التيتانيوم (Titanium Metal) واستخدام القوات المسلحة له

Nehad

معدن التيتانيوم (Titanium Metal) سمي على اسم آلهة الأساطير اليونانية (تيتان) وأكثر ما يميز هذا العنصر خفة وزنه وصلابته؛ حيث تتشابه صلابة التيتانيوم مع صلابة الفولاذ وذلك حسب مختبر لوس آلاموس الوطني ويعادل 45% فقط من وزن الفولاذ، والتيتانيوم صلابته ضعف صلابة الألمنيوم وهو أثقل من الألمونيوم بنسبة 60%.

معدن التيتانيوم (Titanium Metal)

ما هو التيتانيوم

التيتانيوم عنصر كيميائي من المعادن الانتقالي يظهر بلون فضي لامع، ولقد تم اكتشاف التيتانيوم لأول مرة في كورنوال (بريطانيا العظمى) من خلال ( القس وليام جريجور) في عام 1791 م، ولقد قام بتحليلها واستنتج أنها مكونة من أكاسيد الحديد ومعدن غير معروف وقام بإبلاغ الجمعية الجيولوجية الملكية في كورنوال بذلك.

وفي عام 1795 قام العالم الألماني (مارتن هاينريش كلابروث) من برلين بالتحقيق في خام أحمر معروف باسم أكسيد عنصر غير متعارف عليه سابقًا والتي أطلق عليها اسم (التيتانيوم)، وعندما تم اخباره باكتشاف جريجور قام بالتحقيق في ميناكانيت وأكد أنه يحتوي أيضًا على التيتانيوم، ومارت هو من أطلق عليه اسم تيتانيوم أي (ابن الأرض).

ومن خلال ماثيو ألف صياد في رينسيلار معهد البوليتكنيك قد أعد أول مرة في عام (1910)، وذلك من خلال تسخين (TiCl₄) مع الصوديوم على 800-700 درجة مئوية في عملية هنتر، وتم انتاج التيتانيوم تجاريًا للمرة الأولى في عام 1948م، وإلى الآن مازال انتاج التيتانيوم ضئيل نسبيًا نظرًا لما يتطلبه من إجراءات صعبة ومعقدة، بالإضافة إلى تكلفة الحصول على التيتانيوم وفصله من الخام الذي يوجد به، وإلى الآن مازالت الدراسات والأبحاث مستمرة لزيادة انتاج المعدن وتقليل التكلفة.

خصائص التيتانيوم (Properties of Titanium)

العدد الذري أي عدد البروتونات في النواة: 22
الرمز الذري للعنصر في الجدول الدوري للعناصر: Ti
الوزن الذري أو (متوسط كتلة الذرة): 47.867
الكثافة: 4.5 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
الحالة في درجة حرارة الغرفة: صلبة.
نقطة الانصهار: 3034.4 درجة فهرنهايت (3287 درجة مئوية).
نقطة الغليان: 5948.6 فهرنهايت (3287 درجة مئوية).
عدد النظائر: 18 منها 5 مستقرة.
النظائر الأكثر شيوعًا: (Titanium -47, Titanium -47, Titanium -48, Titanium -49, Titanium -50).

التيتانيوم عنصر خفيف الوزن ويتميز بالقوة والصلابة، كما أنه مقاوم للتآكل وعندما يتعرض التيتانيوم إلى الأكسجين في البداية يكون طبقة رقيقة من الأكسيد والتي تعمل كعامل حماية لباقي المعدن من التعرض للتآكل، ومعدن التيتانيوم لا يوجد بشكل طبيعي ولكنه يوجد مع معادن أخرى ومن خلالها يتم الحصول على التيتانيوم.

نقطة انصهار التيتانيوم عالية نسبيًا حيث تصل لدرجة أكثر من 3000 درجة فهرنهايت أو 1650 درجة مئوية، مما يجعله معدن مقاوم للصهر، والمعدن منخفض التوصيل للحرارة وللكهرباء مقارنة مع المعادن الأخرى، وتتميز درجات التيتانيوم النقية تجاريًا (بدرجة نقاوة نسبتها 99.2%) بمقاومة شد قصوى تبلغ 434 ميجا باسكال.

التيتانيوم في البيئة

التيتانيوم في المرتبة التاسعة بين العناصر الأكتر وفرة في القشرة الأرضية (0.63%)، ويوجد التيتانيوم في أغلب الصخور النارية والرواسب المشتقة منها، ومن أهم معادن التيتانيوم (البروكيت، الروتيل، الإلمنيت، البروكيت، والتيتانيت).

خام التعدين الرئيسي (إلمنيت) يوجد على شكل رواسب ضخمة من الرمال في غرب أستراليا، وفي النرويج وأوكرانيا وكندا، والرواسب الكبيرة من الروتيل في جنوب إفريقيا وأمريكا الشمالية تساهم بشكل كبير في الإنتاج العالمي بالتيتانيوم.

الإنتاج العالمي من المعدن يبلغ (90.000) طن سنويًا، أما إنتاج ثاني أكسيد التيتانيوم فيبلغ 4.3 مليون طن سنويًا، وكل من (الروتيل النقي والبروكيت) هما المصدر التجاري الرئيسي للتيتانيوم.

معدن التيتانيوم (Titanium Metal)

استخدامات التيتانيوم (Uses of Titanium)

أولاً استخدامات التيتانيوم في الصناعة

يستخدم معدن التيتانيوم (Titanium metal) في الصلب كعنصر صناعة السبائك (سبائك الحديد والتيتانيوم) حيث من خلاله يتم تفادي التعرض للأكسدة مع المؤثرات الخارجية.
يخلط التيتانيوم مع الفولاذ لمقاومة الصدأ ولخفض محتوى الكربون.
يطلب بكثرة في صناعة المنتجات حيث يدخل في الكثير من الصناعات مثل الورق والأسلاك والخشب والمطروقات.
يستخدم مسحوق التيتانيوم في الألعاب النارية.
يستخدم في شكل أكسيد كبديل للرصاص الأبيض في الدهانات.
ومركب الباريوم والتيتانيوم يستخدم كبديل للبلورات في أجهزة التسجيل والرادار وأجهزة التلفاز والميكروفونات.
بلورات أكسيد التيتانيوم تستخدم في صناعة الجواهر حيث أن التيتانيوم أكثر بريقًا من الماس.
والقوات المسلحة تستخدم كميات كبيرة من التيتانيوم في صناعة المحركات النفاثة والطائرات.
يستخدم في صناعة النقل بكميات كبيرة كالسيارات وقطارات السكك الحديدية والحافلات.

ثانيًا استخدامات التيتانيوم الطبي

يستخدم معدن التيتانيوم (Titanium metal) في القطاع الطبي حيث يدخل في صناعة الأدوات الجراحية وبعض المعدات الطبية، ويرتبط معدن التيتانيوم بشكل كبير مع العظام لذا فنجد التيتانيوم يتم استخدامه في استبدال المفاصل وزراعة الأسنان.

الآثار الصحية لمعدن التيتانيوم (Titanium metal)

التيتانيوم عنصر غير سام ويمكن لجسم الإنسان تحمل جرعات كبيرة من التيتانيوم، ولكن التعرض لمسحوق التيتانيوم بإفراط واستنشاق الغبار قد يؤدي ذلك إلى صعوبة في التنفس والسعال وألم في الصدر وضيق، وملامسة مسحوق التيتانيوم للجلد أو العين قد يؤدي إلى حدوث تهيج.

المصادر