チタン Ti

発見の歴史

1791年、イギリスの牧師でアマチュア鉱物学者の ウィリアム・グレガー は、コーンウォールのマナカン教区を流れる川で採れた、磁性のある黒い砂を調べました。その中に鉄と未知の金属の酸化物が含まれていることを見つけ、この鉱物をメナカナイトと名づけました。現在はイルメナイト(チタン鉄鉱)と呼ばれています。

数年後の 1795年、ドイツの化学者 マルティン・ハインリヒ・クラプロート は、ハンガリー産の鉱物ルチルから同じ酸化物を独立に見つけました。彼はこれを新元素と認めてチタンと名づけ、のちにグレガーの金属と同じものであることを確かめました。

高温のチタンは酸素、窒素、炭素と結びついてしまうため、純粋なチタンをつくるのは非常に困難でした。1910年、アメリカのマシュー・ハンターが四塩化チタンをナトリウムとともに加熱して、ほぼ純粋なチタンをつくりました。1930〜1940年代にウィリアム・クロールがナトリウムの代わりにマグネシウムを使って開発した クロール法 によって大規模生産が可能になり、今もこれが主な製法です。

名前の由来

クラプロートは、ギリシャ神話の大地の女神の力強い息子たち ティーターン(タイタン) にちなんで元素を名づけました。自身が天王星(ウラヌス)にちなんで名づけたウランの例にならったものです。元素記号は Ti です。

主な用途

• 顔料: チタン鉱石の大部分は二酸化チタンになります。塗料、紙、プラスチック、化粧品に使われるあざやかな白色顔料です。
• 航空宇宙: Ti-6Al-4Vなどのチタン合金は、ジェットエンジン、機体、宇宙機に使われます。
• 医療: チタンは生体適合性が高く骨とよく結合するため、人工股関節や人工膝関節、歯科インプラント、骨折治療用のプレートに使われます。
• 化学工業と海水: 腐食に強いため、熱交換器、海水淡水化プラント、海洋設備に適しています。
• 消費財: 自転車フレーム、ゴルフクラブ、腕時計、眼鏡フレーム、アクセサリー。

同位体

チタンにはチタン46からチタン50までの5つの安定同位体があり、最も多いのは約74%を占める チタン48 です。放射性の チタン44 は半減期が約60年で、超新星爆発でつくられます。超新星残骸カシオペヤ座Aでその崩壊によるガンマ線が検出されており、こうした爆発が新しい元素をつくり出す仕組みの直接的な証拠を天文学者に与えています。

身近なところで

金属チタンには毒性がないため、体内で広く使われるほか、金属アレルギーのある人向けのアクセサリーにも使われます。二酸化チタンは白い塗料、日焼け止め、歯磨き粉に含まれています。食品着色料としての使用は予防的措置として2022年に欧州連合で禁止されましたが、ほかのいくつかの国では今も認められています。

細かいチタン粉末は燃えることがありますが、固体のチタンは扱っても非常に安全です。