Le titane est un métal de transition de symbole Ti. Son numéro atomique, 22, signifie que chaque atome neutre possède 22 protons et 22 électrons. Sa masse atomique standard est de 47,867 u. Dans le groupe des métaux de transition, il se situe en période 4 et en groupe 4, avec le vanadium et le chrome parmi ses voisins. Cette place accompagne une chimie où l’état d’oxydation +4 est particulièrement courant, notamment dans le dioxyde de titane, TiO₂.
Où trouve-t-on le titane et comment l’obtient-on ?
La croûte terrestre contient du titane, mais l’élément est rarement présent sous forme de métal pur. Il se trouve surtout dans des minéraux : l’ilménite, un oxyde de fer et de titane, et le rutile, constitué principalement de TiO₂. Selon L’Élémentarium, l’ilménite est le principal minerai exploité ; le rutile est plus riche en dioxyde de titane, mais plus rare.
L’extraction du minerai ne donne donc pas directement du titane métallique. Le traitement sépare et concentre les matières utiles, puis des étapes chimiques permettent d’obtenir soit du dioxyde de titane, soit un produit intermédiaire destiné à la fabrication du métal. Le procédé Kroll est une méthode industrielle courante pour produire le titane métallique : un composé chloré du titane est réduit par le magnésium. L’obtention du métal exige plusieurs opérations, ce qui contribue à limiter son emploi lorsque des matériaux moins coûteux conviennent.
Pourquoi le titane sert-il dans les alliages ?
Le titane pur et ses alliages associent une masse volumique relativement faible, une bonne résistance mécanique et une résistance élevée à la corrosion. Les alliages sont des matériaux obtenus en mélangeant le titane avec d’autres éléments, par exemple l’aluminium ou le molybdène, afin d’ajuster leurs propriétés. Le laboratoire national de Los Alamos décrit leur emploi dans l’aéronautique et les missiles, où la légèreté et la tenue mécanique comptent particulièrement.
On utilise aussi le métal dans des équipements exposés à l’eau de mer, car il résiste bien à la corrosion dans cet environnement. Certains implants médicaux, comme des prothèses ou des fixations osseuses, sont fabriqués en titane ou en alliages de titane. Leur usage s’explique notamment par la compatibilité de certains de ces matériaux avec le corps, mais cette propriété dépend du matériau et de son application précise : elle ne signifie pas que toute forme de titane convient à tout usage médical.
Pourquoi le dioxyde de titane est-il si répandu ?
Le dioxyde de titane, TiO₂, est un composé du titane et de l’oxygène, distinct du métal. Il constitue le principal débouché du titane : sous forme de poudre, il fournit un pigment blanc au fort pouvoir couvrant, employé notamment dans les peintures. L’Élémentarium indique que la fabrication de TiO₂ pigmentaire mobilise la majeure partie des minerais titanifères exploités.
Cette distinction compte pour comprendre les usages et les risques : les propriétés du métal, d’un alliage et d’une poudre de TiO₂ ne sont pas interchangeables. Pour les risques professionnels associés à ce composé, l’INRS présente des données spécifiques à ses formes et conditions d’exposition, en particulier l’inhalation de poussières. Parler du « titane » sans préciser la forme chimique peut donc prêter à confusion.