التيتانيوم عنصر كيميائي في الجدول الدوري بالرمز Ti والرقم الذري 22. معدن انتقالي خفيف وقوي ولامع ومقاوم للتآكل (بما في ذلك ماء البحر والكلور) وله معدن أبيض فضي.
يستخدم التيتانيوم في سبائك قوية وخفيفة الوزن (خاصة مع الحديد والألمنيوم) ومركبها الأكثر شيوعًا هو ثاني أكسيد التيتانيوم ، والذي يستخدم في الأصباغ البيضاء. تشمل استخدامات هذه الأصباغ البيضاء سائل تصحيح أبيض للطباعة وأحبار بيضاء. كما أنها تستخدم في معجون الأسنان وعلامات الطريق البيضاء والألعاب النارية البيضاء.
الخصائص
بدني
التيتانيوم عنصر كيميائي في الجدول الدوري ، ورمزه هو Ti ورقمه الذري هو 22. وهو معدن انتقالي خفيف له العديد من الخصائص الفيزيائية: إنه لامع (له لمعان) وله كثافة منخفضة. يمكن سحبها والاستفادة منها وغالبًا ما تكون درجة انصهارها عالية إلى حد ما تزيد عن 1650 درجة مئوية أو 3000 درجة فهرنهايت. كما أنها صلبة ولها موصلية عالية للكهرباء والحرارة. هذا بشكل عام بسبب قلة الكثافة والنعومة مقارنة بالمعادن الأخرى. غالبًا ما تحدث خاصية الاتصال لأن كل ذرة تحتوي على إلكترونات غير مرتبطة جيدًا في مدارها الأخير (إلكترونات التكافؤ) ، وبالتالي يتشكل تكوين شبيه بالبحر حول الكاتيون الأساسي المعدني الذي يسبب خاصية الاتصال. تستخدم القوات المسلحة كمية هائلة من التيتانيوم في الطائرات والمحركات النفاثة لأنه قوي وخفيف. يتحمل درجات حرارة تصل إلى 427 درجة مئوية ، مما يجعله معدنًا مفيدًا في العديد من أنواع الآلات.
مواد كيميائية
معظم المعادن غير مستقرة كيميائيًا ، فهي تتفاعل مع الأكسجين الجوي لتكوين أكاسيد على مر السنين (صدأ الحديد على مر السنين ، يحترق البوتاسيوم في ثوانٍ ، تفقد الفضة بريقها على مدار أشهر) ، لكن التيتانيوم مقاوم للتآكل أو الصدأ الناجم عن مياه البحر أو بخار البحر ، تمامًا مثل هذا البلاتيني. وفي هذه الخاصية هو أفضل من الفولاذ المقاوم للصدأ. الأحماض عالية التآكل أو المياه القلوية لا تؤثر على التيتانيوم. إنه معدن مطيل وله نسبة قوة إلى وزن أعلى من الفولاذ. كل هذه الخصائص تجعله معدنًا مهمًا جدًا. يتفاعل التيتانيوم بسهولة مع الأكسجين عند 1200 درجة مئوية (2190 درجة فهرنهايت) في الهواء وعند 610 درجة مئوية (1130 درجة فهرنهايت) في الأكسجين النقي لتكوين ثاني أكسيد التيتانيوم. وبالتالي لا ينبغي أن يذوب هذا المعدن في الهواء لأنه يحترق قبل أن يصل إلى نقطة الانصهار. الذوبان ممكن فقط في جو خامل أو في فراغ. عند درجة حرارة 550 درجة مئوية (1022 درجة فهرنهايت) يتحد مع الكلور. كما أنه يتفاعل مع الهالوجينات الأخرى ويمتص الهيدروجين. التيتانيوم هو أحد العناصر القليلة التي تحترق في غاز النيتروجين النقي ، حيث يتفاعل عند 800 درجة مئوية (1470 درجة فهرنهايت) لتكوين نيتريد التيتانيوم ، مما يسبب التقصف.
أظهرت التجارب أن التيتانيوم يصبح مشعًا بشكل طبيعي بعد فقدان الإلكترون ، ويؤدي انبعاث البوزيترونات إلى انبعاث الإشعاع.
مركبات
يهيمن رقم الأكسدة +4 على كيمياء التيتانيوم ، لكن المركبات في حالة الأكسدة +3 شائعة أيضًا. نظرًا لوجود عدد أكسدة مرتفع ، فإن العديد من مركبات التيتانيوم لديها درجة عالية من الترابط التساهمي. يتم الحصول على الياقوت الأزرق والياقوت النجمي من شوائب ثاني أكسيد التيتانيوم. تيتانات هي مركبات مصنوعة من ثاني أكسيد التيتانيوم ، ولتيتانات الباريوم خصائص كهرضغطية ، مما يسمح باستخدامها كمحول للصوت والكهرباء. يتم إنتاج كلوريد التيتانيوم عن طريق تفاعل الكحول وثاني أكسيد التيتانيوم وتستخدم في مقاومة الأقمشة. ثاني أكسيد التيتانيوم TiCl4 ، يسمى أحيانًا “دغدغة” هو سائل أصفر يستخدم كمواد خام في إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم للدهانات. يستخدم على نطاق واسع في الكيمياء العضوية ، على سبيل المثال حمض لويس في المكثفات وكلوريد التيتانيوم (TiCl3) المستخدم كعامل اختزال.
يكتشف
لطالما ارتبط التيتانيوم بعناصر أخرى في الطبيعة. وهو العنصر الأكثر وفرة وهو من المعادن التاسعة والخمسين التي تتكون منها قشرة الأرض ونسبتها المئوية (0.63٪ بالوزن) وهو واحد من المعادن السابعة والخمسين الأكثر وفرة. يوجد في معظم الصخور النارية والرواسب المشتقة منها (وكذلك في الكائنات الحية والأجسام المائية الطبيعية). من بين 801 نوعًا من الصخور النارية التي تم تحليلها بواسطة هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية ، تبلغ نسبة التيتانيوم في التربة حوالي 0.5 إلى 1.5٪.
ينتشر على نطاق واسع ويحدث بشكل رئيسي في المعادن وكذلك في العديد من خامات الحديد. إنه ذو أهمية اقتصادية ويوجد التيتانيوم في غرب أستراليا وكندا والصين والهند وموزمبيق ونيوزيلندا والنرويج وأوكرانيا. يتم أيضًا استخراج كميات كبيرة من الروتيل في أمريكا الشمالية وجنوب إفريقيا ، مما يساهم في الإنتاج السنوي لـ 90.000 طن من المعدن و 4.3 مليون طن من ثاني أكسيد التيتانيوم. يقدر إجمالي احتياطيات التيتانيوم بأكثر من 600 مليون طن.
النظائر
في الطبيعة ، يتكون التيتانيوم من 5 نظائر مستقرة: 46Ti ، 47Ti ، 48Ti ، 49Ti و 50Ti ، مع 48Ti هو الأكثر وفرة (73.8٪ من التواجد الطبيعي). تم تمييز 11 نظيرًا ، حيث كان 44Ti هو الأكثر استقرارًا مع عمر نصف يبلغ 63 عامًا ، و 45Ti بعمر نصف يبلغ 184.8 دقيقة ، و 51Ti بعمر نصف يبلغ 5.76 دقيقة ، و 52Ti بعمر نصف يبلغ 1.7 دقيقة . جميع النظائر المشعة المتبقية لها فترات نصف عمر أقل من 33 ثانية ، ومعظمها لها نصف عمر أقل من نصف ثانية.
يتراوح الوزن الذري لنظائر التيتانيوم من 39.99 (40Ti) إلى 57.966 (58Ti). نظام التدافع الأساسي قبل النظير الأكثر وفرة وثباتًا 48Ti هو التقاط الإلكترون في النظام الأولي ، وبعد ذلك يتم إصدار إشعاع بيتا. منتجات الجريان السطحي الأولية قبل 48Ti هي العنصر 21 (سكانديوم) والمنتجات الأولية بعد العنصر 23 (الفاناديوم).
