التعليموظائف و تعليم
كيف يصنف التيتانيوم
كيف يصنف التيتانيوم
يصنف عنصر التيتانيوم كفلز وفئة الفلزات الانتقالية، وهو عنصر كيميائي مهم يوجد في الطبيعة ويرمز له بالرمز Ti وعدده الذري 22، ويقع هذا العنصر في رأس المجموعة الرابعة ويتواجد في المستوى الفرعي d.
- يتم وصف التيتانيوم على أنه فلز لونه فضي ولامع، وبالإضافة إلى ذلك، فهو مقاوم جيد جدًا للتآكل، مما يجعله قادرًا على تحمل ظروف مختلفة، وبالرغم من ذلك، فهو متين وخفيف الوزن أيضًا.
- يحتوي هذا العنصر على عدد كبير من المركبات الكيميائية، وأشهر هذه المركبات ثاني أكسيد التيتانيوم، ويتواجد العديد من السبائك المخصصة لهذا العنصر.
- يتم استخراج التيتانيوم من مصادر مختلفة في الطبيعة، وذلك لأنه متوفر بكميات كبيرة جدًا، حيث يحتل المرتبة التاسعة في العناصر المتوفرة في الطبيعة بكميات كبيرة.
- يستخدم هذا العنصر في العديد من الصناعات المتنوعة، مثل صناعة الطائرات، ويستخدم أيضًا في المجال الطبي وفي مجال الفضاء وغيرها، ولذلك يُعد من ضمن العناصر الهامة الموجودة في الكون.
الخواص العامة للتيتانيوم
- اسم العنصر: التيتانيوم.
- رمز العنصر: Ti.
- عدد العنصر الذري: 22.
- تصنيف العنصر: فلز انتقالي.
- رقم المجموعة: 4.
- رقم الدورة: 4.
- المستوى الفرعي للعنصر: d.
- الكتلة الذرية للعنصر: 47.867 جرام لكل مول−1.
- التوزيع الإلكتروني: Ar]; 3d2 4s2].
- توزيع الإلكترونات في أغلفة التكافؤ: 2، 8، 10، 2.
- البنية البلورية للعنصر: بلوري سداسي.
الخواص الفيزيائية للتيتانيوم
- طور العنصر: صلب.
- كثافة العنصر في درجة الحرارة الطبيعية للغرفة: 4.506 جرام لكل سم−3.
- كثافة السائل عند نقطة الانصهار: 4.11 جرام لكل سم−3.
- نقطة انصهار العنصر: 1941 ك، 1668 °س، 3034 °ف.
- نقطة غليان العنصر: 3560 ك، 3287 °س، 5949 °ف.
- حرارة تبخر العنصر: 425 كيلوجول لكل مول−1.
- حرارة انصهار العنصر: 14.15 كيلوجول لكل مول−1.
- السعة الحرارية للعنصر: 25.060 جول·مول−1·كلفن−1 عند درجة حرارة 25 درجة مئوية.
مميزات التيتانيوم
يتميز عنصر التيتانيوم بعدة مميزات مختلفة، مما يجعله من العناصر ذات الأهمية الكبرى، ونظرا لهذه المميزات، يدخل العديد من الصناعات والاستخدامات المختلفة، وتتضمن هذه المميزات:
- يتميز التيتانيوم بقوته وصلابته، وهو عنصر قوي مقارنة بالعناصر الكيميائية الأخرى.
- يستطيع الصمود حتى في الظروف الصعبة.
- عنصر منخفض الكثافة.
- هو مقاوم ممتاز خاصة للتآكل.
- يستطيع البقاء في درجات حرارة عالية أو منخفضة.
- يُستخدم هذا العنصر في صناعة السفن والمركبات بسبب خفة وزنه.
- متوافر بنسب كبيرة في الطبيعة.
- نقطة الانصهار الخاصة به مرتفعة.
- عنصر غير سام وآمن تماما على الجسم ويتم استيعابه بسهولة من الجسم.
- يتمتع التيتانيوم بتوافق عالي مع جسم الإنسان بشكل حيوي.
- يستخدم في العديد من الاستخدامات في مختلف المجالات المتنوعة.
- يمكن إدخاله في العديد من السبائك المتنوعة، وذلك يزيد من معدل استخدامه في عدد كبير جدًا من الصناعات.
- يتميز بلون فضي لامع.
- يستطيع تشتيت الضوء.
- يُحافظ على جاذبية ورونق الكثير من الأشياء.
- يمتلك معامل قليلة المرونة، وهذا يزيد من معدل تميزه.
أضرار التيتانيوم
على الرغم من أن التيتانيوم عنصر هام وغير سام، إلا أنه يمكن أن يسبب العديد من الأضرار والمخاطر، سواء بالنسبة للصناعة أو الإنسان. وفيما يلي بعض الأضرار والمخاطر المرتبطة بالتيتانيوم:
- يمكن لجسم الإنسان أن يحصل على نسبة من المعدن التيتانيوم من خلال تناول مختلف أنواع الطعام، وفي حالة زيادة هذه النسبة في الجسم، فإنها يمكن أن تؤدي إلى مجموعة متنوعة من الأمراض.
- أحياناً يحترق التيتانيوم والمسحوق الخاص به عند تسخين الهواء المحيط به، ويمكن أن يتسبب ذلك في حدوث انفجارات، وللأسف لا يمكن إطفاء حرائق التيتانيوم بنفس الطريقة المستخدمة لإطفاء حرائق أخرى، لذلك يجب أن يتم التعامل معه بحذر شديد.
- يجب تجنب تعريض التيتانيوم للأكسجين السائل لأنه يمكن أن يشتعل عند التعامل معه.
- تؤثر أكاسيد التيتانيوم سلبًا على الصحة، وقد تسبب الإصابة بأنواع مختلفة من السرطان، وتؤثر على المعدة والأمعاء وغيرها، ولذلك ينصح بعدم استنشاقها.
استخدامات التيتانيوم
التيتانيوم يعد واحدا من العناصر الكيميائية الأكثر أهمية في الطبيعة، ويتم استخدامه في العديد من الاستخدامات اليومية المختلفة. كما يتم استخدامه في مجالات متنوعة مثل الصناعة والطب والهندسة والعسكرية وغيرها من المجالات. وهذا ما يميزه عن غيره من العناصر. وتتضمن استخدامات عنصر التيتانيوم الآتي:
سبائك التيتانيوم
- يتم من خلال التيتانيوم تصنيع العديد من السبائك المختلفة التي تدخل في الكثير من الصناعات مثل:
- سبائك التيتانيوم والألومنيوم.
- سبائك النحاس والتيتانيوم.
- سبائك التيتانيوم والحديد.
التيتانيوم والطلاء
- يُستخدم التيتانيوم في التغطية وفي الطلاء حيث أنه يدخل في صناعة أكسيد يُعرف باسم TiO2، وهو أكسيد لونه أبيض ومعتم أيضًا، كما أنه أكسيد خامل لذلك لا يبهت عند تواجده في أشعة الشمس إلى جانب تشتيته للضوء، بالإضافة إلى أنه يتمكن من تحمّل درجات الحرارة المرتفعة، ويتم استخدامه في:
- صناعة الطلاء.
- تصنيع المعاجين.
- صناعة الورق.
- يتم صنع الأشياء البلاستيكية باللون الأبيض.
- صناعة الواقيات الشمسية.
التيتانيوم والملاحة
- يتم استخدام التيتانيوم في مجال الملاحة حيث يُعرف عنه أنه مقاوم للتآكل، كما أنها لديه نسبة مقاومة مرتفعة، ويتمكن أيضًا من تحمل درجات الحرارة المرتفعة، لذلك يتم استخدامه في:
- صناعة الطائرات.
- تصنيع السفن الحربية.
- صناعة القذائف.
- تُدرّع المركبات المختلفة سواء كانت مركبات ملاحية أو عسكرية.
- صناعة المركبات الفضائية.
- تصنيع الأجزاء الحساسة بالمركبات.
- صناعة هياكل المركبات والطائرات.
- تصنيع الطائرات المدنية.
- تتم صناعة كلاً من المبادلات الحرارية وعواميد التدوير التي توجد في المحطات المخصصة لتحلية المياه.
- تصنيع الغواصات.
صناعات التيتانيوم
- يستخدم التيتانيوم كذلك في عدة صناعات مختلفة وفي عدة صناعات هندسية، ومنها:
- صناعة المنشآت الصناعية.
- تصنيع الخزانات.
- تتضمن صناعة المركبات المتنوعة مثل السيارات والدراجات النارية ومكوناتها.
- تصنيع بعض النصوب التذكارية.
- صناعة إطارات النظارات المختلفة.
- المشاركة في تصنيع بعض الهياكل سواء للهواتف أو الحواسيب المحمولة.
- صناعة عدد من الأدوات الرياضية.
- تصنيع الحاويات المتنوعة وخاصة تلك التي تستخدم لأغراض التخزين.
- صناعة الآلات.
- تصنيع السفن.
التيتانيوم والزينة
- يتم استخدام التيتانيوم في صناعة الحُلي والمجوهرات التي يستخدمها الكثير من النساء في الزينة، حيث يُمكن استخدامه بصورته النقية، ويُمكن استخدامه من خلال مزجه مع الذهب ليصبح سبيكة، ومن استخدامات الآتي:
- تصنيع الخواتم.
- المحافظة على رونق وجاذبية المجوهرات.
- صناعة ساعات اليد والهياكل الخاصة بها.
- تصنيع قطع الزينة.
- صناعة الأساور والقلادات.
التيتانيوم الطبي
- التيتانيوم من العناصر المعروف عنها أنها عناصر غير سامة حيث يتقبلها الجسم بشكل طبيعي ولا يقوم برفضها، وذلك لأنه يتوافق حيويًا مع الجسم، لهذا السبب يُتم استخدامه في العديد من الاستخدامات الطبية سواء بصورته النقية، أو من خلال وضعه في سبائك مختلفة، ومن تلك الاستخدامات:
- تصنيع أدوات الجراحة.
- تتضمن صناعة وزراعة المفاصل والعظام الصناعية.
- زراعة الأسنان وبدائلها.
- الدخول في عمليات التثبيت الداخلي.
