DAZ-Adventsrätsel – Tag 16

Das zehnthäufigste Element der Erdkruste

Stuttgart - 16.12.2019, 01:00 Uhr

Was diese moderne Brille mit dem alten Apotheker Martin Heinrich Klaproth verbindet, erfahren Sie in der heutigen Rätselfrage. (Foto: Pixler / stock.adobe.com)

Was diese moderne Brille mit dem alten Apotheker Martin Heinrich Klaproth verbindet, erfahren Sie in der heutigen Rätselfrage. (Foto: Pixler / stock.adobe.com)


Im heutigen DAZ-Adventsrätsel geht es um das Element Titan, welches durch eine sehr hohe spezifische Festigkeit bei einer sehr geringen Dichte besticht. Bestimmte Titan-Legierungen haben außerdem ein Formgedächtnis. Mehr über diese besondere Eigenschaft lesen Sie hinter dem 16. Türchen des DAZ-Adventskalenders.

Apotheker Martin Heinrich Klaproth war Chemiker und Apotheker. Er lebte von 1743 bis 1817 und entdeckte unter anderem die Elemente Uran, Zirconium, Tellur und Cer. 1795 untersuchte er ein Mineral, das damals als „roter ungarischer Schörl“ bezeichnet wurde. Es gelang ihm, daraus ein weißes Oxid eines bis dahin unbekannten Metalls zu gewinnen. In Anlehnung an die griechische Mythologie nannte er es Titan. Ein passender Name, denn Titan besticht durch eine sehr hohe spezifische Festigkeit bei einer sehr geringen Dichte. Klaproth erkannte aber auch, dass das Metall schon 1791 als „Menachine“ oder „Manaccanit“ vom englischen Hobbymineralogen und Geistlichen William Gregor beschrieben wurde. Erst 20 Jahre später gelang dem schwedischen Chemiker J. J. Berzelius die Reduktion zum Metall. 

Titan hat die Ordnungszahl 22 und gehört zu den Übergangsmetallen. Das weiß-metallisch glänzende Metall ist dehnbar, korrosions- und temperaturbeständig. Die mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Elastizität können durch meist geringfügige Legierungszusätze zum Beispiel von Aluminium, Vanadium, Mangan oder Molybdän erheblich verbessert werden. Titan und seine Legierungen werden technisch vielfältig genutzt. Zum Beispiel in Flugzeugen und Raumschiffen für besonders beanspruchte Teile, die trotzdem leicht sein müssen, denn Titan ist fast um die Hälfte leichter als Stahl. Zum Einsatz kommt Titan auch für Golfschläger, Messer, Tennisschläger und Brillen.

Bestimmte Titan-Legierungen haben ein Formgedächtnis. Diese sogenannten Shape-Memory-Legierungen „erinnern“ sich an eine frühere Form und gehen in diese wieder zurück, auch wenn sie einer starken Verformung ausgesetzt wurden. Die Gestaltsänderung findet bei einer durch die Legierungszusammensetzung vorbestimmbaren Umwandlungstemperatur statt. Das heißt, wird eine Shape-Memory-Legierung unterhalb einer kritischen Temperatur bleibend verformt, so erinnert sie sich bei Erwärmung über diese Temperatur an ihre ursprüngliche Gestalt. 

In der Medizin werden Stents aus Titan-Legierungen bei Raumtemperatur komprimiert und in einem Polymerschlauch durch einen Katheter an den Implantationsort gebracht. Dort wird der Stent durch das Zurückziehen des Polymerschlauches freigesetzt. Durch das pseudoelastische Verhalten der Titan-Legierung bei Körpertemperatur öffnet sich der Stent und kann wie gewünscht ein Gefäß öffnen oder stützen. 

Frage: Welches ist denn die wichtigste Legierung, in der der Formgedächtnis-Effekt von Titan technisch genutzt wird?

Die wichtigsten Shape-Memory-Legierungen sind die Nickel-Titan-Legierungen in ungefähr stöchiometrischer Zusammensetzung, die auch unter dem Namen Nitinol bekannt sind. 
 

Gewonnen hat Karina Lohrmann aus Ostfildern, herzlichen Glückwunsch!


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