Un metallo biocompatibile usato per le protesi: il titanio.

Caratteristiche generali. Il titanio è l'elemento chimico della tavola periodica con simbolo Ti e numero atomico 22. È un metallo del blocco d, leggero, duro, di colore bianco metallico, lucido, resistente alla corrosione (quasi quanto il platino), con un alto rapporto resistenza/peso. Il titanio viene utilizzato nelle leghe leggere resistenti e nei pigmenti bianchi; si trova in numerosi minerali di cui i principali sono il rutilo e l'ilmenite. Significativi depositi di minerali di titanio si trovano in Australia, Scandinavia, Nord America e Malesia. Il titanio (dal latino Titans, Titani, i primi figli di Gaia) fu scoperto in Inghilterra nel 1791 dal reverendo William Gregor, che riconobbe la presenza di un nuovo elemento nell'ilmenite. L'elemento venne riscoperto molti anni dopo dal chimico tedesco Heinrich Klaproth nei minerali di rutilo. Nel 1795 Klaproth battezzò l'elemento con il nome dei Titani della mitologia greca. Può essere prodotto commercialmente tramite riduzione del tetracloruro di titanio con il magnesio. Ha una bassa densità (il 40% in meno di quella dell'acciaio). Allo stato puro è abbastanza duttile, tuttavia le leghe di titanio non sono facilmente lavorabili e la difficoltà di lavorazione alle macchine utensili è paragonabile a quella dell'acciaio inossidabile, notoriamente il più problematico da plasmare per asportazione di truciolo. Il punto di fusione relativamente alto di questo elemento lo rende utile come metallo refrattario. Il titanio è resistente come l'acciaio ma il 40% più leggero, pesa il 60% in più dell'alluminio ma con una resistenza doppia. Queste proprietà rendono il titanio molto resistente alle forme usuali di fatica dei metalli. Forma una patina di ossido passivo se esposto all'aria; il titanio, che brucia se riscaldato nell'aria, è anche l'unico elemento che brucia in un gas di azoto puro. È resistente all'acido solforico diluito e all'acido cloridrico, oltre che al cloro gassoso, alle soluzioni di cloruri e alla maggior parte degli acidi carbossilici; neanche gli alcali acquosi a caldo lo attaccano. Reagisce invece con HF, con cui forma fluorocomplessi solubili.

Impieghi tecnologici e commerciali. All'incirca il 95% del titanio viene utilizzato come diossido (TiO2), un pigmento intensamente bianco e permanente con buona capacità coprente, nelle vernici, nella carta, nei cementi per renderli più brillanti e nelle plastiche. Esso è economico e facilmente disponibile in grandi quantità. Le vernici fatte con il diossido di titanio sono eccellenti riflettrici della radiazione infrarossa e sono quindi usate estensivamente dagli astronomi. Viene anche impiegato nei filtri solari a causa della sua capacità di proteggere la pelle. Puro ha un indice di rifrazione molto alto, e una dispersione ottica superiore al diamante. Zaffiri e rubini prendono il loro asterismo dal diossido di titanio in essi presente. A causa della loro resistenza (anche alla corrosione), leggerezza, e capacità di sopportare temperature estreme, le leghe di titanio vengono utilizzate principalmente nell'industria aeronautica e aerospaziale, anche se il loro utilizzo in prodotti di consumo quali: mazze da golf, biciclette, componenti motociclistici e computer portatili, sta diventando sempre più comune. Il titanio viene spesso messo in lega con: alluminio, ferro, manganese, molibdeno e altri metalli. Il carburo di titanio (TiC; punto di fusione 2940 °C) il nitruro di titanio (TiN; punto di fusione 2960 °C) e più recentemente, il derivato carbonitrurico (Ti10C7N3; punto di fusione 3520 °C) sono composti altamente refrattari, inerti sotto le comuni condizioni di temperatura e resistenti all'attacco della maggior parte degli acidi minerali ed alcali. Per tali ragioni sono impiegati nella costruzione di utensili e macchinari che possiedono parti destinate alle alte velocità con attrito, nel rivestimento di crogioli per contenere acidi o basi molto forti e come componenti di missili sottoposti a usura termica (ad esempio ugelli). Grazie all'eccellente resistenza all'acqua di mare, viene usato per fabbricare parti dei propulsori marini. Viene utilizzato per produrre gemme artificiali relativamente morbide. Il tetracloruro di titanio (TiCl4), un liquido incolore, viene usato per ottenere l'iridescenza del vetro, e poiché emette un fumo denso nell'aria umida, viene anche usato per la fabbricazione di fumogeni. Ha la proprietà di essere biocompatibile, in quanto presenta porosità superficiale analoga a quella dei tessuti umani, per cui risulta fisiologicamente inerte. Per questo motivo la lega a base di titanio Ti6Al4V viene utilizzata nelle componenti protesiche di anca e ginocchio, e nelle protesi implantari dentarie. Tuttavia dato l'alto coefficiente di frizione non viene mai utilizzato come componente di giunzione articolare. Il suo essere inerte e la colorazione attraente lo rendono un metallo popolare per l'uso nei piercing. Sempre per la sua bioinerzia e resistenza meccanica, in ambito sanitario è utilizzato per la fabbricazione di clips chirurgiche da sutura permanente. Il titanio viene usato per le lenti degli occhiali. Il carburo ed il nitruro di titanio (TiC e TiN) vengono utilizzati nella fabbricazione di inserti per utensili adatti al taglio dei metalli ad alta velocità, cioè i cosiddetti inserti in "metallo duro". In particolare il carburo di titanio viene utilizzato, insieme al carburo di tungsteno (WC), al cobalto ed ad altri carburi (carburo di niobio e carburo di tantalio) per realizzare il corpo degli inserti, mentre il nitruro di titanio serve per il rivestimento superficiale degli inserti. Un uso potenziale del titanio si ha per gli impianti di desalinizzazione.

Effetti sull’ambiente e sulla salute umana. Il metallo in polvere comporta un significativo rischio di incendio, ma i sali di titanio sono spesso considerati relativamente innocui. Composti con il cloro, come il TiCl3 e il TiCl4 dovrebbero essere considerati corrosivi. Il titanio inoltre ha una tendenza al bioaccumulo nei tessuti che contengono silice, ma non gioca alcun ruolo conosciuto negli esseri umani. Allo stato gassoso è tossico se inalato.

by sara loprete e angelo lorenzo

Fonti: http://www.wikipedia.it/

Enciclopedia Encarta 2008