التعليموظائف و تعليم
كيف يصنف التيتانيوم
كيف يصنف التيتانيوم
يصنف عنصر التيتانيوم كفلز ويعتبر من الفلزات الانتقالية. إنه عنصر كيميائي مهم وموجود بشكل طبيعي، ويرمز له بالرمز Ti وعدده الذري هو 22. يوجد هذا العنصر في أعلى المجموعة الرابعة وفي المستوى الفرعي d.
- التيتانيوم هو فلز لونه فضي ولامع، وهو مقاوم جدا للتآكل، ويستطيع تحمل الظروف المختلفة، وهو متين وخفيف الوزن أيضا.
- وهناك العديد من المركبات الكيميائية لهذا العنصر، وأحد أشهر هذه المركبات هو ثاني أكسيد التيتانيوم على سبيل المثال، وهناك العديد من السبائك الخاصة بهذا العنصر.
- يتم استخراج التيتانيوم من مصادر مختلفة في الطبيعة بسبب وفرته الكبيرة، حيث يحتل المرتبة التاسعة في قائمة العناصر الطبيعية المتاحة بكميات كبيرة.
- يستخدم في العديد من الصناعات المتنوعة، مثل صناعة الطائرات، ويستخدم أيضا في المجال الطبي وفي مجال الفضاء وغيرها، لذا يعد هذا العنصر 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 س.
مميزات التيتانيوم
يتمتع العنصر التيتانيوم بعدة مميزات مختلفة، ولذلك يعتبر أحد العناصر ذات الأهمية الكبيرة، وبسبب هذه المميزات فإنه يستخدم بشكل واسع في العديد من الصناعات والاستخدامات المختلفة، وتتضمن مميزات التيتانيوم التالي:
- التيتانيوم مميز بقوته وصلابته، فهو عنصر قوي مقارنة بالعناصر الكيميائية الأخرى المختلفة.
- يستطيع الصمود حتى في الظروف الصعبة.
- عنصر منخفض الكثافة.
- هو مقاوم ممتاز خاصة للتآكل.
- يمكن أن يتحمل درجات حرارة عالية ومنخفضة.
- هو عنصر خفيف لذلك يستخدم في صناعة السفن والمركبات المتنوعة.
- متوافر بنسب كبيرة في الطبيعة.
- نقطة الانصهار الخاصة به مرتفعة.
- عنصر غير سام وآمن للغاية على الجسم ويتم استيعابه بسهولة من قبل الجسم.
- يتمتع التيتانيوم بتوافق كبير وحيوي مع جسم الإنسان.
- يستخدم في العديد من الاستخدامات في مختلف المجالات المتنوعة.
- يمكن إضافته إلى مجموعة متنوعة من السبائك، مما يزيد من استخدامه في العديد من الصناعات بشكل كبير جدا.
- يتميز بلون فضي لامع.
- يستطيع تشتيت الضوء.
- يحافظ على رونق وجاذبية العديد من الأشياء.
- يتميز بمعامل مرونة منخفض، مما يزيد من تميزه.
أضرار التيتانيوم
على الرغم من أهمية التيتانيوم كعنصر، وعلى الرغم من عدم سميته، إلا أنه يمكن أن يسبب العديد من الأضرار والمخاطر، سواء للصناعة أو للإنسان، وتشمل الأضرار والمخاطر التيتانيوم التالية:
- يمكن أن يحصل جسم الإنسان على نسبة من التيتانيوم من خلال تناول أنواع مختلفة من الطعام، وإذا زادت نسبته في الجسم يمكن أن تسبب عددا من الأمراض المختلفة.
- في بعض الأحيان، يشتعل التيتانيوم ومسحوقه عند تسخينه بالهواء المحيط، ويمكن أن يتسبب ذلك في حدوث انفجارات لهبية، وللأسف لا يمكن إطفاء حرائق التيتانيوم مثل حرائق أخرى، لذا يجب أن نكون حذرين جدا عند استخدامه.
- يجب تجنب تعرض التيتانيوم للأكسجين السائل، لأنه يمكن أن يشتعل عند التعامل معه.
- تؤثر أكاسيد التيتانيوم بشكل كبير على صحة الجسم، وممكن أن تسبب مختلف أنواع السرطان، كما تؤثر على المعدة والأمعاء وغيرها، لذا ينصح بعدم استنشاقها.
استخدامات التيتانيوم
التيتانيوم هو واحد من العناصر الكيميائية الهامة الموجودة في الطبيعة، ويستخدم هذا العنصر في العديد من الاستخدامات اليومية المختلفة. يتم استخدامه في مجالات متعددة مثل الصناعة والطب والهندسة والجيش وغيرها من المجالات الأخرى. وهذا ما يميزه عن غيره من العناصر. وتتضمن استخدامات التيتانيوم ما يلي:
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.
- إنتاج 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.
- تدريع المركبات المختلفة وتصنيعها سواء كانت مركبات بحرية أو عسكرية.
- صناعة المركبات الفضائية.
- تصنيع الأجزاء الحساسة بالمركبات.
- صناعة هياكل المركبات والطائرات.
- تصنيع الطائرات المدنية.
- تصنيع كل من التبادلات الحرارية وأعمدة التدوير الموجودة في محطات تحلية المياه.
- تصنيع الغواصات.
صناعات التيتانيوم
- يستخدم التيتانيوم كذلك في عدة صناعات مختلفة وفي عدة صناعات هندسية، ومنها:
- صناعة المنشآت الصناعية.
- تصنيع الخزانات.
- صناعة مختلف المركبات مثل السيارات والدراجات النارية، وأجزاؤهم أيضا.
- تصنيع بعض النصوب التذكارية.
- صناعة إطارات النظارات المختلفة.
- المشاركة في تصنيع بعض الهياكل سواء للهواتف أو للحواسيب المحمولة.
- صناعة عدد من الأدوات الرياضية.
- تصنيع الحاويات المتنوعة، خاصة 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.
- تصنيع وزراعة كل من المفاصل والعظام الاصطناعية.
- زراعة الأسنان وبدائلها.
- الدخول في عمليات التثبيت الداخلي.