Die Verfärbung von Titan: eine optische Täuschung
In der Natur sind Metalle farblos, die einzigen Ausnahmen sind Gold und Kupfer. Alle anderen, etwa sechzig Metalle, erscheinen in mehr oder wenig hellen Grautönen. Wenn ihre Oberfläche farbig erscheint, ist dies auf eine transparente, dünne Patina zurückzuführen, die eine Interferenz von Licht hervorruft, das die verschiedenen Farben erzeugt. Dieser dünne Überzug kann durch chemische Gasphasenabscheidung, durch Korrosion, durch Reaktion mit anderen Elementen, insbesondere mit Schwefel und Jod sowie vor allem, wie in unserem Fall, durch Hochtemperaturoxidation entstehen.
Denn genau das geschieht an der Garfläche der Pfannen und Töpfe von Tritania, wenn sie an der Luft erhitzt werden. Bei niedriger Erhitzungstemperatur ist die Oxidschicht auf der Oberfläche aus Titan fast transparent und mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Mit steigender Temperatur verdickt sich die Oxidschicht auf dem Topf allmählich und interferiert mit dem Licht. In unseren Augen erscheint die Innenfläche nun in verschiedenen, bläulichen oder schillernden Farbtönen.
Zur Verdeutlichung kann man sich die Farben von Seifenblasen oder von Ölflecken auf nassem Asphalt vorstellen. Forschungen über die Verfärbung von Titan haben ergeben, dass eine Titanoberfläche, die eine halbe Stunde bei 200 °C erhitzt wurde, einen silbernen Farbton annimmt. Bei 400 °C wird sie gelb, bei 500 °C blau und bei 600 °C rot.
Die Vorteile der Titanoxidation
Dieses chemisch-physikalische Phänomen, das als „Interferenzfärbung“ bezeichnet wird, hat keinerlei schädlichen Auswirkungen. Im Gegenteil, die Oxidschicht schützt die Titanoberfläche und erhöht ihre Beständigkeit gegenüber der Korrosion durch die Lebensmittel erheblich, sorgt also für gesünderes Garen und bessere Leistungsmerkmale (Antihaftwirkung).
Nicht zuletzt ist diese spezielle Färbung der Beweis, dass die Garfläche des TRITANIA-Kochgeschirrs tatsächlich aus Reintitan besteht.
Es ist also überhaupt nicht notwendig, die Oxidschicht des Kochgeschirrs zu entfernen, vielmehr sollte dies aus den obigen Gründen vermieden werden.
Sollte Ihnen dieser Farbeffekt jedoch nicht gefallen, können Sie die Oberfläche des Topfes mit einem Scheuerschwamm und Scheuermilch kräftig scheuern, bis er nicht mehr zu sehen ist.
Tatsächlich verliert die Titanoberfläche auch bei „energischem“ Spülen auf keinen Fall ihre Eigenschaften. Eventuell auftretende kleine Kratzspuren sind nur oberflächlich (und eher ein optischer Effekt als tatsächliche Kratzer), denn das Titan der Oberfläche kann in keiner Weise zerkratzt oder abgetragen werden, wie dies hingegen bei Antihaftbeschichtungen der Fall ist.
WEITERFÜHRENDE ERLÄUTERUNGEN
Von Pietro Pedeferri, Titaniocromia, Interlinea Edizioni, 1999, Seiten 321-34
Doch sehen wir uns genauer an, wie der Mechanismus der Interferenzfärbung funktioniert. Dabei hilft uns Pietro Pedeferri, ein italienischer Chemieingenieur und ehemaliger Dozent für Elektrochemie sowie Korrosion und Schutz von Werkstoffen am Polytechnikum Mailand.
Wenn wir eine mit einer Oxidschicht überzogene Titanoberfläche betrachten, wird unser Auge von zwei sich überlagernden
Lichtwellen erreicht: Eine wird von der Oberseite der Schicht in Kontakt mit der Atmosphäre und die andere von der Unterseite in Kontakt mit dem Metall reflektiert.
Im Gegensatz zur ersten muss die zweite Lichtwelle die Oxidschicht doppelt durchqueren und erreicht unser Auge später.
Dies führt zur Beseitigung einer Farbkomponente und folglich zum Erscheinen der zusätzlichen Farbe, die definitiv von der Dicke der Oxidschicht abhängt.
ACHTUNG!!
Die Oxidschicht, die sich durch Lufterhitzung auf der Garfläche bildet, hat nichts mit Titandioxid (chemische Formel TiO2) zu tun.
Titandioxid ist eine chemische Verbindung in Form eines farblosen, zu Weiß tendierenden kristallinen Pulvers, das als Farbmittel oder Mattierungsmittel in Beschichtungsstoffen, in Kunststoffen, im Bauzement (E171) sowie in Kosmetika (gekennzeichnet als Color Index: CI 77891) und als in der „ INCI : TITANIUM DIOXIDE“.
Aufgeführtes Sonnenschutzmittel verwendet wird.
Auf dieses Thema wird in einem anderen Artikel dieses Blogs eingegangen.
Die Farben von Titan
Diese Farbtöne kann Titan je nach Dicke der Oxidschicht durch optische Interferenz annehmen.
Im Jahr 1827 erforschte der italienische Physiker und Erfinder der „Metallochromie“ Leopoldo Nobili als Erster das Phänomen der Verfärbung von Titan. Er identifizierte eine Skala von 44 verschiedenen Farbtönen, die er „elektrochemische Erscheinungen“ nannte. Diese Farbskala entspricht einer natürlichen Ordnung, wie sie in der Natur im Regenbogen und in den Farben der Wolken bei Sonnenauf- und -untergang vorkommt.
Leopoldo Nobili, Memorie e osservazioni edite e inedite, David Passigli, FLORENZ, 1834.
Nachdem er herausgefunden hatte, welche Prinzipien der Färbung zugrunde liegen, stellte Pedeferri fest, dass Titan die angenommenen Farbtöne im Gedächtnis behält. Darauf folgte eine intensive Experimentierung des expressiven Potenzials der Metallochromie, bei der sich Wissenschaft und Kunst miteinander verflochten.
Exponate der Ausstellung Pietro Pedeferri. Titaniocromie. Tra scienza e poesia la luce dei colori, Villa Monastero in Varenna, 2010
