التيتانيوم هو العنصر رقم 9 الأكثر وفرة في القشرة الأرضية، وهو موجود في مختلف المسطحات المائية الطبيعية وفي الحياة. ويوجد أيضًا في معظم الصخور النارية والرسوبية. وتُستخدم سبائكها بطرق متنوعة، بما في ذلك صناعة الطيران الحديثة وفي تطبيقات المجوهرات والأجهزة المحمولة والطب. تعرف على المزيد حول ما يستلزمه هذا العنصر من الجدول الدوري.
ما هو التيتانيوم؟
إنه معدن انتقالي رمادي يظهر صلابة عالية وكثافة منخفضة. عندما يكون في حالته النقية، لا يمكن لمياه البحر أو الكلور أن يتآكل لأنه شديد المقاومة وقوي مثل الفولاذ. نقطة انصهاره عالية مما يفيد في حالات انخفاض التوصيل الحراري والكهربائي.
رمز التيتانيوم
Ti يقع في المجموعة 4 من الجدول الدوري برقم ذري 22 ووزن 47.90. مركباته الأكثر شيوعًا هي ثاني أكسيد التيتانيوم، ورابع كلوريد التيتانيوم، وثلاثي كلوريد التيتانيوم. بالإضافة إلى ذلك، فهو يحتوي على شكلين متآصلين و5 نظائر طبيعية.
خصائص التيتانيوم
مثل المعادن الأخرى، فإنه يتحد لتكوين سبائك مع الفاناديوم والألمنيوم والحديد والموليبدينوم، من بين أشياء أخرى. تعرف على المزيد حول خصائصه كمعدن انتقالي:
- التفاعل الكيميائي : عالي لأنه يبدأ بالاحتراق قبل أن يصل إلى درجة الانصهار.
- درجة الانصهار : عالية لذلك يستخدم كمعدن مقاوم للحرارة.
- الحالة : صلبة وطبيعية.
- التغيرات : عند درجات الحرارة المنخفضة يتبلور بشكل سداسي مدمج ولكن ارتفاع المناخ يعطيه شكل مكعب.
- المقاومة : حدها الأعلى 538 درجة مئوية والحد الأدنى -253 درجة مئوية. على مدى فترات قصيرة، يمكن استخدامه حتى حوالي 1100 درجة مئوية.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية للتيتانيوم
- العدد الذري : 22
- السالبية الكهربية: 1.5
- نصف القطر التساهمي (Å): 1.36
- الكتلة الذرية (جم/مول): 47.90
- التكوين الإلكتروني: [Ar] 3d 2 4s 2
- إمكانات التأين الأولى (eV): 6.89
- المحتوى الحراري للتبخر: 421 كيلوجول/مول
- المحتوى الحراري للانصهار: 15.45 كيلوجول/مول
- نقطة الانصهار: 1668
- سرعة الصوت: 4140 م/ث عند 293.15 ك
- ضغط البخار: 0.49 باسكال عند 1933 كلفن
- التركيب البلوري: سداسي
- نقطة الغليان: 3260
- كثافة التيتانيوم: 4.51
أصل التيتانيوم
الاسم يأتي من الكلمة اللاتينية جبابرة والتي ربما تعني أطفال الأرض. ويعود تاريخ اكتشافها إلى عام 1791 على يد القس ويليام جريجور. عثر عالم المعادن هذا على نوع من الرمال السوداء في مجرى مائي ولاحظ أن المغناطيس يجذبها. ثم قام بتحليله فشاهد أكسيدين معدنيين، أحدهما حديد والآخر أصبح تيتانيوم، رغم أنه لم يتمكن في ذلك الوقت من التعرف عليه.
لاحقًا، في عام 1795، كان الكيميائي مارتن هاينريش كلابروث يعمل على معدن الروتيل وعثر على هذا المعدن الذي أطلق عليه اسم التيتانيوم ، تكريمًا لعمالقة الأساطير اليونانية.
ما هو التيتانيوم المستخدمة ل؟
ومن الشائع استخدامه في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ لتقليل محتوى الكربون. والأكثر شيوعا هي الحديد والمنغنيز والفاناديوم والنحاس والمعادن الأخرى. بالإضافة إلى ذلك من الممكن العثور عليها في المناطق التالية:
صناعة الطيران والفضاء
وبما أنه مقاوم لدرجات الحرارة المرتفعة ولا يتشوه، فإنه يستخدم في صناعة السفن والصواريخ والقذائف الصاروخية والقوارب ومدرعات السيارات. كما أنها تستخدم في معدات الهبوط والأنظمة الهيدروليكية وقنوات العادم.
الدواء
وفي هذا المجال، تتعلق تطبيقاته بزراعة الأسنان والأدوات الجراحية. نظرًا لأنه يتكامل مع العظام، فهو مثالي في إنتاج الأجزاء العظمية. ويمكن أيضًا صناعة البراغي والمسامير والكراسي المتحركة والعكازات.
الصناعة الكيميائية
يتم استخدامه في المعدات مثل الخزانات والمبادلات الحرارية. بسبب صلابته، يتم استخدامه في الحفر وفي تطبيقات الصلب والمعادن. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في اللحام بالموجات فوق الصوتية، الاخرق، اللحام الموجي، شاشات الدخان والنظارات قزحية الألوان.
المواد المضافة والأصباغ
ثاني أكسيد الكربون يستخدم لإعطاء اللون الأبيض للدهانات والبلاستيك ومعجون الأسنان. كما أنه يستخدم في الأسمنت والأحجار الكريمة والورق لإعطاء صلابة لقضبان الصيد وكمكون في واقي الشمس.
الجواهري
ونظرًا لمتانته وخصائصه الخاملة، يتم استخدامه كسبيكة مع الذهب لصنع المعدن المذكور. كما يتم استخدامه في أغلفة الساعات والمنحوتات والأثاث والأشياء الزخرفية. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لقدرته على اكتساب ألوان مختلفة، فمن الشائع استخدامه في ثقب الجسم.
الحياة اليومية
يتم استخدامه في العديد من المعدات الرياضية مثل نوادي الجولف ومضارب التنس وإطارات الدراجات ومقابض نادي اللاكروس. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه في إطارات النظارات، والمصابيح الكهربائية، وأدوات المطبخ، وصناعة حدوة الحصان، وحافظات الكمبيوتر المحمول. ونظرًا لمقاومته للتآكل، فإنه يستخدم في صناعة أعمدة النقل والمبادلات الحرارية في محطات تحلية المياه وسكاكين الغوص والخطافات وخيوط الصيد. في السراويل القصيرة، التيتانيوم وهو فلز انتقالي ينتمي إلى المجموعة الرابعة من الجدول الدوري ويتواجد في التربة والماء والصخور. يتنوع استخدامه بشكل كبير في الصناعة الكيميائية وفي الطب لأجهزة تقويم العظام والأشياء اليومية مثل السلع الرياضية.