Toets van de maand

december 2023

Voorbereiding toets ‘Titanium’

Lees onderstaand artikel “Titanium is even sterk als staal maar 40 procent lichter” uit de NRC van 11 mei 2023.

a. Schrijf de woorden uit het artikel die jij niet kent onder elkaar op.

b. Zoek de betekenis op die de woorden van a in de context van het artikel hebben en schrijf die op.

Het lijstje met woorden en hun betekenis mag je gebruiken bij de toets maar alleen als het handgeschreven is, dus niet gekopieerd of geprint.

Je hoeft het artikel niet te printen. Voor zover nodig wordt het bij de toets verstrekt.

Titanium is even sterk als staal maar 40 procent lichter

Ieder scheikundig element heeft zijn eigen plek in het Periodiek Systeem. Ieder element heeft ook een bijzonder verhaal. Ook titanium.

Beeld Lynne Brouwer

De Zweedse grondlegger van de moderne titanium tandimplantaten, Per-Ingvar Brånemark, had als jonge onderzoeker weinig op met implantaten, en ook niet met titanium. Zijn ontdekking, die miljoenen mensen verloste van het gedoe en de pijn van een slecht passend kunstgebit, was toeval.

In de jaren vijftig onderzocht Brånemark met collega’s de rol van de bloedsomloop door de kleinste vaten in botweefsel. Daarvoor monteerden ze titanium meetapparaatjes op de botten in de poten van konijnen. Toen het onderzoek afgerond was wilden ze de meetapparaatjes weer verwijderen. Tot hun verbazing lukte dat niet. Het titanium bleek versmolten met het bot.

Vervolgens rekruteerden de onderzoekers twintig studenten die een vergelijkbaar apparaatje van titanium in hun arm gemonteerd kregen. Ook de lichamen van deze proefpersonen bleken het titanium niet af te stoten. Dat wekte Brånemarks interesse. Met (tand)artsen, biologen, materiaalkundigen en ingenieurs onderzocht en ontwierp hij titaniumimplantaten die vergroeien met levend botweefsel.

Misvormde kaak

Dit leidde midden jaren zestig tot het plaatsen van de eerste vier titanium tandimplantaten bij de Zweed Gösta Larsson, die door een misvormde kaak tanden miste. De implantaten hebben de rest van Larssons leven, tot zijn overlijden in 2006, gefunctioneerd. Inmiddels heeft titanium, dat niet giftig is en zelden allergische reacties oproept, miljoenen geholpen met tandimplantaten, kunstheupen en andere protheses.

Het zilvergrijze metaal titanium is twee keer ontdekt. In 1791 door de Engelse geoloog William Gregor in het mineraal ilmeniet en in 1795 door de Duitse scheikundige Martin Heinrich Klaproth – die niet wist van de ontdekking van Gregor – in rutielerts. Klaproth noemde het titanium, naar de titanen uit de Griekse mythologie.

Het metaal is niet zeldzaam, 0,57 procent van de aardkorst bestaat eruit. Dat is meer dan bijvoorbeeld zwavel of koper. Toch werd zuiver titanium pas ruim een eeuw na de ontdekking voor het eerst geproduceerd. Het zuiveren ervan is een ingewikkeld chemisch proces. Dat maakt titanium duur. Toch is het gewild.

Golfclubs en racefietsen

Titanium is even sterk als staal, maar 40 procent lichter. Titaniumlegeringen zijn bovendien corrosiebestendig en kunnen tegen extreme temperaturen en zout water. Daarom wordt het gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en voor sportartikelen, zoals golfclubs en racefietsen.

Een beroemde toepassing van titanium is het Guggenheim Museum in Bilbao, dat bedekt is met duizenden schubvormige titaniumplaten waardoor het gebouw schittert en het kleurenpalet van de lucht weerkaatst.

Maar al die toepassingen zijn klein bier vergeleken met de meest gebruikte titaniumverbinding: titaniumdioxide. 95 procent van het gedolven titaniumerts wordt titaniumoxide. Dit witte poeder wordt gebruikt als pigment in onder meer verf, inkt en plastic. Titaanwit is helderder dan loodwit en veel minder giftig. Dat maakt het geschikt voor het wit maken van bijvoorbeeld kauwgom en tandpasta. Omdat titaniumdioxide bijzonder goed licht tegenhoudt, wordt het ook gebruikt in zonnebrandcrème. Het titaanse element is dus – misschien zonder dat je het wist – iets alledaags dat je kunt aantreffen in en op je lichaam.