Titan
Chemische Formel
Ti
Beschaffenheit:
Titan (Atomgew. 48,l) steht in mancher Beziehung zwischen
Silizium und Zinn, in anderen ist es eng
verwandt mit Eisen, Chrom und
Aluminium. Die Kristalle-nachgewiesen von SHARP (der eine Woche lang täglich gr. ii. der ersten Pulverisierung
einnahm) wurden zunächst für reines Metall gehalten, erwiesen sich später aber
als Cyanonitrid. Titan ist ein
silbergraues Übergangsmetall in der 4. Gruppe des Periodensystems, mit einer
Dichte von 4,5 g/cm3, einem Schmelzpunkt
von 1670 “C und einem Siedepunkt von 3260 “C. Titan ist recht
korrosionsbeständig, kommt hauptsächlich in der Oxidationsstufe IV, aber auch
in 111 und 11 vor. Wichtig ist das weiße
Titandioxid-Pigmet mit der Dichte 4,0 g/cm3 und dem Schmelzpunkt 1870 “C.
Pflanzen und Nahrungsmittel enthalten etwa 3 mg/kg Titan (bezogen auf
Trockengewicht), mit Titandioxid geweißter Käse mehr. Der Mensch nimmt am Tag
0,3 bis 1 mg auf, scheidet aber den größten Teil mit dem Stuhl wieder aus
(VALENTIN und SCHALLER, 198 0). Der Körper von Erwachsenen enthält etwa 15
mg Titan, hauptsächlich in der Lunge.
Vorkommen/ Verwendung:
Titan ist kein seltenes Metall; als eines der zehn
häufigsten Elemente tritt es in der Erdkruste in Konzentrationen von ca. 0,6%
auf. Im Meerwasser findet man etwa 1 bis 2 µg/l. Das
wichtigste Titanerz ist der Ilmenit, ein
Eisentitanat, das 35 bis 60% Titandioxid enthält und dessen Hauptlagerstätten
in Australien, Norwegen, Kanada und den
USA liegen. Das wirtschaftlich zweitwichtigste Titanerz, der Rutil, mit ca. 95%
Titandioxid, wird hauptsächlich in Australien gefunden. Die weltweite
Produktion von Titankonzentraten betrug im Jahre 1977 3,4 Mio. t Ilmenit, 340
000 t Rutil und 700 000 t Titan-haltige Schlacke. Letztere entsteht als Nebenprodukt bei der
Eisenherstellung durch Reduktion des kanadischen Ilmenits im Elektroofen. Wichtige handelsübliche Formen des Titans
sind das Dioxid, das Metall sowie das Tetrachlorid. Das Metall sowie seine Legierungen werden in der
Luft-und Raumfahrt verwendet, also dort, wo hohe Ansprüche an Festigkeit, geringes Gewicht und
Korrosionswiderstand gestellt werden. Bei der klinischen Nachuntersuchung von metallkeramisch
verblendeten Zahnkronen und -brücken aus gefrästem oder funkenerodiertem Titan bestätigten sich die
schon früher ermittelten schlechteren Verbundfestigkeitswerte gegenüber
konventionellen Aufbrennlegierungen. Die ersten Defekte zeigten sich bei 15
Prozent der untersuchten Arbeiten bereits nach 18,5 Monaten, so die Studie
»Metallkeramischer Zahnersatz aus Titan« von P.-D. Reppel et al., DZZ 47, 1992
(DZW 40/1992). Aufgrund seiner weißen Farbe und seines hohen Brechungsindexes
wird Titandioxid häufig als weißes Pigment verwendet. Das Hauptanwendungsgebiet
für Titandioxid-Pigmente ist die Herstellung von Ölfarbe, aber auch bei
Kunststoffen, Gummi, Papier, Keramik, Fasern, Druckfarben, Kosmetika und
Lebensmitteln findet es Verwendung. Im Jahre 1980 wurden weltweit 2,5 Mio. t
Titandioxid-Pigmente sowie 86 500 t metallisches Titan produziert. Titanmineralien werden auch zur Beschichtung
von Schweißdrähten verwendet; der weltweite Verbrauch ist beachtlich, doch sind keine Zahlenangaben
darüber bekannt. Titantetrachlorid ist
Ausgangsmaterial zur Herstellung von Titantrichlorid, einem Katalysator für die PoIyethylenherstellung, und zur Synthese
einer Reihe organischer Titanverbindungen. Davon sind Isopropyltitanat und
Tetra-n-butyltitanat, die als Katalysatoren, Vernetzer und
Oberflächenmodifizierer Verwendung finden, die wichtigsten Beispiele. Titanmetall und Titandioxid werden
beispielsweise als Pudergrundlage, opt. Aufheller oder als weißer Pigmentzusatz verwendet. Andere Titanoxide
sind ohne praktische Bedeutung. Zahnmaterialien
(Implantate) enthalten Aluminium und Vanadium.
Titanhalogenide:
Titantetrafluorid sowie Titantetrachlorid und Titanoxychlorid finden sich in
(militärischen) Nebelmitteln sowie zur
Gewinnung des reinen Metalls; sehr feuchtigkeitsempfindlich (Hydrolyse!
Intensive Säurewirkung!) -stark ätzend!
Titantetraiodid sowie Titantetrabromid sind harmloser und
nur von untergeordneter, spezieller Bedeutung.
Titansulfate, bedeutsam Titanylsulfat, Beiz-und Gerbmittel,
wasserlösliches Zwischenprodukt für Farbstoffherstellung. Titanate, z. b. Calcium-, Bismut-, Barium-,
Bleititanat (Farbpigmente), sind relativ harmlos, allenfalls sind Beimengungen löslicher (Barium-oder Blei-)
Salze bedeutsam.
Organische Titaniumverbindungen:
Kaliumtitanyloxalat (krist., wasserlös., aber relativ
stabil), Beizmittel für Woll-und Lederfärbung, auch als Bestandteil von Fleckenwasser. Titansäureester bzw. Alkyltitanate und
Titanchelate, vorwiegend flüssig, wachsende technische Bedeutung als
(Kunstharz-) Lackzusätze sowie als Haftvermittler und für Klebefolien, ferner
als Dispergierhilfsmittel und Imprägniermittel und Katalysatoren. Beispiele:
Tyzor AA (Titaniumacetylacetonat), Tyzor PB
(teilpolymerisiertes Butyltitanat), Tyzor TE (Triethanolamin-titanat),
TPT (Tetraisopropyltitanat).
Titancarbonyle, Treibstoffzusätze.
Wirkungscharakter:
Metall und Halogenide:
Perorale Aufnahme oder Inhalation von Titaniumhalogeniden
verursacht starke Säureverätzung (durch
Hydrolyse Freisetzung von HCl, HF usw.; Verlauf daher wie bei Säure-bzw.
Halogenvergiftung. Die meisten der übrigen anorganischen Titaniumverbindungen
(sowie Titaniummetall) werden auf Grund
ihrer schlechten Löslichkeit kaum resorbiert und sind daher im
allgemeinen verschluckt nicht akut toxisch.
Als Zahnersatz oder Knochenersatz wird es irreversibel im Körper
eingelagert, s. Elektrosensibilität
Organische Verbindungen:
Nach Aufnahme organischer Titaniumverbindungen, über deren
akute Toxizität nur wenig bekannt ist,
muß neben lokalen Reizerscheinungen auf Grund teilweise guter
Lipidlöslichkeit mit Resorptivwirkungen (z. B. auf das ZNS) gerechnet werden;
abgespaltene Alkohole bzw. Chelatbildner können toxikologisch ausschlaggebend sein. Nach Aufnahme
(Inhalation, Hautresorption usw.) von Titaniumcarbonylen Verlauf etwa wie bei
Nickel-carbonyl.
Allergenität
Schmerzen, die 1 bis 2 Jahre nach Implantation einer
Hüftendeprothese aus Titan auftreten, können
durchaus durch eine Metallallergie verursacht werden. Die Metallallergie
führt zu erheblichen Schmerzen und einer lokalen Osteoporose. Der Nachweis geschieht durch einen
Langzeit-Allergietest mit Titan über 7 Tage.
Ein Austausch in titanfreier Versorgung ist die einzige kausale Hilfe
Toxizität:
Wegen seiner weitverbreiteten Verwendung als Pigment, war
Titandioxid Gegenstand mehrerer toxikologischer Untersuchungen. Diese ergaben,
daß Titan nicht toxisch ist und daß schädliche Wirkungen dem Anion der
Verbindung zuzuschreiben sind, z. B. der Salzsäure im Fall von
Titantetrachlorid. Aufgrund seiner
kleinen Gröi3e (ca. 20 µm) wird das Titandioxid-Pigment
als Staubbelästigung eingestuft. Von der American Conference of Governmental
Industrial Hygienists (1980) und dem U.K. Health and Safety Executive (1980) wurde ein Grenzwert
von 10 mg/m3 festgelegt, während in Deutschland der MAK-Wert auf 8 mg/m3 festgesetzt
wurde. Obwohl in den Lungen von Arbeitern mit langjähriger Tätigkeit in
der Titanpigment-Industrie Titandioxid
gefunden wurde, konnten keine schädlichen Folgen festgestellt werden.
Symptome:
Kopf: Benommenheit
Augen: Wunsch, die Lider geschlossen zu halten. Objekte
wurden nur zur Hälfte wahrgenommen.
Magen: Appetitverlust, Übelkeit, Magendrücken.
Allgemeinzustand: Stark beeinträchtigt. Versuchsperson sah
aus und fühlte sich schwer erkrankt.
Männl. Sexualorgane: Vorzeitiger Samenerguß.
Nachweis
Epicutantest mit der verdünnten (1%) Substanz über 7 Tage
auf dem Pflaster belassem (Spätallergie).
Bei Positivem Ergebnis sollte Autoimmunscreenig erfolgen.
Therapie:
Metall und Halogenide:
Titaniumhalogenide von Haut mit Wattetupfer, Seiden-oder
Löschpapier trocken abtupfen, dann unter fließendem Wasser gründlich spülen.
Nach Einwirkung auf Augen oder nach (außergewöhnlicher) peroraler Aufnahme
Maßnahmen sinngemäß wie bei Säure-bzw. Fluorwasserstoffvergiftung, nach
Inhalation wie bei einer Chlorvergiftung.
Organische Verbindungen:
Nach peroraler Aufnahme (lipoidlöslicher) organischer
Titaniumverbindungen sofort Natriumthiosulfatlösung i.V.. Aktivkohle und/oder
Magenspülung. Weiter symptomatisch unter besonderer Beachtung des neurologischen Status, von
Herz-Kreislauf-sowie Leber-und Nierenfunktion.
Kasuistik:
1. Fall:
B. C., 23 Jahre, m.
Noxe: 2 Amalgamfüllungen
Anamnese:
Der 23jährige Flugtriebwerksbauer litt unter zunehmender
Nervosität und einem raschen Haarausfall seit
Arbeitsbeginn, der zu Alopezia totalis (incl. Körperbehaarung) führte.
Laborwerte:
Staub am Arbeitsplatz:
Titan 401909 µg/kg
Chrom 15400 µg /kg
Aluminium 8878 µg/kg
Beryllium 190 µg/kg
Nickel 133 µg/kg
Urin (20.12.90) bei Kreatinin 2,04 g/l
Titan 141 µg /l
Aluminium 15 µg/l
Chrom 0,5 µg/l
Nickel 0,9 µg /l
Zink 1730 µg /l
Urin (20.12.90) nach Mobilisierung mit DMPS bei Kreatinin
1,33 g/l
Titan 279 µg(l
Beryllium 2,3 µg/l
Kupfer 1612 µg/l
Quecksilber 12,5 µg /l
Zinn 12 µg/l
Urin nach einer
zweiten Mobilisierung mit Dimaval(25.02.91) Urinkreatinin 1,25 g/l
Titan 116 µg/l
Stuhl: Titan 302 µg/l
Heparinblut
Titan 160 µg /l
Nickel 6,4 µg /1
Eine Mobilisation mit
DMSA zeigte keine Förderung der Ausscheidung.
2. Fall:
T. H., 54 Jahre, w.
Noxen:
15 Amalgamfüllungen bis 11/85, 1982 und 1986 alles erneuert
0 Kunststoffüllungen
8 Zahnkronen, z. T. mit Titan
Symptome und Befunde:
Müdigkeit/Antriebslosigkeit, Kopfschmerzen, Nervosität,
Muskel-und Gelenkschmerzen, Infektanfälligkeit.
Laborwerte:
Urin I
Methanol 4,9 mg/g Kreatinin
Ameisensäure 3,6 mg/g Kreatinin
Zink 197 µg /1
Selen 13,3 µg /1
Urin II
Quecksilber 3 µg /1
Titan 0,5 µg /1
Speichel II
Titan 22 µg /1
Blut:
Folsäure 166 µg /l
Hausstaub
Formaldehyd 37,2 mg/kg
PCP 3,2 mg/kg
Es wurden nur
auffällige Werte angegeben.
Diagnose:
Iatrogene Amalgamvergiftung, chronische inhalative
Formaldehyd-Methanol-Vergiftung, Pentachlor- Phenol-Belastung, Titanvergiftung
Therapie:
Expositionsstopp gegenüber exogener Noxen
Entfernung von Metallen aus dem Kieferbereich
Metallantidotgabe (DMPS)
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