مفهوم التيتانيوم

التيتانيوم: هو عنصر من العناصر الكيميائيّة، يُرمز له بالرمز”Ti”، عدده الذريّ يساوي”22″، يقع في الجدول الدوري ضمن عناصر المجموعة الرابعة والدورة الرابعة، ينتمي في تصنيفه إلى الفلزات الإنتقاليّة.

يمتاز التيتانيوم بقدرته على مقاومة التآكل والصدأ الذي ينتج من مياه أو هواء البحر، حيث يتشابه في مُعظم خصائصه ووظائفه مع عنصر البلاتين، إضافةً إلى كونه لايتأثر بالحموض أو القلويّات عالية التآكل.

تم اكتشاف التيتانيوم منذ القدم، حيث أنّه لم يتم اكتشاف إلا مركباً واحداً لهذا العنصر وهو مركب ثاني أكسيد التيتانيوم( وهو عبارة عن مسحوق يظهر باللون الأبيض، يحتوي على مجموعة من البلورات الدقيقة)، وقد يتم استخراج هذا العنصر إلى جانب مركباته عن طريق القيام بعملية التسخين بشرط توافر كميات من الكربون، حيث تُعتبر هذه الطريق من أصعب الطرق إضافةً إلى كونها مُكلفة نوعاً ما.

يُعتبر التيتانيوم من أكثر العناصر الكيميائيّة وفرةً في الطبيعة، حيث يُعتبر واحداً من أهم المعادن التي تدخل في تكوين القشرة الأرضية، كما أنّه يتوافر بكميّات كبيرة في الصخور البركانيّة إلى جانب وجوده في الرواسب الناتجة عن هذه الصخور، أمّا عن نسبة تواجده في التربة فقد تكون ضئيلة جداً لا تتجاوز”1.5%”.

هذا وقد يتم العثور على التيتانيوم في العديد من مناطق ودول العالم، حيث يتواجد في كل من أستراليا والصين والهند، إلى جانب توافره بكميّات مُتفاوتة في كل من كندا والموزامبيق والنرويج إضافةً إلى تواجده في كل من النمسا ونيوزيلندا.

من الصعب أن يتم العثور على التيتانيوم بشكلٍ نقيّ في الطبيعة، حيث أنّه يرتبط دائماً مع العديد من المعادن أو الفلزات كالإيلمنيت أو الروتايل؛ الأمر الذي يجعل عمليّة استخراجه والعثور عليه إلى جانب أنّها مُكلفة إقتصادياً صعبةً في أغلب الأحيان.

هذا وقد يُعتبر الإلمينيت الفلز الرئيسيّ الذي تم استخراج التيتانيوم منه بشكلٍ رئيسيّ؛ الأمر الذي يجعله من أهم الفلزات لهذا العنصر إلى جانب فلز الروتايل، حيث تنتشر هذه الفلزات بشكلٍ كبير في كل من الولايات المُتحدة الامريكية والهند وأستراليا.

يمتاز التيتانيوم بأنّه من العناصر التي تحتوي على مركبات رباعيّة التكافؤ ومن أهم هذه المركبات رباعي كلوريد التيتانيوم والذي يُعتبر الأساس في تجهيز وتحضير العديد من المركبات الاخرى، إضافةً إلى احتوائه على مجموعة من المركبات ثنائيّة وثلاثيّة التكافؤ والتي يتم استخدامها في صناعة أنواع عديدة من الخِزف ولكنَّ هذه المركبات تتأكسد بشكلٍ سريع عند تعرُّضها للهواء لفترات طويلة.

خصائص التيتانيوم

• يمتاز بقوته العاليّة على الرغم من أنّه من العناصر خفيفة الوزن.

• له قدرة عالية على مُقاومة الصدأ.

• يمتاز بلونه المعدني المُميز والذي يكون أبيض فضيّ.

• يحتوي على مجموعة من المركبات أشهرها ثاني أكسيد التيتانيوم.

• متوسط الكثافة حيث تتراوح قيمة كثافته مابين كثافة الألمنيوم وكثافة الفولاذ.

• يُعتبر التيتانيوم من الفلزات التي لها قدرة عالية على مُقاومة السّحب والطّرق.

• يمتاز ببريقه ولمعانه الواضح.

• يُعتبر من العناصر الصلبة التي لها قدرة عالية على مقاومة الكهرباء والحرارة.

• يمتاز بطراوته التي تُميُّزه عن باقي العناصر الأخرى.

• يتفاعل بسهولة مع الأكسجين.

• يحترق التيتانيوم قبل أن يصل إلى نقطة الذوبان.

• يمتاز بتكلفته العالية بالمقارنة مع العناصر الأخرى.

• يمتاز بقدرته على امتصاص الهيدروجين، إلى جانب تفاعله مع الهالوجينات.

نظائر التيتانيوم

يحتوي التيتانيوم كغيره من العناصر الكيميائيّة على مجموعة من النظائر، حيث يبلُّغ عدد النظائر المُستقرة خمسة نظائر أساسية وهي: نظير التيتانيوم”46، 47، 48، 49، 50″، ومن اكثر هذه النظائر شيوعاً واستخداماً هو النظير”48″.

أمّا عن النظائر المُشعّة فهناك مجموعة كبيرة من النظائر الخاصة بهذا العنصر ومن اهم هذه النظائر هو النظير” 44″ والذي يُعتبر أكثر النظائر المُشعة ثباتاً واستقراراً إلى جانب أن عمر النصف لهذا النظير كبير جداً، مع ضرورة العلم أنّ جميع النظائر لهذا العنصر تتفاوت في وزنها الذريّ.

استخدامات التيتانيوم

• يتم استخدامه بشكل كبير في صناعة أنواع مُتعددة من السبائك القوية؛ وذلك نظراً لصلابته العالية.

• تدخل العديد من مركبات التيتانيوم خاصةً مركب ثاني أكسيد التيتانيوم في صناعة الصبغات ذات اللون الأبيض، إلى جانب استخدامه في صناعة الألعاب النارية.

• يتم استخدام كميات كبيرة من هذا العنصر في صناعة العديد من الأدوات والمُعدات العسكريّة كالطائرات والمُحركات النفاثة.
• يتم خلط التيتانيوم مع عنصر الفولاذ؛ وذلك لخفض محتوى الكربون.

• يزداد الطلب عليه بشكل كبير في صناعة الورق والخشب والأسلاك.

• تدخل مركبات التيتانيوم في عمليات الطلاء إلى جانب استخدامها في صناعة البلاستيك ومعجون الأسنان.

• يتم استخدام التيتانيوم بشكل كبير في صناعة أنواع مُتعددة من الأحجار الكريمة إلى جانب استخدامه في صناعة الإسمنت والجرافيت.

• يدخل ثاني أكسيد التيتانيوم في واقيات الشمس؛ باعتباره مصدراً واقياً يحمي الجلد من تلقاء نفسه.

• يتم استخدامه في العديد من الأعمال الفنية كصناعة التماثيل، إضافةً إلى استخدامه في عمليّات الديكور.

• من الممكن أن يدخل في صناعة العديد من الأدوات والمُعدات الطبيّة.

• يدخل في صناعة السفن البحريّة والفضائيّة، إضافةً إلى استخدامه في صناعة الصواريخ والدبابات.

• يتم استخدامه في صناعة السيارات والدراجات الناريّة؛ وذلك نظراً لخفة وزنه وكثافته.

• يدخل التيتانيوم بشكل كبير في صناعة العمل النقديّة.