ما هو التيتانيوم Ti وأين تكمن أهميته

1 إجابة واحدة
طبيبة
طب بشري, جامعة طرطوس

التيتانيوم Ti

التيتانيوم هوعنصر كيميائي رمزه (Ti)، وهو معدن رمادي إلى فضي اللون يوجد في المجموعة الرابعة من الجدول الدوري، ومن خواصه المميزة أنه معدن خفيف الوزن وشديد القوة ومقاوم للتآكل فهو بصلابة الفولاذ وبنصف وزنه، ويستخدم على شكل سبائك لقطع الغيار في الطائرات عالية السرعة، وقد تم اكتشاف مركب أوكسيد التيتانيوم من قبل العالم الإنكليزي وليام جريجورWilliam Gregor عام 1791، ثم تمت إعادة اكتشاف التيتانيوم بشكل حر وتسميته من قبل العالم الألماني مارتن هينريخ كلابوث Martin Heinrich Klaporth عام 1795، يتوزع التيتانيوم على نطاق واسع ويشكل 0,44% من القشرة الأرضية، وهو تاسع عنصر من حيث الوفرة وقد تم العثور عليه مدمجاً في جميع الصخور والرمال والطين وغيرها من أنواع التربة، كما أنه موجود في النباتات والحيوانات والمياه الطبيعية وفي أعماق البحار وفي النيازك والنجوم.

قام العالم ماثيو هنتر Matthew A Hunter بعزل هذا المعدن بشكله النقي عام 1910 عن طريق إرجاع رابع كلوريد التيتانيوم وباستخدام الصوديوم في إسطوانة فولاذية محكمة الإغلاق، كما تعد هذه العملية من العمليات الصعبة وذلك لأن التيتانيوم شديد النشاط الكيميائي ويتفاعل بسهولة مع الأوكسجين والنتروجين عند درجات حرارة مرتفعة، ولهذا السبب فقد تم ابتكار عملية خاصة عام 1950 حولت التيتانيوم من عنصر يوجد في المختبرات إلى معدن بنائي مهم تجارياً.

تدعى هذه العملية بعملية كرول kroll ويتم فيها معالجة أحد الخامات كالإلمينت (FeTiO3) أو الروتيل (TiO2) بحرارة عالية وباستخدام الكربون والكلور لإنتاج رابع كلوريد التيتانيوم TiCl4)) والذي يتم تقطيره جزئياً لإزالة الشوائب ومن ثم إرجاعه باستخدام المغنزيوم المنصهر وبوجود غاز الأرغون  عند درجة حرارة 800 درجة مئوية وبعدها ينتج التيتانيوم المعدني ككتلة إسفنجية تتم تنقيتها من المغنزيوم وكلوريد المغنزيوم عن طريق التطاير في درجة الحرارة 1000 درجة مئوية، يتم بعدها صبها في سبائك، تعتبر هذه العملية أقل كفاءة بـ 10 مرات من العملية المستخدمة في إنتاج الحديد وهذا ما يفسر سبب غلاء ثمن التيتانيوم.

 يعتبر التيتانيوم النقي قابل للسحب فتعادل كثافته نصف كثافة الحديد وأقل من ضعف كثافة الألمنيوم، ويمكن صقله إلى بريق عالٍ، ويعتبر ذو ناقلية كهربائية وحرارية منخفضة وله خواص مغناطيسية ضعيفة، ويستخدم التيتانيوم لصنع السبائك  ويخلط مع معظم المعادن وتتميز هذه السبائك بقوة شديدة أكثر من التيتانيوم لوحده وبمقامة عالية للتآكل في العديد من البيئات وذلك بسبب تشكل طبقة سطحية متأكسدة تشكل غلاف يحمي هذا المعدن، فلا يحدث تآكل للتيتانيوم حتى في حال تعرضه لمياه البحر لأكثر من ثلاث سنوات.

يجمع التيتانيوم بين خواص القوة العالية والكثافة المنخفضة (فهو خفيف بالمقارنة مع غيره من المعادن الأخرى ذات الخواص الميكانيكية والحرارية المماثلة)، تجعل كل هذه الخواص معدن التيتانيوم مفيداً في صناعة العديد من أجزاء الطائرات والمركبات الفضائية والصواريخ والسفن ويستخدم كمزيل للأكسدة في الفولاذ وفي النحاس لزيادة صلابته،  كما يستخدم طبياً في صناعة الأجهزة التعويضية  كاستعمال زرعات التيتانيوم لتعويض أو تثبيت العظم المكسور لأنها لا تتفاعل مع الأنسجية اللحمية والعظام  وتستخدم زرعات التيتانيوم الصغيرة بشكل كبير لتحسين السمع في بعض حالات الصمم، إذ تغرس براغي التيتانيوم ضمن الجمجمة خلف الأذن وتربط بوحدة معالجة صوتية خارجية.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما هو التيتانيوم Ti وأين تكمن أهميته"؟