch in Japan begann ab 1952 die Produktion von Titanschwamm.<ref name="F. H. Froes">{{Literatur |Autor=F. H. Froes |Titel=Titanium |Verlag=ASM International |Datum=2015 |ISBN=978-1-62708-080-4 |Seiten=16 |Online={{Google Buch |BuchID=WzJ7CgAAQBAJ |Seite=16}}}}</ref>

In den frühen 1950er Jahren wurden Titanlegierungen mit verbesserten Eigenschaften durch Zusatz von Aluminium, Mangan und Vanadium entdeckt. So die Legierungen Ti-8Mn, Ti-4Al-4Mn (1951) und die viel verwendete Legierung Ti-6Al-4V (1954), die von [[Crucible Steel]] patentiert und zuerst im Triebwerk [[Pratt & Whitney J57]] für die [[Lockheed U-2]] eingesetzt wurde. Die erste Beta-Legierung, B120VCA (Ti-13V-11Cr-3Al), wurde ebenfalls von Crucible Steel entwickelt und in großem Umfang für das Aufklärungsflugzeug SR-71 (1955) verwendet. Siliziumzusätze für den Einsatz bei höheren Temperaturen wurden 1956 in Großbritannien eingeführt. Im [[Rolls-Royce Group|Rolls-Royce]] [[Rolls-Royce Avon|Avon-Triebwerk]] wurde bereits ab 1954 Ti-2Al-2Mn verwendet. Zur etwa gleichen Zeit fand Titan als Material in korrosiven Umgebungen und für medizinische Implantate Anwendung.<ref name="F. H. Froes" />

Seit diesen Jahren stieg die Produktion von Titanlegierungen für Flugzeuge stark an und erreichte zwischen 2003 und 2007, mit der Einführung des Airbus A380, des Joint Strike Fighter (JSF, F-35) und der Boeing 787 (sowie den militärischen Konflikten im Irak und in Afghanistan), einen Höchstwert.<ref name="F. H. Froes" />

== Vorkommen und Abbau ==
Titan kommt in der [[Erdkruste]] kaum in elementarer, d. h. metallischer Form, sondern beinahe ausschließlich als Bestandteil von chemischen Verbindungen vor. Es ist keineswegs selten, steht es doch mit einem Gehalt von 0,565 % an 9.&nbsp;Stelle der [[Elementhäufigkeit]] in der kontinentalen Erdkruste.<ref>{{CRC Handbook |Auflage=90 |Titel=Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth’s Crust and in the Sea |Kapitel=14 |Startseite=18 |Endseite= }}</ref> Meist ist es nur in geringer [[Konzentration (Chemie)|Konzentration]] vorhanden.

Die wichtigsten Minerale, die Titan enthalten, sind aufgrund dessen hoher Sauerstoffaffinität oxidische Verbindungen wie:
* [[Ilmenit]] (Titaneisenerz), FeTiO<sub>3</sub>
* [[Leukoxen]], Gemenge aus eisenarmem [[Ilmenit]] und anderen titanhaltigen Mineralen
* [[Perowskit]], CaTiO<sub>3</sub>
* [[Titanit]] (Sphen), CaTi[SiO<sub>4</sub>]O
* [[Rutil]], TiO<sub>2</sub>
* [[Anatas]], TiO<sub>2</sub>
* [[Brookit]], TiO<sub>2</sub>

Die bekannten Hauptvorkommen liegen in [[Australien]], [[China]], [[Norwegen]], [[Indien]], [[Russland]], [[Ukraine]], [[Brasilien]], [[Kanada]] und [[Südafrika]]. Im Jahr 2010 wurden auch in [[Paraguay]] Lagerstätten entdeckt<ref>latina-press.com: [https://latina-press.com/news/56028-riesige-titan-vorkommen-in-paraguay-entdeckt/ Riesige Titan-Vorkommen in Paraguay entdeckt], 8. November 2010.</ref>, die aber bisher kaum genutzt werden. 2020 wurden weltweit 8,4<ref name="BMLRT">{{Internetquelle |url=https://www.world-mining-data.info/wmd/downloads/PDF/WMD2022.pdf |titel=Titan |hrsg=[[Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus]] Seite 116 |format=PDF |abruf=2022-08-25}}</ref> bis 8,6<ref name="usgs_2022">[https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2022/mcs2022-titanium-minerals.pdf U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2022: TITANIUM MINERALS].</ref> Millionen Tonnen Titan (gemessen als TiO<sub>2</sub>) abgebaut. Hauptabbauland war China, weitere große Abbauländer waren Australien, [[Mosambik]], Südafrika, Kanada und die Ukraine. 90 % der abgebauten Titanminerale waren dabei Ilmenit und der Großteil wurde zur Erzeugung von TiO<sub>2</sub>-Pigmenten für Farbstoffe, Papier und Kunststoffe verwendet. In den USA betrug dieser Anteil 2021 95 %, aus den restlichen 5 % wurden Überzüge für [[Schweißstab|Schweißstäbe]], Carbide, Chemikalien oder metallisches Titan hergestellt.<ref name="usgs_2022" /> Titan steht auf der Liste kritischer Rohstoffe der USA<ref>[[Federal Register]] der US-Bundesregierung, [https://www.federalregister.gov/documents/2022/02/24/2022-04027/2022-final-list-of-critical-minerals 2022 Final List of Critical Minerals]</ref> und wurde 2020 auch von der EU neu in die Liste kritischer Rohstoffe aufgenommen.<ref>[[Europäische Kommission]] [https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials_en Critical Raw Materials.]</ref>

[[Meteorit]]en können Titan enthalten. In der [[Sonne]] und in Sternen der [[Spektralklasse]]&nbsp;M wurde ebenfalls Titan nachgewiesen. Auf dem [[Erdmond]] sind ebenso Vorkommen vorhanden.<ref>[https://derstandard.at/1317019743040/Rohstoffquelle-NASA-Daten-weisen-auf-reiche-Titan-Vorkommen-auf-dem-Mond-hin NASA-Daten weisen auf reiche Titan-Vorkommen auf dem Mond hin] derstandard.at</ref><ref>[https://www.welt.de/wissenschaft/weltraum/article13647963/Forscher-preisen-den-Mond-als-Rohstofflieferanten.html Forscher preisen den Mond als Rohstofflieferanten] welt.de, abgerufen am 10.&nbsp;Oktober 2011.</ref> Gesteinsproben der Mondmission [[Apollo&nbsp;17]] enthielten bis zu 12,1 % [[Titan(IV)-oxid]]. Auch in Kohleaschen und Pflanzen ist es enthalten.

{| class="wikitable sortable"
|+ Globaler Abbau von Titan<ref name="BMLRT" />
|-
! Land
! 2016
! 2017
! 2018
! 2019
! 2020
|-
!
! colspan="5" style="text-align:center"| (in [[Tonne (Einheit)|Tonnen]] TiO<sub>2</sub>)
|-
|style="text-align:left;"| {{AUS}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 1.070.000 || style="text-align:right;"| 993.000 || style="text-align:right;"| 875.250 || style="text-align:right;"| 780.465 || style="text-align:right;"| 830.800
|-
|style="text-align:left;"| {{BRA}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 37.660 || style="text-align:right;"| 66.930 || style="text-align:right;"| 73.090 || style="text-align:right;"| 81.650 || style="text-align:right;"| 61.940
|-
|style="text-align:left;"| {{CAN}}{{FN|2}}{{FN|n}} || style="text-align:right;"| 550.000 || style="text-align:right;"| 670.000 || style="text-align:right;"| 620.000 || style="text-align:right;"| 550.000 || style="text-align:right;"| 480.000
|-
|style="text-align:left;"| {{CHN}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 1.196.000 || style="text-align:right;"| 1.242.000 || style="text-align:right;"| 1.932.000 || style="text-align:right;"| 2.306.900 || style="text-align:right;"| 2.911.800
|-
|style="text-align:left;"| {{IND}}{{FN|2}}{{FN|n}} || style="text-align:right;"| 341.400 || style="text-align:right;"| 167.800 || style="text-align:right;"| 172.700 || style="text-align:right;"| 205.200 || style="text-align:right;"| 205.000
|-
|style="text-align:left;"| {{IRN}}{{FN|2}}{{FN|n}} || style="text-align:right;"| 3.340 || style="text-align:right;"| 30.630 || style="text-align:right;"| 30.000 || style="text-align:right;"| 4.880 || style="text-align:right;"| 5.000
|-
|style="text-align:left;"| {{KAZ}}{{FN|2}}{{FN|n}} || style="text-align:right;"| 66.600 || style="text-align:right;"| 65.000 || style="text-align:right;"| 65.000 || style="text-align:right;"| 60.000 || style="text-align:right;"| 28.000
|-
|style="text-align:left;"| {{KEN}}{{FN|1}}{{FN|n}} || style="text-align:right;"| 339.480 || style="text-align:right;"| 345.560 || style="text-align:right;"| 340.150 || style="text-align:right;"| 262.660 || style="text-align:right;"| 256.410
|-
|style="text-align:left;"| {{KOR}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 91.800 || style="text-align:right;"| 122.670 || style="text-align:right;"| 117.250 || style="text-align:right;"| 162.790 || style="text-align:right;"| 158.340
|-
|style="text-align:left;"| {{MDG}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 152.100 || style="text-align:right;"| 230.700 || style="text-align:right;"| 214.000 || style="text-align:right;"| 258.800 || style="text-align:right;"| 220.500
|-
|style="text-align:left;"| {{MYS}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 5.990 || style="text-align:right;"| 8.500 || style="text-align:right;"| 12.600 || style="text-align:right;"| 6.930 || style="text-align:right;"| 7.010
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|style="text-align:left;"| {{MOZ}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 731.200 || style="text-align:right;"| 725.200 || style="text-align:right;"| 701.400 || style="text-align:right;"| 786.900 || style="text-align:right;"| 874.000
|-
|style="text-align:left;"| {{NOR}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 260.000 || style="text-align:right;"| 238.200 || style="text-align:right;"| 176.370 || style="text-align:right;"| 211.280 || style="text-align:right;"| 229.780
|-
|style="text-align:left;"| {{RUS}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 18.880 || style="text-align:right;"| 2.900 || style="text-align:right;"| 3.000 || style="text-align:right;"| 3.100 || style="text-align:right;"| 3.000
|-
|style="text-align:left;"| {{SEN}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 238.120 || style="text-align:right;"| 280.320 || style="text-align:right;"| 287.940 || style="text-align:right;"| 281.030 || style="text-align:right;"| 291.740
|-
|style="text-align:left;"| {{SLE}}{{FN|1}}{{FN|a}} || style="text-align:right;"| 156.570 || style="text-align:right;"| 190.480 || style="text-align:right;"| 145.400 || style="text-align:right;"| 165.180 || style="text-align:right;"| 135.930
|-
|style="text-align:left;"| {{ZAF}}{{FN|2}}{{FN|n}} || style="text-align:right;"| 950.000 || style="text-align:right;"| 1.090.000 || style="text-align:right;"| 1.000.000 || style="text-align:right;"| 970.000 || style="text-align:right;"| 950.000
|-
|style="text-align:left;"| {{LKA}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 16.510 || style="text-align:right;"| 30.630 || style="text-align:right;"| 35.670 || style="text-align:right;"| 25.940 || style="text-align:right;"| 11.150
|-
|style="text-align:left;"| {{THA}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 0 || style="text-align:right;"| 4 || style="text-align:right;"| 23 || style="text-align:right;"| 64 || style="text-align:right;"| 84
|-
|style="text-align:left;"| {{TUR}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 4.750 || style="text-align:right;"| 6.370 || style="text-align:right;"| 6.175 || style="text-align:right;"| 6.130 || style="text-align:right;"| 6.455
|-
|style="text-align:left;"| {{UKR}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 339.800 || style="text-align:right;"| 430.300 || style="text-align:right;"| 518.950 || style="text-align:right;"| 564.050 || style="text-align:right;"| 537.430
|-
|style="text-align:left;"| {{USA}}{{FN|1}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 55.000 || style="text-align:right;"| 66.000 || style="text-align:right;"| 100.000 || style="text-align:right;"| 100.000 || style="text-align:right;"| 100.000
|-
|style="text-align:left;"| {{VNM}}{{FN|3}}{{FN|e}} || style="text-align:right;"| 109.620 || style="text-align:right;"| 117.160 || style="text-align:right;"| 122.250 || style="text-align:right;"| 112.680 || style="text-align:right;"| 119.810
|-
! Gesamt !!style="text-align:right;"| 6.734.820 !!style="text-align:right;"| 7.120.354 !!style="text-align:right;"| 7.549.218 !!style="text-align:right;"| 7.906.629 !!style="text-align:right;"| 8.424.179
|}
{{FNBox|
  {{FNZ|1| berichtete Zahl}}
  {{FNZ|2| geschätzte Zahl}}
  {{FNZ|3| vorläufige Zahl}}
  {{FNZ|a| aus Fragebogen}}
  {{FNZ|e| aus nationaler Statistik}}
  {{FNZ|n| aus anderen Quellen (z.&nbsp;B. Geschäftsberichte)}}}}

== Gewinnung ==
Reines, metallisches Titan kommt in Lagerstätten kaum vor und wird deshalb aus Titaneisenerz ([[Ilmenit]]) oder [[Rutil]] gewonnen. Der dabei verwendete [[Herstellungsprozess]] ist sehr aufwendig, was sich im hohen Preis für Titan niederschlägt. Der Weltmarktpreis ist Schwankungen unterworfen, insbesondere seit dem [[Boykott]] westlicher Staaten gegen Russland. Titan in Barrenform war Ende 2023 für rund 10,5&nbsp;US$ pro kg aus China erhältlich<ref>{{Internetquelle |url=https://price.metal.com/ |titel=Base Metals Price Chart,China Shfe Price Today - Shanghai Metals Market |abruf=2023-12-06}}</ref> und damit günstiger als noch im Jahr 2022. Titan als Metall und auch seine Legierungen sind generell teurer als Aluminiumlegierungen oder Stähle.

[[Datei:Titanium metal.jpg|mini|hochkant=0.8|Titan-„Schwamm“, 99,7 %, ge&shy;wonnen nach dem [[Kroll-Prozess]]]]
Seit Entdeckung des [[Kroll-Prozess]]es ist die Herstellung fast unverändert. Meist vom [[Ilmenit]] oder [[Rutil]] ausgehend, wird [[Titan(IV)-oxid|Titandioxid]] in der Hitze mit [[Chlor]] und [[Kohle]] zu Titantetrachlorid und [[Kohlenstoffmonoxid]] umgesetzt (siehe chemische Formeln und Abbildung). Anschließend erfolgt mit flüssigem [[Magnesium]] die elektrochemische [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] des [[Titan(IV)-chlorid|Titantetrachlorids]] zu Titan-Schwamm. Pro Tonne Titan werden etwa 55.000&nbsp;[[kWh]]<ref>{{Literatur |Autor=Carsten Siemers |Hrsg=Technische Universität Braunschweig |Titel=Titan und Titanlegierungen |Verlag=Vorlesung |Datum=2015}}</ref> [[elektrische Energie]] benötigt, was circa 3,7-mal soviel ist wie bei der ebenfalls energieintensiven Aluminiumherstellung mit rund 15.000&nbsp;kWh/t<ref>{{Literatur |Autor=Jürgen Vasters, Gudrun Franken |Titel=Aluminium - Informationen zur Nachhaltigkeit |Verlag=Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe |Ort=Hannover |Datum=2020}}</ref>. Das Verfahren ist nur in Ländern mit geringen Kosten für elektrische Energie rentabel, also nicht in Mitteleuropa. Deshalb ist Recycling wirtschaftlich und ökologisch besonders sinnvoll.

:<chem>FeTiO3 + C -> Fe + TiO2 + CO</chem>
:<chem>TiO2 + 2C + 2 Cl2 -> TiCl4 + 2CO</chem>
:<chem>TiCl4 + 2Mg -> Ti + 2MgCl2</chem>

Im letzten Reaktionsschritt kann alternativ [[Natrium]] statt [[Magnesium]] verwendet werden.<ref>{{Literatur |Titel=Titanium, Titanium Alloys, and Titanium Compounds |Verlag=Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry |Datum=2000-06-15 |DOI=10.1002/14356007.a27_095}}</ref>

[[Datei:Herstellung von metallischem Titan aus Titanerz.jpg|mini|hochkant=2.2|Kroll-Prozess zur Titan-Gewinnung]]

Zur Herstellung von kompaktem Metall wird der poröse Titanschwamm im [[Vakuum]]-[[Lichtbogenofen]] oder seltener mit dem Elektronenstrahl bei über 1700 °C umgeschmolzen. Dieser Prozess ist technologisch sehr anspruchsvoll, da Titan im glühenden Zustand so reaktionsfreudig ist, dass es mit fast allen Materialien, mit denen es in Kontakt kommt, verunreinigt wird. Diese Verunreinigung kann zur Versprödung und zum Verlust der nützlichen Eigenschaften führen. Folglich ist es eine Herausforderung, ein geeignetes Material zu finden, das Titan im geschmolzenen Zustand enthält und Verunreinigungen vermeidet.<ref name="F. H. Froes" /> Schon in den 1950er-Jahren kamen Metallurgen zu der Erkenntnis, dass man Titan nicht in einem üblichen keramischen Tiegel schmelzen kann, weil es der Keramik Sauerstoff entzieht. Auch in Graphit lässt es sich nicht folgenlos schmelzen, weil es mit dem Kohlenstoff reagiert und das Metall dadurch spröde wird.<ref name="Kathleen L. Housley" /> Deshalb werden u. a. [[Wasserkühlung|wassergekühlte]] Kupfertiegel verwendet<ref>INTECO melting and casting technologies GmbH, Titan-Produktion, 2023</ref>.

[[Datei:Titan-crystal bar.JPG|mini|hochkant=0.9|Titan Crystal Bar, 99,995 %, hergestellt nach dem [[Van-Arkel-de-Boer-Verfahren]]]]

Ultrareines Titan gewinnt man nach dem [[Van-Arkel-de-Boer-Verfahren]]. Da es sich um einen Gasphasenprozess handelt, ist die Produktionsrate relativ gering; es entsteht kein Schwamm als Zwischenprodukt, sondern unmittelbar kompaktes Titan.

{| class="wikitable sortable"
|+ Globale Erzeugung von Titanschwamm, geschätzt<ref>[https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2022/mcs2022-titanium.pdf U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2022: TITANIUM].</ref><ref>[https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-titanium.pdf U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2021: TITANIUM].</ref>
|-
! Land
! 2019
! 2020
|-
!
! colspan="2" style="text-align:center"| (in [[Tonne (Einheit)|Tonnen]])
|-
| style="text-align:left;" | {{CHN}} || 85.000 || 123.000
|-
| style="text-align:left;" | {{IND}} || 250 || 250
|-
| style="text-align:left;" | {{JPN}} || 49.000 || 49.200
|-
| style="text-align:left;" | {{KAZ}} || 16.000 || 15.000
|-
| style="text-align:left;" | {{RUS}} || 44.000 || 31.000
|-
| style="text-align:left;" | {{SAU}} || 100 || 2.800
|-
| style="text-align:left;" | {{UKR}} || 8.000 || 5.000
|-
| style="text-align:left;" | {{USA}} || colspan="2" | ''Geschäftsgeheimnis''
|-
! Gesamt ohne USA (gerundet) !! 200.000 !! 230.000
|}

== Eigenschaften ==

=== Physikalische Eigenschaften ===
==== Kristallstruktur ====
[[Datei:Gitterstrukturen von Titan.jpg|mini|hochkant=2|α-Phase und β-Phase im Vergleich]]
Titan kristallisiert im [[Magnesium]]-Typ mit der {{Raumgruppe|P63/mmc|lang}} in einer [[Dichteste Kugelpackung|hexagonal dichtesten Kugelpackung]] mit ''a'' = 295,04&nbsp;pm sowie ''c'' = 468,33&nbsp;pm<ref>{{Literatur |Titel=The lattice parameters of high purity alpha titanium; and the effects of oxygen and nitrogen on them |Datum= |DOI=10.1007/BF03398899}}</ref> und bildet dann die sogenannte α-[[Phase (Materie)|Phase]] (siehe links in der Abbildung). Das Achsenverhältnis c/a beträgt 1,587 und weicht leicht vom Idealwert 1,633<ref>{{Internetquelle |url=https://www.spektrum.de/lexikon/physik/hexagonal-dichteste-packung/6698 |titel=Lexikon der Physik – hexagonal-dichteste Packung |hrsg=Spektrum.de |abruf=2024-02-14}}</ref> der hexagonal dichtesten Kugelpackung ab. Bei Erhitzung auf über 882 °C bildet sich die β-Phase, die ein raumzentriertes Gitter darstellt (siehe rechts in der Abbildung). Die β-Phase kann in Titan<u>legierungen</u> schon bei Raumtemperatur auftreten, wenn sie [[Vanadium]], [[Niobium]] oder [[Tantal]] als Legierungselement enthalten.

==== Elektrische Leitfähigkeit ====
Die elektrische [[Leitfähigkeit]] von Titan beträgt nur <math>2{,}5\cdot10^{6}</math> S/m und damit erheblich weniger als bei Kupfer und Aluminium, die in der Elektrotechnik als Leiterwerkstoffe verwendet werden. Unterhalb einer Temperatur von 0,4&nbsp;K<ref>[https://www.webelements.com/titanium/physics.html Physikalische Eigenschaften von Titan] bei webelements.com.</ref> wird Titan [[Supraleiter|supraleitend]].

''(Hinweis: Weitere physikalische Kennwerte sind in der großen Tabelle zu Beginn des Artikels zu finden)''

==== Farbgebung ====
Titan kann durch gezieltes Erzeugen einer Oxidschicht mittels [[Anodisieren]] farblich gestaltet werden. Dabei wird die Farbe durch [[Lichtbrechung]] an unterschiedlich dicken Schichten und nicht durch Farbpigmente erzielt, vgl. [[Dünnschichtinterferenz]]. Bei 10–25&nbsp;nm Schichtdicke ergibt sich eine Goldfarbe, bei 25–40&nbsp;nm Lila, bei 40–50&nbsp;nm Dunkelblau, bei 50–80 nm Hellblau, bei 80–120&nbsp;nm Gelb, bei 120–150&nbsp;nm Orange, bei 150–180&nbsp;nm Lila, bei 180–210&nbsp;nm Grün.

=== Chemische Eigenschaften ===
{| class="wikitable float-right" style="text-align:right"
|-
! colspan="2"|Oxidationszustände von Titan
|-
| +2 || [[Titan(II)-oxid|TiO]], [[Titan(II)-chlorid|TiCl<sub>2</sub>]]
|-
| +3 || [[Titan(III)-oxid|Ti<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]], [[Titan(III)-chlorid|TiCl<sub>3</sub>]], [[Titan(III)-fluorid|TiF<sub>3</sub>]], [[Titan(III)-phosphid|TiP]]
|-
| '''+4''' || [[Titan(IV)-oxid|TiO<sub>2</sub>]], [[Titan(IV)-sulfid|TiS<sub>2</sub>]], [[Titan(IV)-chlorid|TiCl<sub>4</sub>]], [[Titan(IV)-fluorid|TiF<sub>4</sub>]]
|}
[[Datei:Titanzylinder.jpg|mini|Zylinder aus reinem Titan]]
[[Datei:Hochreines Titan (99.999) mit sichtbarer Kristallstruktur.jpg|mini|Hochreines Titan mit opalisierender Oberfläche]]

Titan kann die [[Oxidationszahl|Oxidationszustände]] +2, +3 und +4 einnehmen. Nur die [[Chemische Verbindung|Verbindungen]] mit dem [[Oxidationszahl|Oxidationszustand]] +4 sind stabil.

Titan bildet an der Luft spontan eine äußerst beständige oxidische Schutzschicht ([[Passivierung]]sschicht) aus, die es gegen viele Medien schützt.

Zu beachten ist die hohe [[Reaktivität (Chemie)|Reaktivität]] von Titan mit vielen Medien bei erhöhten Temperaturen oder erhöhtem Druck, wenn die Passivierungsschicht diesen Bedingungen nicht standhält. Hier kann die [[Kinetik (Chemie)|Reaktionsgeschwindigkeit]] bis zur [[Explosion]] anwachsen. In reinem [[Sauerstoff]] bei 25&nbsp;°C und 25&nbsp;bar verbrennt Titan von einer frischen Schnittkante ausgehend vollständig zum [[Titandioxid]]. Trotz Passivierungsschicht reagiert es bei Temperaturen oberhalb von 880&nbsp;°C mit Sauerstoff, bei Temperaturen ab 550&nbsp;°C mit [[Chlor]]. Titan reagiert („brennt“) auch in reinem [[Stickstoff]].

Gegen verdünnte [[Schwefelsäure]], [[Salzsäure]], chloridhaltige Lösungen, kalte [[Salpetersäure]], Laugen wie [[Natriumhydroxid]] und die meisten [[Organische Säuren|organischen Säuren]] ist Titan beständig, löst sich dagegen in konzentrierter Schwefelsäure unter Bildung des violetten [[Titan(III)-sulfat|Titansulfats]] langsam auf. Wegen der [[Explosionsgefahr]] sind bei Anwendungen in Chlorgas die Sicherheitsvorschriften strikt einzuhalten.

Titan in Pulverform ist [[pyrophor]], also selbstentzündlich. Schon bei Raumtemperatur reagiert es mit der umgebenden Luft, die Reaktionswärme erhitzt das Material bis sich unter Beschleunigung der Reaktion eine rauchende [[Flamme]] ausbildet. Die Zündbereitschaft hängt unter anderem sehr stark von der [[Korngröße]] und dem Verteilungsgrad ab. Das Metall in kompakter Form ist nicht brennbar. Es nimmt jedoch bei höheren Temperaturen leicht Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff auf, dies bewirkt Versprödung und Härtesteigerung.<ref name="GESTIS" />[[Datei:(TiO2)^2+ Kation.jpg|mini|Ein Eisbad mit Wasserstoffperoxid nach der Zugabe der in konzentrierter Schwefelsäure gekochten Probe enthält <math>\mathrm{[Ti(O_2)\cdot aq]^{2+}}</math>|203x203px]]

==== Nachweis ====
TiO<sup>2+</sup> bildet mit [[Wasserstoffperoxid]] einen charakteristischen gelb-orangen Komplex (Triaquohydroxooxotitan(IV)-Komplex), der auch zum photospektrometrischen Nachweis geeignet ist. Die Probe wird mit einem Überschuss konzentrierter [[Schwefelsäure]] gekocht und in ein Eisbad mit Wasserstoffperoxid gegossen. Bei lautem Zischen färbt sich das Eisbad gelb-orange<ref>{{Literatur |Autor=Jander, Blasius |Hrsg=Eberhard Schweda |Titel=Anorganische Chemie I |Auflage=17., völlig neu bearbeitete Auflage |Verlag=S. Hirzel Verlag |Ort=Stuttgart |Datum=2011 |ISBN=978-3-7776-2134-0 |Seiten=369}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Eberhard Gerdes |Titel=Qualitative Anorganische Analyse |Auflage=2., korrigierte und überarbeitete Auflage |Verlag=Springer-Verlag |Ort=Berlin/Heidelberg |Datum= |Seiten=255}}</ref>.

:<math>
  [\mathrm{Ti}(\mathrm{OH})_2(\mathrm{H}_2\mathrm{O})_4]^{2+} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}_2 \rightarrow \underbrace{[\mathrm{Ti}(\mathrm{O}_2)\cdot \mathrm{aq}]^{2+}}_{\mathrm{orange}} + 6\,\mathrm{H}_2\mathrm{O}
</math>

Aufgrund der großen farblichen Ähnlichkeit wird dieser Nachweis umgangssprachlich auch als „[[Tequila Sunrise]]-Nachweis“ bezeichnet.

== Reintitan als Werkstoff ==
Für Anwendungen steht reines, d. h. unlegiertes Titan in vier unterschiedlichen Reinheitsgraden zur Verfügung<ref name=":0">{{Internetquelle |autor=Zapp Precision Metals GmbH |url=https://www.zapp.com/fileadmin/_documents/Downloads/materials/high_performance_alloys/de/Titan-Grade-1-4-Datenblatt.pdf |titel=Titan Grade 1-4 l 3.7025 / 3.7035 / 3.7055 / 3.7065 l High Performance Alloys Datenblatt |format=PDF |abruf=2024-01-04}}</ref>:
* Titan Grade 1 (DIN Werkstoffnummer 3.7025)
* Titan Grade 2 (DIN Werkstoffnummer 3.7035)
* Titan Grade 3 (DIN Werkstoffnummer 3.7055)
* Titan Grade 4 (DIN Werkstoffnummer 3.7065)

Der [[Reinheitsgrad (Werkstoff)|Reinheitsgrad]] (englisch „grade“) nimmt von Titan Grade 1 bis Titan Grade 4 ab. Die wichtigsten Begleitelemente sind [[Eisen]], [[Kohlenstoff]], [[Stickstoff]], [[Sauerstoff]] und [[Wasserstoff]], deren Konzentration jedoch immer deutlich unter 1 % liegt. Die [[Festigkeit]] nimmt von Titan Grade 1 in Richtung Titan Grade 4 zu, während die [[Duktilität]] in derselben Richtung abnimmt.

Obwohl Reintitan keine metallischen [[Legierungselement]]e enthält, hat es für eine Reihe von Anwendungen eine ausreichende Festigkeit (Hierin unterscheidet sich Titan von den Metallen [[Eisen]] und [[Aluminium]], die nur durch zusätzliche Legierungselemente eine hohe Festigkeit erreichen). Der [[Elastizitätsmodul]] beträgt 105&nbsp;000 – 110&nbsp;000&nbsp;N/mm² und ist damit etwa halb so groß wie der von Stahl. Die Zugfestigkeit hängt außer vom Reinheitsgrad auch von der Wärmebehandlung ab und liegt zwischen 290 und 740&nbsp;N/mm²<ref name=":0" />, also im Bereich von vielen Stählen, jedoch bei geringerer Dichte (4,5&nbsp;g/cm³ statt rund 7,9&nbsp;g/cm³).

Die Duktilität von Reintitan reicht aus, um es kalt oder warm zu verformen. Hierbei tritt [[Kaltverfestigung]] auf. Bei höheren Temperaturen [[Sprödigkeit|versprödet]] es an Luft durch Aufnahme von [[Sauerstoff]], [[Stickstoff]] und [[Wasserstoff]].

== Titanlegierungen ==
Die mechanischen Eigenschaften und das Korrosionsverhalten lassen sich durch meist geringfügige Legierungszusätze von [[Aluminium]], [[Vanadium]], [[Mangan]], [[Molybdän]], [[Palladium]], [[Kupfer]], [[Zirconium]] und [[Zinn]] erheblich verbessern. Dadurch sind Titanlegierungen besonders für Anwendungen geeignet, bei denen es auf hohe [[Korrosion]]sbeständigkeit, [[Festigkeit]] und geringes [[Masse (Physik)|Gewicht]] ankommt. Oberhalb einer Temperatur von 400&nbsp;°C gehen die Festigkeitseigenschaften aber zurück.
[[Datei:Ti64 20s rub krolls rod crossection.png|mini|310x310px|Mikroskopisches Schliffbild von Ti-6Al-4V. Die α-Phase ist hell, die β-Phase ist dunkel.]]

Abhängig davon, welche [[Phase (Materie)|Phasen]] in den Titan-Legierungen vorkommen, unterscheidet man zwischen:

* [[Alpha|α]]-Titanlegierungen
* [[Beta|β]]-Titanlegierungen
* α+β-Titanlegerungen (beide Phasen enthaltend, siehe Abbildung)

Die folgende Tabelle erläutert, welche Legierungselemente die Bildung der α-Phase oder der β-Phase bewirken, und fasst die wesentlichen Eigenschaften der Legierungstypen zusammen.
{| class="wikitable"
|+
!
!α-Ti-Legierung
!β-Ti-Legierung
!α+β-Ti-Legierung
|-
|Kristallstruktur
|style="max-width:0"|Gitter mit hexagonal dichtester Packung
|kubisch raum-zentriertes Gitter
|zweiphasig:<br />Gitter von α-Ti und von β-Ti
|-
|phasenbestimmende<br />Legierungselemente
|Aluminium
|Vanadium, [[Niob]], [[Tantal]]
|entsprechend α und β
|-
|Umformbarkeit
|nur bei erhöhter Temperatur
|bei Raumtemperatur möglich
|schwierig bei Raumtemperatur,<br />Warmumformung bevorzugt
|-
|mechanische<br />Eigenschaften
|mittlere Festigkeit,<br />gute Temperaturbeständigkeit
|hohe Festigkeit,<br />geringere Temperaturbeständigkeit als α-Ti,<br />geringerer Elastizitätsmodul als α-Ti
|hohe Festigkeit,<br />hohe Schwingfestigkeit,<br />gute Temperaturbeständigkeit
|}

Titan-[[Legierung]]en werden häufig nach dem US-amerikanischen Standard [[ASTM International|ASTM]] mit ''Grade'' 5 bis 39 charakterisiert.<ref>{{Literatur |Titel=Specification for Titanium and Titanium Alloy Strip, Sheet, and Plate |Verlag=ASTM International |Datum= |Online=https://www.astm.org/cgi-bin/resolver.cgi?B265-15 |Abruf=2018-08-17 |DOI=10.1520/b0265-15}}</ref><ref>{{Webarchiv |url=http://www.pangas.ch/internet.lg.lg.che/de/images/pangas-prospekt-titan-schweisstechnik-d553_116586.pdf?v=4.0 |text=''Titan-Schweisstechnik: Schweisstechnische Verarbeitung von Titan-Werkstoffen.'' |wayback=20160902044959}} (PDF; 595&nbsp;kB).</ref>

=== Ti-6Al-4V ===
{{Hauptartikel|Ti-6Al-4V}}
Der wirtschaftlich bedeutendste (auch für [[Turbolader]]-Schaufeln) eingesetzte<ref>Firmenangaben Keller & Kalmbach.</ref> Werkstoff [[Ti-6Al-4V]] („'''Ti64'''“; 6 % Aluminium, 4 % Vanadium, ASTM: ''Grade''&nbsp;5) hat die Nummer 3.7165 für industrielle Anwendungen und 3.7164 für Luftfahrtanwendungen.<ref>[http://valbruna.de/dokumente/datenblaetter/datenblatt_gr5.pdf Werkstoffdatenblatt Ti-6Al-4V] (PDF; 20&nbsp;kB).</ref> Er gehört zum Typ der α+β-Ti-Legierungen.

Weitere wichtige Titanlegierungen, die hauptsächlich in der Luftfahrtindustrie eingesetzt werden:

{| class="wikitable"
! Bezeich-<br />nung !! Legierungs-<br />Zusammensetzung (%) !! [[Elastizitätsmodul|Elastizitäts-<br />modul]] !! [[Dichte]]
|-
| Ti6246 || Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo || 125,4 GPa || 4,51 g·cm<sup>−3</sup>
|-
| Ti6242 || Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo || bis 114 GPa || 4,50 g·cm<sup>−3</sup>
|}

Die [[Zugfestigkeit]] von [[Titanlegierung]]en liegt mit 290 bis [[Ti-6Al-4V|1200]] N/mm²<ref>Bargel: ''Werkstoffkunde'', 11.&nbsp;Auflage, S.&nbsp;343.</ref> im Bereich von [[Baustahl]] mit 310 bis 690 N/mm²<ref>Haberhauer: ''Maschinenelelemente''. 17.&nbsp;Auflage, S.&nbsp;625.</ref> und legierten Stählen mit 1100 bis 1300 N/mm²<ref>Holzmann: ''Festigkeitslehre''. 10.&nbsp;Auflage, S.&nbsp;69.</ref>.

[[Ti-6Al-4V]] wird wie die meistens anderen Titanlegierungen bei erhöhter Temperatur umgeformt, d. h. heiß geschmiedet oder warm gewalzt. Bei der Herstellung von [[Blech]]en aus Blöcken macht z. B. [[Walzen]] ca. 50 % der gesamten Kosten des Produktes aus. Beim Verformen von Titanlegierungen tritt ähnlich wie bei [[Rostfreier Stahl|rostfreiem Stahl]] [[Verfestigung (Werkstoffkunde)|Verfestigung]] auf.

Bei [[Zerspanen|spanender Bearbeitung]] tritt Hitzeentwicklung auf, wobei reines [[Argon]] als [[Schutzgas]] eingesetzt wird. Um die Werkzeugschneiden zu schonen, kann der Einsatz eines flüssigen [[Kühlmittel]]s zweckmäßig sein.<ref>[https://form-technik.biz/wp-content/uploads/2014/07/Titanwissen-Verarbeitung-web.pdf Verarbeitung von Titanwerkstoffen, Teil 1] form-technik.biz, Juli 2014, abgerufen am 5. Dezember 2019.</ref>

== Verwendung ==
[[Datei:titansch.jpg|mini|Titan-Verdichterschaufeln eines Strahltriebwerkes]]

Konstruktionsteile:
[[Datei:Sr71 1.jpg|mini|Die [[Lockheed SR-71|SR-71]] besteht zum größten Teil aus Titan]]
[[Datei:Tweeter with Titanium membrane of loudspeaker box JBL TI 5000, 1990s.jpg|mini|Hochton-Lautsprecher mit Titanmembran (25 mm Durchmesser) einer Lautsprecherbox [[JBL (Lautsprecherhersteller)|JBL]] TI 5000, 1990er Jahre]]
* Verschleißteile in [[Löten|Lötanlagen]], direkter Kontakt mit [[Lot (Metall)|Elektrolot]] bis 500&nbsp;°C
* [[Feder (Technik)|Federn]] in Fahrgestellen von Kraftfahrzeugen
* In [[Flugzeug]]en und [[Raumschiff]]en für besonders beanspruchte Teile, die trotzdem leicht sein müssen (beispielsweise Außenhaut bei Überschallgeschwindigkeit, Verdichterschaufeln und andere Triebwerksteile, Fahrwerk<ref>Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien: ''{{Webarchiv |url=http://www.iwt-bremen.de/uploads/tx_fsvorlesungen/Werkst-d-Leichtbaus-II_3-Titan_WiSe_120914_01.pdf |text=Vorlesung „Werkstoffe des Leichtbaus II, Teil 3“ |wayback=20180820141005}}'', abgerufen am 20. August 2018</ref>)
* In [[Dampfturbine]]n für die am stärksten belasteten [[Beschaufelung|Schaufeln]] des Niederdruckteiles
* In der Rüstung: Einige U-Boot-Typen der Sowjetunion hatten Druckkörper aus einer Titanlegierung (z.&nbsp;B. [[Mike-Klasse]], [[Alfa-Klasse]], [[Projekt 661]] oder [[Sierra-Klasse]]). Daneben kommt Titan, stärker als bei der zivilen Luftfahrt, in der militärischen Luftfahrt zum Einsatz. Dies führte dazu, dass zu Hochzeiten der sowjetischen Rüstungsproduktion ein Großteil der weltweiten Titanherstellung und -verwendung in der Sowjetunion erfolgte.
* Wegen seiner geringen Dichte bei der Herstellung von Niveauanzeigen und Schwimmern
* Liner für [[carbonfaser]]umwickelte [[Druckbehälter]] (Typ&nbsp;III). Um beim Wiedereintritt von Weltraumsatelliten ein vollständiges Verglühen/Zerstäuben zu gewährleisten, ist jedoch das niedrigerschmelzende [[Aluminium]] vorteilhaft.<ref>{{Internetquelle |url=https://factorynet.at/artikel/abgespact-peak-technology-entwickelt-satellitentanks-fu-r-die-esa/ |titel=Abgespact: Peak Technology entwickelt Satellitentanks für die ESA |werk=factorynet.at |datum=2019-11-22 |abruf=2023-12-11}}</ref>

Anwendungen in Seewasser und chloridhaltigen Medien:
* Schiffs[[propeller]]teile wie [[Welle (Mechanik)|Wellen]] sowie Verspannungen für maritime Anwendungen (z.&nbsp;B. [[stehendes Gut]] bei Rennsegelyachten)
* Einbauteile in [[Meerwasserentsalzung]]sanlagen
* Bauteile für die Eindampfung von [[Kaliumchlorid]]-Lösungen
* [[Anode]]n von [[Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung|HGÜ]]-Seekabeln
* Apparate in Anlagen der [[Chlor]]chemie

Schutzausrüstung Militär und Polizei:
* [[Titanhelm]] und Titanschutzweste

Medizin:
* Als [[Biomaterial]] für [[Implantat]]e in der [[Medizintechnik]] und [[Zahnheilkunde]] ([[Zahnimplantat]]e, jährlich ca. 200.000 Stück allein in Deutschland) wegen seiner sehr guten Korrosionsbeständigkeit im Gegensatz zu anderen Metallen. Eine [[Immunologie|immunologische]] [[Abstoßungsreaktion]] ([[Implantatallergie]]) gibt es grundsätzlich nicht. Bei [[Zahnkrone]]n und Zahnbrücken wird es wegen der erheblich niedrigeren Kosten im Vergleich zu [[Gold]]legierungen verwendet. Allerdings kann es zu Komplikationen wie Unverträglichkeits- oder allergischen Reaktionen durch aus dem Implantat austretende Partikel kommen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.imd-berlin.de/fachinformationen/diagnostikinformationen/titan-unvertraeglichkeit |titel=Titan-Unverträglichkeit |hrsg=IMD Institut für Medizinische Diagnostik Berlin-Potsdam |abruf=2024-07-27}}</ref> In der [[Unfallchirurgie]] und chirurgischen [[Orthopädie]] ist es heute das Standardmaterial für [[Endoprothese]]n (Hüftgelenksersatz, Schultergelenksersatz) und [[Osteosynthese]]n (Platten, Nägel, Schrauben). Die Titan-Oxidschicht ermöglicht das feste Anwachsen von Knochen an das Implantat ([[Osseointegration]]) und ermöglicht damit den festen Einbau des künstlichen Implantates in den menschlichen Körper.
* In der Mittelohrchirurgie findet Titan als Material für Gehörknöchelchenersatz-Prothesen und für Paukenröhrchen bevorzugte Verwendung.
* In der [[Neurochirurgie]] haben Titan-Clips für Aneurysma-Operationen wegen ihrer günstigeren [[Kernspinresonanzspektroskopie|NMR-Eigenschaften]] solche aus Edelstahl weitgehend verdrängt.

Outdoor- und Sportartikel:
* Bei hochwertigen [[Fahrrad|Fahrrädern]] legiert mit [[Aluminium]] und [[Vanadium]] als Rahmenmaterial und für Schrauben
* (Taucher-)[[Messer]] mit Titan- oder Titanlegierungsklingen, ebenso Essbestecke
* Als Zeltheringe (hohe Festigkeit trotz geringen Gewichts)
* Bei [[Golf (Sport)#Golfschläger|Golfschlägern]] als Schlägerkopf. Etwa 25 % des Titans wird hierfür verwendet.<ref>[[Bernhard Ilschner]], [[Robert F. Singer]]: ''Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik''. 5., neu bearbeitete Auflage, 2010, Springer, S. 456.</ref>
* Beim [[Stockschießen]] als äußerst stabiler Stab beim Eisstockstiel
* Als besonders leichte [[Eisschraube]] beim Bergsteigen
* Als [[Lacrosse]]-Schaft für höhere Festigkeit bei geringerem Gewicht
* Als bissfestes [[Vorfach]] beim Angeln auf Raubfische mit scharfen Zähnen

Elektronik:
* Im Jahr 2002 brachte [[Nokia]] das Handy-Modell [[Liste der Nokia-Mobiltelefone#Nokia 8xxx|8910]] und ein Jahr später das Handy 8910i auf den Markt, die ein Gehäuse aus Titan haben.
* Im April 2002 brachte [[Apple]] das Notebook ''[[PowerBook G4 Titanium]]'' auf den Markt. Große Anteile des Gehäuses waren aus Titan gefertigt, und das Notebook besaß in der 15,2-Zoll-Bildschirm-Ausführung bei einer Dicke von einem [[Zoll (Einheit)|Zoll]] (2,54 cm) ein Gewicht von nur 2,4 kg.
* Im September 2019 brachte Apple die Apple Watch in 5. Generation ''[[Apple Watch]]'' in einer Titan-Edition auf den Markt. Die im September 2022 eingeführte ''Apple Watch Ultra'' besitzt ein 49-Millimeter Titangehäuse und wiegt 61,3 g.
* Die im September 2023 von [[Apple]] veröffentlichen iPhone-Modelle [[iPhone 15 Pro]] und iPhone 15 Pro Max verwenden eine Titanlegierung im Rahmen der Geräte.
* Einige Notebooks der [[ThinkPad]]-Serie von [[Lenovo]] (früher IBM) besitzen ein titanverstärktes Kunststoffgehäuse oder einen Gehäuserahmen aus einem Titan-[[Magnesium]]-Verbundstoff.
* Membranen der Lautsprecher von HiFi-[[Lautsprecherbox]]en, insbesondere für den Hochtonbereich

Elektrische Zigaretten:
* Titandraht wird hier als Heizspirale verwendet, da sich der elektrische Widerstand von Titan abhängig von der Temperatur messbar verändert. Auf dieser Grundlage bilden die neuesten elektrischen Akkuträger eine Temperaturregelung der Wicklung (Heizspirale) nach, um Temperaturschäden am Dochtmaterial (organische Watte) zu verhindern. Neben Nickel-200-Drähten und V2A-Stahldrähten gewinnt Titan in der Szene für diesen Zweck an Beliebtheit.

Sonstige Anwendungsgebiete:
[[Datei:Ti covered watches.jpg|mini|Armbanduhr mit Titan-Armband bzw. -Gehäuse]]
[[Datei:Sparkling Vortex.jpg|mini|„Funkelnder Wirbel“ aus Titan (blau), Gelb- und Weiß[[gold]], [[Zirconium]] und [[Diamant]]]]
* [[Schmuck]], [[Armbanduhr]]en und [[Brille]]ngestelle aus Titan
* [[Münze]]n mit Titankern (z.&nbsp;B. österreichische 200-Schilling-Münzen)
* [[Titan-Sublimationspumpe]] zur Erzeugung von [[Ultrahochvakuum]]
* in der Galvanotechnik als Trägergestell bei der anodischen Oxidation von Aluminium (ELOXAL)
* als Bestandteil der nach [[CRISAT]] standardisierten beschusshemmenden Westen
* als Musikinstrument: Gongs aus Titan, wegen ihrer besonderen Klangeigenschaften
* freie Kunstwerke

Verwendung als Legierungselement:
* Titan wird unter anderem als Mikro[[legierungselement]] für Stahl (und andere Metalle) verwendet. Es verleiht Stahl bereits in Konzentrationen von 0,01–0,1 Prozent Massenanteil eine hohe Zähigkeit, Festigkeit und [[Duktilität]]. In rostfreien Stählen verhindert Titan die [[interkristalline Korrosion]].
* [[Titanzink]] (Zink mit Titanzusatz) dient als witterungsbeständiger Werkstoff für Bleche z.&nbsp;B. für Dächer, Dachrinnen oder Wetterverkleidungen.
* [[Nitinol]] (Nickel-Legierung mit hohem Titangehalt) ist eine [[Formgedächtnis-Legierung]] und hoch [[Formgedächtnis-Legierung#Pseudoelastisches Verhalten („Superelastizität“)|pseudo-elastisch]], weshalb es für Brillengestelle und [[Exstirpationsnadel]]n eingesetzt wird.

Verwendung als Bestandteil von Verbindungen:
* Herstellung weicher künstlicher [[Schmuckstein|Edelsteine]]
* Titandotierte Saphir-Einkristalle dienen als aktives Medium im [[Titan-Saphir-Laser]] für ultrakurze Pulse im Femtosekunden-Bereich
* Als Titantetrachlorid zur Herstellung von Glasspiegeln und künstlichem Nebel
* Bildung von intermetallischen Phasen (Ni<sub>3</sub>Ti) in hochwarmfesten Nickellegierungen
* [[Supraleitung|Supraleitende]] [[Niob]]-Titan-Legierungen (z.&nbsp;B. als supraleitende Kabel in Elektromagneten von HERA bei [[DESY]])
* In der [[Pyrotechnik]]
* Als Titannitrid für Beschichtungen von Wendeschneidplatten, Bohrern und Fräsern in der Fertigungstechnik

* Verbindungen des Titans mit [[Bor]], [[Kohlenstoff]] oder [[Stickstoff]] finden Verwendung als Hartstoffe. Auch zur Herstellung von [[Cermet]]s, speziellen [[Hartmetall#Einteilung|Hartmetallsorten]], werden Titanverbindungen eingesetzt.
* [[Titandioxid]] kann außerdem Bestandteil der Färbung von Arznei- und Nahrungsergänzungsmitteln in Tablettenform sein.

== Normen ==
Titan und Titanlegierungen sind unter anderem genormt in:

* DIN 17850, Ausgabe:1990-11 Titan; chemische Zusammensetzung
* [[ASTM]] B 348: Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy, Bars and Billets
* ASTM B 265: Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy, Sheets and Plates
* ASTM F 67: Standard Specification for Unalloyed Titanium, for Surgical Implant Applications
* ASTM F 136: Standard Specification for Wrought Titanium-6Aluminum-4Vanadium ELI (Extra Low Interstitial) Alloy for Surgical Implant Applications
* ASTM B 338: Standard Specification for Seamless and Welded Titanium and Titanium Alloy Tubes for Condensers and Heat Exchangers
* ASTM B 337: Specification for Seamless and Welded Titanium and Titanium Alloy Pipe
* ASTM F2885-11: Standard Specification for Metal Injection Molded Titanium-6Aluminum-4Vanadium Components for Surgical Implant Applications

== Sicherheitshinweise ==
Titan ist als Pulver feuergefährlich, kompakt ungefährlich. Die meisten Titansalze gelten als harmlos. Unbeständige Verbindungen wie [[Titantrichlorid]] sind stark korrosiv, da sie schon mit Spuren von Wasser Salzsäure bilden.

[[Titantetrachlorid]] wird in [[Rauchgranate]]n eingesetzt; es reagiert mit der Luftfeuchte und bildet einen weißen Rauch aus Titandioxid, außerdem Salzsäurenebel.

Biologische Nachteile des Titans im menschlichen Körper sind zurzeit unbekannt. So lösten die bisher aus Titan hergestellten Hüftgelenke oder Kieferimplantate, im Gegensatz zu Edelstahl, welcher Nickel enthält, keinerlei Allergien aus.<ref name="SZ" />

Da eine erbgutschädigende Wirkung des in vielen [[Lebensmittel]]n als weißer [[Farbstoffe|Farbstoff]] verwendeten [[Titan(IV)-oxid|Titandioxids]] nicht ausgeschlossen werden kann, hat die [[Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit]] die EU-weite Verwendung des Stoffs in der [[Lebensmittelindustrie]] 2022 verboten.<ref name=":1">{{Internetquelle |url=https://www.bvl.bund.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/01_lebensmittel/2022/2022_PM_Titandioxid.html |titel=BVL - Pressemitteilungen - Verbot von Titandioxid in Lebensmitteln |sprache=de |offline=1 |archiv-url=http://web.archive.org/web/20220928183032/https://www.bvl.bund.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/01_lebensmittel/2022/2022_PM_Titandioxid.html |archiv-datum=2022-09-28 |abruf=2025-01-06}}</ref>

== Verbindungen ==
Während [[Metalle|metallisches]] Titan wegen der hohen [[Herstellungskosten]] nur anspruchsvollen technischen Anwendungen vorbehalten bleibt, ist das relativ preiswerte und ungiftige [[Pigmente|Farbpigment]] Titandioxid ein Begleiter des [[Alltag|alltäglichen]] Lebens geworden. Praktisch alle heutigen weißen [[Kunststoff]]e und [[Anstrichmittel|Farben]] enthalten Titandioxid. Die Verwendung von Titandioxid in [[Lebensmittelfarbstoff|Lebensmittelfarben]] (es war in Lebensmitteln als [[Lebensmittelzusatz|E&nbsp;171]] zu finden) ist seit 2022 in der EU verboten, da eine langfristige schädigende Wirkung auf das menschliche Erbgut nicht ausgeschlossen werden kann.<ref name=":1" /> Aber auch in der [[Elektrotechnik|Elektro]]- und [[Materialwissenschaft und Werkstofftechnik|Werkstofftechnik]] und neuerdings auch in der Herstellung von [[Akkumulator|Hochleistungsakkumulatoren]] für den [[Antrieb|Fahrzeugantrieb]] ([[Lithium-Titanat-Akku]]) werden Titanverbindungen eingesetzt.

=== Oxide ===
[[Datei:Titanium(IV) oxide.jpg|mini|links|Pulverförmiges [[Titan(IV)-oxid]]]]
[[Datei:NaCl polyhedra.svg|mini|Die [[Kubisches Kristallsystem|kubische]] [[Natriumchlorid]]-Struktur von [[Titan(II)-oxid]]]]

Das wichtigste Titanoxid ist [[Titan(IV)-oxid]] (TiO<sub>2</sub>), das in drei wichtigen [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Polymorphen]] vorliegt: [[Anatas]], [[Brookit]] und [[Rutil]]. Sie nehmen [[Polymer|polymere]] Strukturen an, in denen Titan von sechs [[Ligand|Oxidliganden]] umgeben ist. Es ist eine Vielzahl von [[Reduktion (Chemie)|reduzierten]] [[Oxide]]n ([[Suboxide]]n) von Titan bekannt, hauptsächlich [[Reduktion (Chemie)|reduzierten]] [[Stöchiometrie]]n von Titan(IV)-oxid, die durch [[Atmosphäre (Astronomie)|atmosphärisches]] [[Plasmaspritzen]] erhalten werden. Ti<sub>3</sub>O<sub>5</sub> ist ein purpurroter [[Halbleiter]], der durch [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] von Titan(IV)-oxid hergestellt wird mit [[Wasserstoff]] bei hohen [[Temperatur]]en und wird [[Industrie|industriell]] eingesetzt, wenn Oberflächen mit Titan(IV)-oxid [[Dampf|bedampft]] werden müssen: Es [[Dampf|verdampft]] als reines [[Titan(II)-oxid]], während Titan(IV)-oxid als [[Gemisch]] aus Oxiden [[Dampf|verdampft]] und [[Beschichten|Beschichtungen]] mit variablem [[Brechungsindex]] abscheidet.<ref>{{Literatur |Autor=Antonio Bonardi, Gerd Pühlhofer, Stephan Hermanutz, Andrea Santangelo |Titel=A new solution for mirror coating in γ-ray Cherenkov Astronomy |Sammelwerk=[[Experimental Astronomy]] |Band=38 |Datum=2014 |Seiten=1–9 |Sprache=en |arXiv=1406.0622 |DOI=10.1007/s10686-014-9398-x |bibcode=2014ExA....38....1B}}</ref> Bekannt ist auch [[Titan(III)-oxid]] mit der [[Korund]]-Struktur und Titan(II)-oxid mit der [[Natriumchlorid]]-Struktur.
<div style="clear:left;"></div>
=== Sulfide ===
[[Titan(IV)-sulfid]] bildet [[Kristall]]e, die eine [[Schichtstruktur]] aufweisen, nämlich die [[Cadmiumiodid]]-Struktur.<ref name="Holleman">{{Holleman-Wiberg |Auflage=91.–100. |Startseite=1065}}</ref> Es kann als [[Elektrode]]nmaterial in [[Lithiumbatterie]]n oder [[Lithium-Ionen-Akkumulator]]en verwendet werden, wobei das niedrige [[Atomgewicht]] von Titan von Vorteil ist.

=== Titanate ===
[[Titanate]] werden als [[Keramik]]material verwendet. Viele, zum Beispiel [[Bleititanat]], [[Blei-Zirkonat-Titanat]], [[Bariumtitanat]] und [[Strontiumtitanat]], bilden [[Ionengitter|Ionenkristalle]] mit [[Perowskit]]-Struktur der {{Raumgruppe|Pm-3m|lang}} mit [[Ferroelektrikum|ferroelektrischen]] Eigenschaften aus.<ref>[http://www.infos-aus-germanien.info/informationen/Ferroelektrikum Ferroelektrikum], auf infos-aus-germanien.info</ref> Bariumtitanat weist [[Piezoelektrizität|piezoelektrische]] Eigenschaften auf und wird als Wandler bei der Umwandlung von [[Schall]] und [[Elektrizität]] verwendet. [[Tetraisopropylorthotitanat]] ist als [[Lewis-Säure-Base-Konzept|Lewis-Säure]] ein wichtiger [[Katalysator]] für [[Veresterung]]s- und [[Umesterung]]sreaktionen und für Sharpless-[[Epoxide|Epoxidierungen]] und ist Ausgangsmaterial für ultradünne [[Titan(IV)-oxid]]-Schichten und &#x2011;[[Nanopartikel]].

=== Halogenide ===
[[Datei:TiCl3.jpg|mini|hochkant|[[Titan(III)-chlorid]]-Lösung]]

Titan bildet je nach [[Oxidationszahl|Oxidationszustand]] verschiedenartige [[Halogenide]]. [[Titan(IV)-chlorid]] ist eine farblose [[Flüchtigkeit|flüchtige]] [[Flüssigkeit]], die an der [[Luft]] unter spektakulärer [[Emissionsgrad|Emission]] weißer Wolken hydrolysiert. Beim [[Kroll-Prozess]] wird es bei der Umwandlung von Titanerzen zu [[Titan(IV)-oxid]] erzeugt.<ref>{{Literatur |Autor=Richard W. Johnson |Titel=The Handbook of Fluid Dynamics |Verlag=Springer |Datum=1998 |ISBN=3-540-64612-4 |Seiten=38–21 |Sprache=en |Online=https://books.google.com/?id=JBTlucgGdegC}}</ref> In der [[Organische Chemie|organischen Chemie]] wird es als [[Lewis-Säure-Base-Konzept|Lewis-Säure]] verwendet, beispielsweise bei der [[Mukaiyama-Aldolreaktion]].<ref>{{Literatur |Autor=Robert M. Coates, Leo A. Paquette |Titel=Handbook of Reagents for Organic Synthesis |Verlag=John Wiley and Sons |Datum=2000 |ISBN=0-470-85625-4 |Seiten=93 |Sprache=en}}</ref> Beim [[Van-Arkel-de-Boer-Verfahren]] wird [[Titan(IV)-iodid]] zur Herstellung von hochreinem Titanmetall erzeugt.

[[Titan(III)-fluorid]], [[Titan(III)-chlorid]], [[Titan(III)-bromid]] und [[Titan(III)-iodid]] bilden verschiedene [[Kristall]]strukturen aus. Titan(III)-chlorid kommt in vier verschiedenen Strukturen vor, die unterschiedliche [[Chemie|chemische]] Eigenschaften haben.

[[Titan(II)-chlorid]], [[Titan(II)-bromid]] und [[Titan(II)-iodid]] sind [[Kristall|kristalline]] [[Festkörper|Feststoffe]] und haben eine [[Trigonales Kristallsystem|trigonale]] Kristallstruktur vom [[Cadmiumiodid|Cadmium(II)-iodid]]-Typ ([[Polytypie|Polytyp]] 2H) mit der {{Raumgruppe|P-3m1|lang}}.<ref name="DOI10.1002/recl.19390580209">J. D. Fast: ''The preparation of pure titanium iodides.'' In: ''Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas.'' 58, 1939, S.&nbsp;174–180, [[doi:10.1002/recl.19390580209]].</ref>

=== Weitere anorganische Verbindungen ===
[[Titannitrid]] bildet goldgelbe [[Kristall]]e. [[Titancarbid]] ist ein graues Pulver. Beide haben ähnliche Eigenschaften: Sie bilden ein [[Kubisches Kristallsystem|kubisches]] Gitter, sind extrem [[Härte|hart]], haben eine hohe [[Thermodynamik|thermodynamische]] Stabilität, eine hohe [[Wärmeleitfähigkeit]] und [[elektrische Leitfähigkeit]] sowie einen sehr hohen [[Schmelzpunkt]] und [[Siedepunkt]].<ref>{{Literatur |Autor=Naresh Saha |Titel=Titanium nitride oxidation chemistry: An x-ray photoelectron spectroscopy study |Sammelwerk=Journal of Applied Physics |Band=7 |Nummer=7 |Datum=1992 |Seiten=3072–3079 |Sprache=en |Online=https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.351465 |DOI=10.1063/1.351465 |bibcode=1992JAP....72.3072S}}</ref> [[Titanborid]] wird zusammen mit [[Bornitrid]] als Material für Verdampferschiffchen verwendet. In kleinerem Umfang wird es als Versuchsmaterial für [[Kathode]]n von [[Aluminium]]-Schmelzflusselektrolysezellen und als [[Panzerung|Panzermaterial]] sowie als Ersatz für [[Diamant]]staub und für [[Beschichten|Beschichtungen]] verwendet. Durch [[Einlagerungsmischkristall|Einlagerung]] von Titanborid-Partikeln in Aluminium lassen sich die Eigenschaften des Aluminiums verbessern.

[[Titanylsulfat]] wird als [[Nachweisreagenz]] für [[Wasserstoffperoxid]] und Titan verwendet, da sich bei dessen Anwesenheit das intensiv orangegelb gefärbte Peroxotitanyl-Ion (TiO<sub>2</sub>)<sup>2+</sup> bildet. Dieser [[Nachweisreaktion|Nachweis]] ist sehr empfindlich und es lassen sich schon Spuren von Wasserstoffperoxid nachweisen. Es entsteht auch als [[Zwischenprodukt]] beim [[Sulfatverfahren (Titandioxid)|Sulfatverfahren]] zur Herstellung von [[Titan(IV)-oxid]].

[[Titandihydrid]] ist ein in Reinform [[Metalle|metallisch]] glänzendes Pulver. Sonst ist es hellgrau und kann eine durch [[Sauerstoff]]- oder [[Stickstoff]]spuren blau oder gelb getönte Oberfläche aufweisen. Es wird als Treibmittel zur Herstellung von Metallschäumen verwendet. Es wird mit Metallpulver vermischt und das [[Gemisch]] dann bis fast zum [[Schmelzpunkt]] des [[Metalle|Metalls]] erhitzt, das Titandihydrid setzt dabei [[Wasserstoff]]blasen frei, wodurch Metallschaum entsteht.

=== Metallorganische Komplexe ===
[[Datei:Cp2TiCl2Sample.jpg|mini|Pulverförmiges[[Titanocendichlorid]]|alternativtext=]]

[[Titanocendichlorid]] mit der [[Strukturformel|Halbstrukturformel]] [Ti(Cp)<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>] oder auch [Ti(C<sub>5</sub>H<sub>5</sub>)<sub>2</sub>Cl<sub>2</sub>], ist ein [[Metallocene|Metallocen]] des Titans, das heißt eine [[Metallorganische Chemie|metallorganische]] [[Chemische Verbindung|Verbindung]] mit [[Aromaten|aromatischen]] [[Cyclische Verbindungen|Ringsystemen]]. Es kann aus [[Titan(IV)-chlorid]] und [[Cyclopentadien]] gewonnen werden.<ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|ALDRICH|234826|Name=Bis(cyclopentadienyl)titanium(IV) dichloride|Abruf=2011-04-24}}</ref> 

== Literatur ==
* Gerd Lütjering, James C. Williams: ''Titanium.'' Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-71397-5.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Titanium|Titan (Element)|audio=1|video=1}}
{{Wiktionary|Titan}}
* {{DNB-Portal|4140648-5}}
* [[Mineralienatlas:Titan]] (Wiki)
* [http://pse-mendelejew.de/titan/ Kristallines Titan] als Abbildung in der Elementesammlung von Heinrich Pniok

== Einzelnachweise ==
<references responsive="">
<ref name="Harry H. Binder">
[[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
</ref>
</references>

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4140648-5|LCCN=sh85135605|NDL=00573109}}

[[Kategorie:Elemente (Mineralklasse)]]
[[Kategorie:Hexagonales Kristallsystem]]
[[Kategorie:Kubisches Kristallsystem]]
[[Kategorie:Metallischer Werkstoff]]
[[Kategorie:Anerkanntes Mineral]]
[[Kategorie:Werkstoff der Halbleiterelektronik]]
[[Kategorie:Leichtbaumaterial]]
[[Kategorie:Titan| ]]