Titanium: Sifat Kimia Utama dan Perilaku Korosi

Titanium: Sifat Kimia Utama dan Perilaku Korosi

Titanium, yang pertama kali diisolasi pada 1950-an, telah menjadi tak tergantikan di industri penerbangan angkasa, medis, energi, dan olahraga berkat kekuatan ringan dan resistensi korosi yang excellent. Namun, perilaku kimia-nya kompleks dan sangat tergantung pada suhu, finishing permukaan, dan kemurnian.

Ringkasan Reaktivitas

Pada suhu tinggi, titanium dapat bereaksi dengan berbagai macam elemen. Reaksi-nya secara tradisional dikelompokkan menjadi empat kategori:

• Kategori I: Halogen dan elemen kelompok oksigen membentuk senyawa kovalen/ionik seperti TiCl₄ dan TiO₂.
• Kategori II: Logam transisi, hidrogen, berilium, boron, karbon, dan nitrogen membentuk intermetalik atau larutan padat terbatas.
• Kategori III: Elemen seperti zirkonium, hafnium, vanadium, kromium, skandium, dan logam transisi lainnya menghasilkan larutan padat yang tak terbatas hampir.
• Kategori IV: Gas mulia, logam alkali/alkaline-earth, sebagian besar lanthanid (kecuali skandium), dan actinid menunjukkan reaktivitas yang tidak signifikan.

Reaksi dengan Senyawa Tertentu

Hidrogen Fluorida (HF) dan Fluorida

Gas hidrogen fluorida bereaksi dengan titanium untuk membentuk TiF₄ saat dipanaskan: Ti + 4HF → TiF₄ + 2H₂ + 135 kcal. Cair non-aqueous membentuk film TiF₄ padat yang melindungi permukaan.

Bahkan 1 % HF sangat agresif: 2Ti + 6HF → 2TiF₃ + 3H₂. Asam hidrofluorida adalah pelarut terkuat titanium.

Hidrogen Klorida (HCl) dan Klorida

HCl kering mengakibatkan korosi titanium di atas 300 °C: Ti + 4HCl → TiCl₄ + 2H₂ + 94,75 kcal. Pada suhu ruang, <5 % HCl tidak menunjukkan reaksi; 20 % HCl menghasilkan TiCl₃ ungu:

2Ti + 6HCl → 2TiCl₃ + 3H₂. HCl cair masih dapat mengakibatkan korosi pada suhu tinggi.

Sebaliknya, klorida logam anhydra (misalnya, MgCl₂, FeCl₃) dan larutan airnya sebagian besar inert terhadap titanium.

Asam Sulfur (H₂SO₄) dan Sulfida Hidrogen (H₂S)

Titanium bereaksi mudah dengan 5 % H₂SO₄; tingkat korosi tercepat terjadi pada konsentrasi 40 %–60 %, tetapi kembali mempercepat pada 80 %. Memanaskan asam cair atau asam 50 % menghasilkan TiSO₄:

Ti + H₂SO₄ → TiSO₄ + H₂; 2Ti + 3H₂SO₄ → Ti₂(SO₄)₃ + 3H₂.

Pada suhu tinggi, asam terkonsentrasi mereduksi titanium menjadi SO₂:

2Ti + 6H₂SO₄ → Ti₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O + 202 kcal.

Sulfida hidrogen membentuk film TiS pelindung pada suhu ruang, tetapi pada 600–900 °C bereaksi untuk menghasilkan TiS atau Ti₂S₃:

Ti + H₂S → TiS + H₂ + 70 kcal. Bubuk titanium bereaksi pada 600 °C, menghasilkan TiS; pada 900 °C fasa dominan adalah TiS, dan pada 1200 °C adalah Ti₂S₃.

Sifat Kimia Titanium

Asam Nitra (HNO₃) dan Aku Regia

Titanium yang dipolir tetap stabil dalam asam nitra karena lapisan TiO₂ padat segera terbentuk. Bentuk kasar atau berpori (spons atau bubuk) bereaksi dengan HNO₃ cair panas:

3Ti + 4HNO₃ + 4H₂O → 3TiO₄ + 4NO atau 3Ti + 4HNO₃ + H₂O → 3TiO₃ + 4NO.

HNO₃ terkonsentrasi di atas 70 °C menyerang titanium:

Ti + 8HNO₃ → Ti(NO₃)₄ + 4NO₂ + 4H₂O.

Pada suhu tinggi, aku regia juga dapat mengakibatkan korosi titanium menjadi TiCl₂ melalui jalur yang sama.

Kesimpulan Utama

Reaktivitas kimia titanium diatur oleh suhu, kondisi permukaan, dan kemurnian legasi. Meski sangat tahan terhadap banyak asam dan oksidan, ia dapat terkorosi secara agresif oleh fluorida, klorida pada suhu tinggi, dan konsentrasi asam tertentu. Memahami interaksi ini krusial untuk memilih kondisi proses dan lingkungan pelayanan yang tepat.

Sumber Daya Lanjutan

Untuk informasi lebih rinci tentang titanium dan logam refraktori lainnya, kunjungi Advanced Refractory Metals (ARM). ARM, bermarkas di Lake Forest, California, adalah pemasok terkemuka logam refraktori berkualitas tinggi termasuk tungsten, molibdenum, tantalum, renium, titanium, dan zirkonium.