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Le titane - 1/2
LE TITANE
La configuration électronique [Ar,3d2, 4s2 ] autorise comme degré maximum le degré +IV qui est le degré stable. On
rencontre aussi les degrés +III et +II. Ce dernier possède un caractère réducteur important (EO(Ti3+/Ti2+) = -0.37 V . De ce fait,
avec les oxydants on observera les espèces TiX4 (X = F, Cl, Br, I) et TiO2.
1. Le Métal
Propriétés physiques :
Tf =1690 °C et Teb =3260 °C. Il possède des propriétés identiques à celle de l’acier inox avec en plus une
meilleure résistance à la corrosion et une plus grande légèreté (ρ = 4.5 g/cm3).
métal gris brillant qui possède 2 variétés allotropiques :
CFCHexagonal
Liquide
C1690C882 TiTiTi →←→←°
β
°
α
Propriétés chimiques :
Réaction avec O2
Ti est le métal le plus réducteur des éléments 3d (Eo(Ti2+/Ti) = -1.63 V). De ce fait il est très avide d’oxygène et le
composé TiO2 est une espèce très stable qui permet la passivation du métal en formant une couche imperméable qui
assure une grande résistance à la corrosion. A l’état divisé le métal est pyrophorique (les copeaux issus de l’usinage
s’enflamment spontanément). Sa métallurgie reste difficile et est à l’origine du retard de son exploitation. La forte
enthalpie libre de formation de TiO2 (∆GO = -593 kJ/mole à 1900 K) empêche la réduction directe de l’oxyde ; l’oxyde
commence à se décomposer seulement pour une température supérieure à 5000 K
Réaction avec les halogènes 42 TiXX2Ti →+
Tf (°C) Teb(°C)
TiF4 Solide blanc 284 Sublime
TiCl4 Liquide incolore -24 136.5
TiBr4 Solide orange (T.C.) 38 233
TiI4 Solide brun-noir T.C.) 155 377
La couleur des bromures et iodures de titane est bien sûr liée à un transfert de charge (T.C.) ligand→métal. On
constate que la forme liquide du chlorure de titane est d’un intérêt primordial pour la métallurgie de ce métal.
L’halogénure de titane peut aussi être préparé à partir d’un halogénure sur un sel au degré IV :
↓
°+→+ 3
2)g(4
C300
32 OAl2TiI3AlI4TiO3
Réaction avec l’hydrogène
On obtient des composés d’insertion qui fragilisent le titane et permettent après broyage et déshydrogénation
d’obtenir du titane pulvérulent :
videsousH
2
x
TiTiH
TiHH
2
x
Ti
2
C1000
x
x
C800
2
+→
→+
°
°
Réaction avec l’azote, le carbone et le bore
Dès 800 °C le titane réagit (combustion) avec N2 pour donner TiN. De la même manière il forme des carbures TiC et
des borures TiB ou TiB2 avec les non métaux C et B. Tous ces composés sont très stables et réfractaires.
Préparation du métal
La grande réactivité du titane avec le carbone fait que la réduction de l’oxyde par le carbone conduit à un mélange
de Ti et TiC. Par ailleurs la forte réactivité de Ti avec l’oxygène et l’azote rend difficile les autres réductions par les
métaux (Na, Ca, Mg) (en fait cette avidité du titane métallique fut longtemps exploitée pour absorber les dernières
traces de O2 et N2 dans les tubes électroniques par chauffage local d’une petite quantité de Ti introduite dans le tube : on
appelait ce procédé le getter au titane).