ไทเทเนียม: ประวัติโครงสร้างคุณสมบัติปฏิกิริยาการใช้งาน - เคมี - 2026

ไทเทเนียมเป็นโลหะการเปลี่ยนแปลงซึ่งเป็นตัวแทนจากสัญลักษณ์ทางเคมี Ti เป็นโลหะชนิดที่สองที่ปรากฏจากบล็อก d ของตารางธาตุรองจากสแกนเดียม เลขอะตอมของมันคือ 22 และเกิดขึ้นในธรรมชาติโดยมีไอโซโทปและไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีจำนวนมากซึ่ง⁴⁸ Ti เป็นจำนวนมากที่สุดในบรรดาไอโซโทป

สีของมันคือสีเทาเงินและชิ้นส่วนของมันถูกปกคลุมด้วยชั้นป้องกันของออกไซด์ซึ่งทำให้ไททาเนียมเป็นโลหะที่ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี ถ้าชั้นนี้เป็นสีเหลืองแสดงว่าเป็นไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN) ซึ่งเป็นสารประกอบที่เกิดขึ้นเมื่อโลหะนี้เผาไหม้ต่อหน้าไนโตรเจนซึ่งเป็นคุณสมบัติเฉพาะและโดดเด่น

แหวนไทเทเนียม ที่มา: pxhere.

นอกจากที่กล่าวไปแล้วยังมีความทนทานต่อแรงกระแทกทางกลสูงแม้ว่าจะเบากว่าเหล็กก็ตาม นั่นคือเหตุผลที่เรียกได้ว่าเป็นโลหะที่แข็งแกร่งที่สุดและชื่อของมันก็มีความหมายเหมือนกันกับความแข็งแกร่ง นอกจากนี้ยังมีความแข็งแรงและความเบาสองลักษณะที่ทำให้เป็นวัสดุที่ต้องการสำหรับการผลิตเครื่องบิน

ในทำนองเดียวกันไททาเนียมเป็นโลหะที่เข้ากันได้ทางชีวภาพที่น่าสัมผัสซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงใช้ในเครื่องประดับเพื่อทำแหวน และใน biomedicine เช่นศัลยกรรมกระดูกและฟันที่สามารถรวมเข้ากับเนื้อเยื่อกระดูก

อย่างไรก็ตามการใช้งานที่รู้จักกันดีที่สุดอยู่ใน TiO ₂เป็นเม็ดสีสารเติมแต่งการเคลือบและตัวเร่งปฏิกิริยา

เป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดอันดับที่ 9 ในโลกและอันดับที่ 7 ในโลหะ อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากความยากลำบากที่ต้องเอาชนะเพื่อสกัดมันออกจากแร่ธาตุซึ่ง ได้แก่ รูไทล์, อะนาเทส, อิลเมไนต์และเพอรอฟสไคต์ ในบรรดาวิธีการผลิตทั้งหมด Kroll Process เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก

ประวัติศาสตร์

การค้นพบ

ไทเทเนียมเป็นครั้งแรกที่ระบุในแร่อิลเมไนต์ในหุบเขามานาแคน (สหราชอาณาจักร) โดยบาทหลวงและนักแร่มือสมัครเล่นวิลเลียมเกรเกอร์ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2334 เขาสามารถระบุได้ว่ามีแร่เหล็กออกไซด์เนื่องจากทรายเคลื่อนผ่าน อิทธิพลของแม่เหล็ก แต่เขารายงานด้วยว่ามีออกไซด์ของโลหะที่ไม่รู้จักอีกชนิดหนึ่งซึ่งเขาเรียกว่า "manacanite"

น่าเสียดายที่แม้ว่าเขาจะหันไปหา Royal Geological Society of Cornwall และร้านค้าอื่น ๆ แต่การมีส่วนร่วมของเขาก็ไม่ได้ทำให้เกิดความปั่นป่วนเพราะไม่ได้เป็นคนที่มีวิทยาศาสตร์เป็นที่ยอมรับ

สี่ปีต่อมาในปี 1795 Martin Heinrich Klaproth นักเคมีชาวเยอรมันรู้จักโลหะชนิดเดียวกันโดยอิสระ แต่เป็นแร่ rutile ที่ Boinik ปัจจุบันคือประเทศสโลวาเกีย

บางคนอ้างว่าเขาตั้งชื่อโลหะชนิดใหม่นี้ว่า 'ไททาเนียม' ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากความเหนียวคล้ายกับไททันส์ คนอื่น ๆ อ้างว่าเป็นเพราะความเป็นกลางของตัวละครในตำนาน ดังนั้นไททาเนียมจึงเกิดเป็นองค์ประกอบทางเคมีและ Klaproth สามารถสรุปได้ในภายหลังว่าเป็น manacanite เดียวกับแร่ ilmenite

การแยกตัว

ตั้งแต่นั้นมาความพยายามที่จะแยกมันออกจากแร่ธาตุดังกล่าว แต่ส่วนใหญ่ไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากไทเทเนียมถูกปนเปื้อนด้วยออกซิเจนหรือไนโตรเจนหรือกลายเป็นคาร์ไบด์ที่ไม่สามารถลดได้ Lars Nilson และ Otto Pettersson ใช้เวลาเกือบศตวรรษ (1887) ในการเตรียมตัวอย่างที่บริสุทธิ์ 95%

จากนั้นในปีพ. ศ. 2439 Henry Moissan สามารถหาตัวอย่างที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 98% ได้ด้วยการลดโซเดียมโลหะ อย่างไรก็ตามไททาเนียมที่ไม่บริสุทธิ์เหล่านี้เปราะจากการกระทำของอะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนดังนั้นจึงจำเป็นต้องออกแบบกระบวนการเพื่อป้องกันไม่ให้ส่วนผสมของปฏิกิริยา

และด้วยวิธีการนี้ทำให้เกิดกระบวนการฮันเตอร์ในปีพ. ศ. 2453 ซึ่งคิดค้นโดย Matthew A. Hunter ร่วมกับ General Electric ที่ Rensselaer Polytechnic Institute

อีกยี่สิบปีต่อมาในลักเซมเบิร์ก William J.Kroll ได้คิดค้นวิธีอื่นโดยใช้แคลเซียมและแมกนีเซียม ปัจจุบันกระบวนการ Kroll ยังคงเป็นหนึ่งในวิธีการชั้นนำในการผลิตไทเทเนียมโลหะในเครื่องชั่งเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม

จากจุดนี้ประวัติของไทเทเนียมเป็นไปตามแนวทางของโลหะผสมในการใช้งานสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการทหาร

โครงสร้างและการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์

ไททาเนียมบริสุทธิ์สามารถตกผลึกโดยมีโครงสร้างสองแบบคือรูปหกเหลี่ยมขนาดกะทัดรัด (hcp) ที่เรียกว่าเฟสαและลูกบาศก์ที่มีร่างกายเป็นศูนย์กลาง (bcc) เรียกว่าเฟส. ดังนั้นจึงเป็นโลหะไดมอร์ฟิคที่สามารถผ่านการเปลี่ยนแบบ allotropic (หรือเฟส) ระหว่างโครงสร้าง hcp และ bcc

เฟสαเสถียรที่สุดที่อุณหภูมิและความดันโดยรอบโดยอะตอม Ti ล้อมรอบด้วยเพื่อนบ้านสิบสองตัว เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นถึง 882 ° C ผลึกหกเหลี่ยมจะกลายเป็นลูกบาศก์มีความหนาแน่นน้อยซึ่งสอดคล้องกับการสั่นสะเทือนของอะตอมที่สูงขึ้นซึ่งเกิดจากความร้อน

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเฟสαจะต่อต้านความต้านทานความร้อนที่มากขึ้น นั่นคือความร้อนจำเพาะของมันก็เพิ่มขึ้นเช่นกันดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ความร้อนมากขึ้นเรื่อย ๆ ถึง 882 ° C

ถ้าแทนที่จะเพิ่มอุณหภูมิความดันจะเป็นอย่างไร? จากนั้นคุณจะได้รับผลึก bcc ที่บิดเบี้ยว

ลิงค์

ในผลึกโลหะเหล่านี้เวเลนซ์อิเล็กตรอนของวงโคจร 3 มิติและ 4s จะเข้าไปแทรกแซงพันธะที่เชื่อมต่อกับอะตอม Ti ตามการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์:

3 มิติ² 4 วินาที²

มีอิเล็กตรอนเพียงสี่ตัวที่จะแบ่งปันกับเพื่อนบ้านทำให้แถบ 3 มิติว่างเปล่าเกือบทั้งหมดดังนั้นไททาเนียมจึงไม่ได้เป็นตัวนำไฟฟ้าหรือความร้อนที่ดีเท่ากับโลหะอื่น ๆ

โลหะผสม

สิ่งที่สำคัญยิ่งไปกว่าที่ได้กล่าวไว้เกี่ยวกับโครงสร้างผลึกของไททาเนียมคือทั้งสองเฟสαและβสามารถสร้างโลหะผสมของตัวเองได้ สิ่งเหล่านี้อาจประกอบด้วยโลหะผสมαหรือβบริสุทธิ์หรือส่วนผสมของทั้งสองในสัดส่วนที่ต่างกัน (α + β)

ในทำนองเดียวกันขนาดของเม็ดผลึกตามลำดับมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติสุดท้ายของโลหะผสมไททาเนียมดังกล่าวตลอดจนองค์ประกอบของมวลและความสัมพันธ์ของสารเติมแต่งที่เพิ่มเข้ามา (โลหะหรืออะตอมอื่น ๆ ของ N, O, C หรือ H)

สารเติมแต่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อโลหะผสมไททาเนียมเนื่องจากสามารถทำให้บางขั้นตอนเฉพาะทั้งสองเสถียรได้ ตัวอย่างเช่น Al, O, Ga, Zr, Sn และ N เป็นสารเติมแต่งที่ทำให้เฟสαคงที่ (ผลึก hcp ที่หนาแน่นขึ้น); และ Mo, V, W, Cu, Mn, H, Fe และอื่น ๆ เป็นสารเติมแต่งที่ทำให้เฟสβเสถียร (ผลึก bcc ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า)

การศึกษาโลหะผสมไททาเนียมทั้งหมดเหล่านี้โครงสร้างองค์ประกอบคุณสมบัติและการใช้งานเป็นเรื่องของงานโลหะวิทยาที่อาศัยการตกผลึก

เลขออกซิเดชัน

ตามโครงร่างของอิเล็กตรอนไทเทเนียมจำเป็นต้องมีอิเล็กตรอนแปดตัวเพื่อเติมเต็มวงโคจร 3 มิติให้สมบูรณ์ สิ่งนี้ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในสารประกอบใด ๆ และโดยส่วนใหญ่แล้วมันจะได้รับอิเล็กตรอนมากถึงสองตัว นั่นคือสามารถรับเลขออกซิเดชันเป็นลบ: -2 (3d ⁴ ) และ -1 (3d ³ )

สาเหตุเนื่องมาจากอิเล็กโทรเนกาติวิตีของไทเทเนียมและนอกจากนี้ยังเป็นโลหะดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะมีเลขออกซิเดชันเป็นบวกมากกว่า เช่น +1 (3d ² 4s ¹ ), +2 (3d ² 4s ⁰ ), +3 (3d ¹ 4s ⁰ ) และ +4 (3d ⁰ 4s ⁰ )

สังเกตว่าอิเล็กตรอนของวงโคจร 3 มิติและ 4s จะออกไปอย่างไรเนื่องจากมีการสันนิษฐานว่ามีไอออนบวก Ti ⁺ , Ti ²⁺และอื่น ๆ

เลขออกซิเดชัน +4 (Ti ⁴⁺ ) เป็นตัวแทนมากที่สุดเนื่องจากสอดคล้องกับไทเทเนียมในออกไซด์: TiO ₂ (Ti ⁴⁺ O ₂ ^2- )

คุณสมบัติ

ลักษณะทางกายภาพ

โลหะเงินอมเทา

มวลโมลาร์

47.867 ก. / โมล.

จุดหลอมเหลว

1668 องศาเซลเซียส จุดหลอมเหลวที่ค่อนข้างสูงนี้ทำให้เป็นโลหะทนไฟ

จุดเดือด

3287 องศาเซลเซียส

อุณหภูมิการสลายตัวอัตโนมัติ

1200 ° C สำหรับโลหะบริสุทธิ์และ 250 ° C สำหรับผงที่แบ่งละเอียด

ความเหนียว

ไทเทเนียมเป็นโลหะเหนียวถ้าขาดออกซิเจน

ความหนาแน่น

4.506 ก. / มล. และที่จุดหลอมเหลว 4.11 g / mL

ความร้อนของฟิวชั่น

14.15 กิโลจูล / โมล

ความร้อนของการกลายเป็นไอ

425 กิโลจูล / โมล

ความจุความร้อนกราม

25060 J / mol · K.

อิเล็ก

1.54 ในระดับ Pauling

พลังงานไอออไนเซชัน

แรก: 658.8 kJ / mol

วินาที: 1309.8 kJ / mol

ที่สาม: 2652.5 kJ / mol

ความแข็ง Mohs

6.0.

ศัพท์เฉพาะ

ของเลขออกซิเดชัน +2, +3 และ +4 เป็นค่าที่พบบ่อยที่สุดตามที่อ้างถึงในระบบการตั้งชื่อแบบดั้งเดิมเมื่อตั้งชื่อสารประกอบไทเทเนียม มิฉะนั้นกฎของหุ้นและระบบการตั้งชื่อยังคงเหมือนเดิม

ตัวอย่างเช่นพิจารณา TiO ₂และ TiCl ₄ซึ่งเป็นสารประกอบไทเทเนียมที่รู้จักกันดีสองชนิด

มีการกล่าวไปแล้วว่าใน TiO ₂เลขออกซิเดชันของไททาเนียมคือ +4 ดังนั้นชื่อที่ใหญ่ที่สุด (หรือบวก) จะต้องลงท้ายด้วยคำต่อท้าย -ico ดังนั้นชื่อของมันคือไททานิกออกไซด์ตามระบบการตั้งชื่อดั้งเดิม ไทเทเนียม (IV) ออกไซด์ตามระบบการตั้งชื่อหุ้น และไททาเนียมไดออกไซด์ตามระบบการตั้งชื่อ

และสำหรับ TiCl ₄เราจะดำเนินการโดยตรงมากขึ้น:

ศัพท์: ชื่อ

- แบบดั้งเดิม: ไททานิกคลอไรด์

- สต็อก: ไทเทเนียม (IV) คลอไรด์

- ระบบ: ไทเทเนียมเตตระคลอไรด์

ในภาษาอังกฤษมักเรียกสารประกอบนี้ว่า 'Tickle'

สารประกอบไททาเนียมแต่ละตัวสามารถมีชื่อที่เหมาะสมนอกกฎการตั้งชื่อได้และจะขึ้นอยู่กับศัพท์แสงทางเทคนิคของสาขาที่เป็นปัญหา

หาและผลิตได้ที่ไหน

แร่ไททานิเฟอรัส

Rutile quartz หนึ่งในแร่ธาตุที่มีไทเทเนียมสูงที่สุด ที่มา: Didier Descouens

ไทเทเนียมแม้ว่าจะเป็นโลหะที่มีปริมาณมากที่สุดเป็นอันดับ 7 ของโลกและเป็นอันดับที่เก้าในเปลือกโลก แต่ไม่พบในธรรมชาติในฐานะโลหะบริสุทธิ์ แต่เมื่อรวมกับองค์ประกอบอื่น ๆ ในแร่ออกไซด์ รู้จักกันดีในชื่อแร่ไททานิเฟอรัส

ดังนั้นเพื่อให้ได้มาจึงจำเป็นต้องใช้แร่ธาตุเหล่านี้เป็นวัตถุดิบ บางส่วน ได้แก่ :

-Titanite หรือ sphene (CaTiSiO ₅ ) ที่มีสิ่งสกปรกจากเหล็กและอลูมิเนียมที่ทำให้ผลึกเป็นสีเขียว

-Brookite ( Orthorhombic TiO ₂ )

- รูไทล์ซึ่งเป็นโพลีมอร์ฟที่เสถียรที่สุดของ TiO ₂ตามด้วยแร่อะนาเทสและบรูไคต์

-Ilmenite (เฟติโอ₃ )

-Perovskite (CaTiO ₃ )

-Leucoxene (ส่วนผสมที่แตกต่างกันของ anatase, rutile และ perovskite)

โปรดทราบว่ามีแร่ธาตุไททานิเฟอรัสหลายชนิดที่กล่าวถึงแม้ว่าจะมีอื่น ๆ อย่างไรก็ตามไม่ใช่ทุกตัวที่มีปริมาณมากพอ ๆ กันและในทำนองเดียวกันอาจมีสิ่งสกปรกที่ยากต่อการกำจัดและทำให้คุณสมบัติของไทเทเนียมโลหะขั้นสุดท้ายตกอยู่ในความเสี่ยง

นั่นคือเหตุผลว่าทำไม sphene และ perovskite จึงมักใช้ในการผลิตไททาเนียมเนื่องจากปริมาณแคลเซียมและซิลิกอนนั้นยากที่จะเอาออกจากส่วนผสมของปฏิกิริยา

ทั้งหมดแร่ธาตุเหล่านี้รูไทล์และ ilmenite มีที่ใช้มากที่สุดในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมเนื่องจากเนื้อหาสูงของพวกเขา TiO ₂ ; นั่นคือพวกมันอุดมไปด้วยไทเทเนียม

กระบวนการ Kroll

การเลือกแร่ธาตุใด ๆ เป็นวัตถุดิบต้องลดTiO ₂ในนั้น ในการทำเช่นนี้แร่ธาตุพร้อมกับถ่านหินจะถูกทำให้ร้อนแดงในเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดที่อุณหภูมิ 1,000 ° C ที่นั่น TiO ₂ทำปฏิกิริยากับก๊าซคลอรีนตามสมการทางเคมีต่อไปนี้:

TiO ₂ (s) + C (s) + 2Cl ₂ (g) => TiCl ₄ (l) + CO ₂ (g)

TiCl ₄เป็นของเหลวไม่มีสีที่ไม่บริสุทธิ์เนื่องจากในอุณหภูมินั้นจะละลายพร้อมกับคลอไรด์โลหะอื่น ๆ (เหล็กวาเนเดียมแมกนีเซียมเซอร์โคเนียมและซิลิกอน) เกิดจากสิ่งสกปรกที่มีอยู่ในแร่ธาตุ ดังนั้น TiCl ₄จึงถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการกลั่นแบบเศษส่วนและการตกตะกอน

เมื่อทำให้บริสุทธิ์แล้ว TiCl ₄ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่ลดได้ง่ายกว่าจะถูกเทลงในภาชนะสแตนเลสซึ่งใช้สูญญากาศเพื่อกำจัดออกซิเจนและไนโตรเจนและเติมอาร์กอนเพื่อให้แน่ใจว่ามีบรรยากาศเฉื่อยที่ไม่ส่งผลกระทบต่อไทเทเนียม ผลิต. แมกนีเซียมถูกเพิ่มเข้าไปในกระบวนการซึ่งทำปฏิกิริยาที่ 800 ° C ตามสมการทางเคมีต่อไปนี้:

TiCl ₄ (l) + 2Mg (l) => Ti (s) + 2MgCl ₂ (ล.)

ไททาเนียมตกตะกอนเป็นของแข็งที่มีรูพรุนซึ่งต้องผ่านการบำบัดเพื่อทำให้บริสุทธิ์และให้รูปแบบของแข็งที่ดีขึ้นหรือใช้สำหรับการผลิตแร่ไททาเนียมโดยตรง

ปฏิกิริยา

กับอากาศ

ไทเทเนียมมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนสูงเนื่องจากชั้นของ TiO ₂ที่ช่วยปกป้องภายในของโลหะจากการเกิดออกซิเดชัน อย่างไรก็ตามเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 400 ° C โลหะบาง ๆ จะเริ่มเผาไหม้อย่างสมบูรณ์เพื่อสร้างส่วนผสมของ TiO ₂และ TiN:

Ti (s) + O ₂ (g) => TiO ₂ (s)

2Ti (s) + N ₂ (g) => TiN (s)

ก๊าซทั้งสอง O ₂และ N ₂มีเหตุผลในอากาศ ปฏิกิริยาทั้งสองนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อไทเทเนียมถูกทำให้ร้อนจนแดง และหากพบว่าเป็นผงที่แบ่งละเอียดปฏิกิริยาจะยิ่งรุนแรงมากขึ้นทำให้ไทเทเนียมในสถานะของแข็งนี้ติดไฟได้ง่าย

ด้วยกรดและเบส

ชั้นของ TiO ₂ -TiN นี้ไม่เพียง แต่ปกป้องไททาเนียมจากการสึกกร่อนเท่านั้น แต่ยังป้องกันจากการถูกกรดและเบสโจมตีด้วยดังนั้นจึงไม่ใช่โลหะที่จะละลายได้ง่าย

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้จำเป็นต้องใช้กรดที่มีความเข้มข้นสูงและต้มให้เดือดเพื่อให้ได้สารละลายสีม่วงซึ่งเป็นผลมาจากสารประกอบเชิงซ้อนของไททาเนียม ตัวอย่างเช่น3

อย่างไรก็ตามมีกรดที่สามารถละลายได้โดยไม่มีภาวะแทรกซ้อนมากมาย: กรดไฮโดรฟลูออริก:

2Ti (s) + 12HF (aq) 2 ^3- (aq) + 3H ₂ (g) + 6H ⁺ (aq)

ด้วยฮาโลเจน

ไททาเนียมสามารถทำปฏิกิริยาโดยตรงกับฮาโลเจนเพื่อสร้างเฮไลด์ตามลำดับ ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาของคุณต่อไอโอดีนมีดังนี้:

Ti (s) + 2I ₂ (s) => TiI ₄ (s)

เช่นเดียวกับฟลูออรีนคลอรีนและโบรมีนที่เกิดเปลวไฟรุนแรง

ด้วยสารออกซิแดนท์ที่แข็งแกร่ง

เมื่อไททาเนียมถูกแบ่งอย่างประณีตไม่เพียง แต่มีแนวโน้มที่จะจุดระเบิด แต่ยังทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับสารออกซิไดซ์ที่มีความร้อนน้อยที่สุด

ส่วนหนึ่งของปฏิกิริยาเหล่านี้ใช้สำหรับดอกไม้ไฟเนื่องจากประกายไฟสีขาวสว่างจะถูกสร้างขึ้น ตัวอย่างเช่นมันทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียมเปอร์คลอเรตตามสมการทางเคมี:

2Ti (s) + 2NH ₄ ClO ₄ (s) => 2TiO ₂ (s) + N ₂ (g) + Cl ₂ (g) + 4H ₂ O (g)

ความเสี่ยง

ไทเทเนียมเมทัลลิก

ผงไทเทเนียมเป็นของแข็งที่ไวไฟสูง ที่มา: W. Oelen

ไทเทเนียมเมทัลลิกนั้นไม่ได้แสดงถึงความเสี่ยงใด ๆ ต่อสุขภาพของผู้ที่ทำงานกับมัน เป็นของแข็งที่ไม่เป็นอันตราย เว้นแต่จะบดเป็นผงอนุภาคละเอียด ผงสีขาวนี้อาจเป็นอันตรายได้เนื่องจากมีความไวไฟสูงดังที่กล่าวไว้ในหัวข้อปฏิกิริยา

เมื่อไททาเนียมเป็นพื้นปฏิกิริยากับออกซิเจนและไนโตรเจนจะเร็วและแรงกว่าและยังสามารถเผาไหม้ได้ นั่นคือเหตุผลที่แสดงให้เห็นถึงความเสี่ยงจากไฟไหม้ที่น่ากลัวหากเก็บไว้ที่ไหนก็โดนเปลวไฟ

เมื่อเผาไหม้ไฟสามารถดับได้ด้วยกราไฟต์หรือโซเดียมคลอไรด์เท่านั้น ห้ามใช้น้ำอย่างน้อยสำหรับกรณีเหล่านี้

ในทำนองเดียวกันควรหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับฮาโลเจนโดยเสียค่าใช้จ่ายทั้งหมด นั่นคือมีการรั่วไหลของก๊าซฟลูออรีนหรือคลอรีนหรือมีปฏิกิริยากับของเหลวสีแดงของโบรมีนหรือผลึกไอโอดีนที่ระเหยได้ หากสิ่งนี้เกิดขึ้นไทเทเนียมจะติดไฟ และไม่ควรสัมผัสกับสารออกซิไดซ์ที่รุนแรงเช่นเปอร์แมงกาเนตคลอเรตเปอร์คลอเรตไนเตรต ฯลฯ

มิฉะนั้นแท่งโลหะหรือโลหะผสมของมันจะไม่สามารถแสดงถึงความเสี่ยงได้มากกว่าการเป่าทางกายภาพเนื่องจากพวกมันไม่ใช่ตัวนำความร้อนหรือไฟฟ้าที่ดีนักและเป็นที่น่าสัมผัส

อนุภาคนาโน

ถ้าของแข็งที่แบ่งอย่างประณีตนั้นติดไฟได้ก็จะต้องมีอนุภาคนาโนไททาเนียมมากกว่านี้ อย่างไรก็ตามจุดศูนย์กลางของส่วนย่อยนี้เกิดจากอนุภาคนาโนของ TiO ₂ซึ่งถูกนำมาใช้ในการใช้งานจำนวนนับไม่ถ้วนซึ่งมีสีขาว เช่นขนมหวานและขนม

แม้ว่าจะไม่ทราบการดูดซึมการกระจายการขับถ่ายหรือความเป็นพิษในร่างกาย แต่ก็แสดงให้เห็นว่าเป็นพิษในการศึกษาในหนู ตัวอย่างเช่นพวกเขาแสดงให้เห็นว่ามันสร้างถุงลมโป่งพองและมีผื่นแดงในปอดรวมทั้งความผิดปกติของระบบทางเดินหายใจอื่น ๆ ในพัฒนาการของพวกเขา

จากการคาดคะเนจากหนูถึงเราสรุปได้ว่าการหายใจอนุภาคนาโน TiO ₂มีผลต่อปอดของเรา นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนพื้นที่ส่วนฮิปโปแคมปัสของสมอง นอกจากนี้หน่วยงานระหว่างประเทศเพื่อการวิจัยโรคมะเร็งไม่ได้กำหนดให้พวกเขาเป็นสารก่อมะเร็งที่เป็นไปได้

การประยุกต์ใช้งาน

รงควัตถุและสารเติมแต่ง

การพูดถึงการใช้ไทเทเนียมจำเป็นต้องหมายถึงไทเทเนียมไดออกไซด์ของสารประกอบ TiO ₂ครอบคลุมประมาณ 95% ของการใช้งานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโลหะนี้ เหตุผล: สีขาวไม่ละลายน้ำและยังไม่เป็นพิษ (ไม่ต้องพูดถึงอนุภาคนาโนบริสุทธิ์)

นั่นคือเหตุผลที่มักใช้เป็นเม็ดสีหรือสารเติมแต่งในผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่ต้องใช้สีขาว เช่นยาสีฟันยาขนมกระดาษอัญมณีสีพลาสติก ฯลฯ

สารเคลือบ

TiO ₂ยังสามารถใช้ในการสร้างฟิล์มเพื่อเคลือบพื้นผิวใด ๆ เช่นกระจกหรือเครื่องมือผ่าตัด

การมีสารเคลือบเหล่านี้ทำให้น้ำไม่สามารถทำให้เปียกและไหลไปได้เหมือนฝนตกบนกระจกหน้ารถ เครื่องมือที่มีสารเคลือบเหล่านี้สามารถฆ่าแบคทีเรียได้โดยการดูดซับรังสียูวี

ปัสสาวะของสุนัขหรือหมากฝรั่งไม่สามารถแก้ไขบนยางมะตอยหรือซีเมนต์ได้โดยการกระทำของ TiO ₂ซึ่งจะช่วยในการกำจัดในภายหลัง

ครีมกันแดด

TiO2 เป็นหนึ่งในส่วนประกอบสำคัญของครีมกันแดด ที่มา: Pixabay

และสุดท้ายเกี่ยวกับ TiO ₂เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถกำเนิดอนุมูลอินทรีย์ซึ่งจะถูกทำให้เป็นกลางโดยฟิล์มซิลิกาหรืออลูมินาในครีมกันแดด สีขาวของมันบ่งบอกชัดเจนอยู่แล้วว่าต้องมีไททาเนียมออกไซด์นี้

อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

โลหะผสมไทเทเนียมใช้ในการสร้างเครื่องบินขนาดใหญ่หรือเรือเร็ว ที่มา: pxhere.

ไทเทเนียมเป็นโลหะที่มีความแข็งแรงและความแข็งมากเมื่อเทียบกับความหนาแน่นต่ำ สิ่งนี้ทำให้ใช้แทนเหล็กสำหรับการใช้งานทั้งหมดที่ต้องใช้ความเร็วสูงหรือออกแบบเครื่องบินปีกนกขนาดใหญ่เช่นเครื่องบิน A380 ในภาพด้านบน

นั่นคือเหตุผลที่โลหะชนิดนี้มีประโยชน์มากมายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศเนื่องจากทนต่อการเกิดออกซิเดชั่นมีน้ำหนักเบาแข็งแรงและสามารถปรับปรุงโลหะผสมได้ด้วยสารเติมแต่งที่แน่นอน

กีฬา

ไม่เพียง แต่ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศเท่านั้นที่ไทเทเนียมและโลหะผสมยังเป็นจุดศูนย์กลางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอุตสาหกรรมกีฬาด้วย เนื่องจากภาชนะหลายชิ้นของพวกเขาจำเป็นต้องมีน้ำหนักเบาเพื่อให้ผู้สวมใส่ผู้เล่นหรือนักกีฬาสามารถจับได้โดยไม่รู้สึกหนักเกินไป

สิ่งของเหล่านี้ ได้แก่ จักรยานไม้กอล์ฟหรือไม้ฮ็อกกี้หมวกฟุตบอลไม้เทนนิสหรือไม้แบดมินตันดาบฟันดาบรองเท้าสเก็ตน้ำแข็งสกีและอื่น ๆ

นอกจากนี้แม้ว่าจะอยู่ในระดับที่น้อยกว่ามากเนื่องจากมีต้นทุนสูง แต่ไททาเนียมและโลหะผสมก็ถูกนำมาใช้ในรถหรูและรถสปอร์ต

ดอกไม้ไฟ

ไททาเนียมกราวด์สามารถผสมกับ KClO ₄และทำหน้าที่เป็นดอกไม้เพลิง ในความเป็นจริงผู้ที่สร้างพวกเขาในการแสดงดอกไม้ไฟทำ

ยา

ไทเทเนียมและโลหะผสมเป็นวัสดุโลหะที่เป็นเลิศในการใช้งานด้านชีวการแพทย์ พวกมันเข้ากันได้ทางชีวภาพเฉื่อยแข็งแรงยากต่อการออกซิไดซ์ไม่เป็นพิษและรวมเข้ากับกระดูกได้อย่างราบรื่น

สิ่งนี้ทำให้มีประโยชน์อย่างมากสำหรับการปลูกถ่ายกระดูกและฟันสำหรับข้อต่อสะโพกและข้อเข่าเทียมเป็นสกรูเพื่อแก้ไขกระดูกหักสำหรับเครื่องกระตุ้นหัวใจหรือหัวใจเทียม

ทางชีวภาพ

บทบาททางชีววิทยาของไททาเนียมนั้นไม่แน่นอนและแม้ว่าจะเป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถสะสมในพืชบางชนิดและเป็นประโยชน์ต่อการเจริญเติบโตของพืชผลทางการเกษตรบางชนิด (เช่นมะเขือเทศ) แต่ก็ไม่ทราบกลไกที่จะเข้าไปแทรกแซง

กล่าวกันว่าส่งเสริมการสร้างคาร์โบไฮเดรตเอนไซม์และคลอโรฟิลล์ พวกเขาคาดเดาว่าเกิดจากการตอบสนองของสิ่งมีชีวิตในพืชเพื่อป้องกันตัวเองจากความเข้มข้นของไททาเนียมที่มีทางชีวภาพต่ำเนื่องจากเป็นอันตรายต่อพวกมัน อย่างไรก็ตามเรื่องดังกล่าวยังอยู่ในความมืด

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. วิกิพีเดีย (2019). ไทเทเนียม. สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
3. ฝ้ายไซม่อน. (2019). ไทเทเนียม. ราชสมาคมเคมี. ดึงมาจาก: chemistryworld.com
4. Davis Marauo (2019). ไทเทเนียมคืออะไร? คุณสมบัติและการใช้งาน ศึกษา. ดึงมาจาก: study.com
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 กรกฎาคม 2562). คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของไทเทเนียม ดึงมาจาก: thoughtco.com
6. KDH Bhadeshia (เอสเอฟ) โลหะผสมของไทเทเนียมและโลหะผสม มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. กู้คืนจาก: phase-trans.msm.cam.ac.uk
7. Chambers Michelle (7 ธันวาคม 2560). ไทเทเนียมช่วยชีวิตได้อย่างไร ดึงมาจาก: titaniumprocessingcenter.com
8. Clark J. (05 มิถุนายน 2019). เคมีของไทเทเนียม เคมี LibreTexts สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
9. Venkatesh Vaidyanathan (2019). ไทเทเนียมทำอย่างไร? วิทยาศาสตร์ ABC สืบค้นจาก: scienceabc.com
10. กลุ่มดร. เอ็ดเวิร์ด (10 กันยายน 2556). ความเสี่ยงด้านสุขภาพของไทเทเนียม ศูนย์การรักษาระดับโลก สืบค้นจาก: globalhealingcenter.com
11. Tlustoš, P. Cígler, M. Hrubý, S.Kužel, J. Szákováและ J. Balík (2005) บทบาทของไททาเนียมในการผลิตชีวมวลและอิทธิพลต่อเนื้อหาขององค์ประกอบที่จำเป็นในพืชไร่ สภาพแวดล้อมในดินของพืช, 51, (1): 19–25.
12. KYOCERA SGS (2019). ประวัติของไทเทเนียม กู้คืนจาก: kyocera-sgstool.eu