التيتانيوم



Ti






العدد الذري : 22
الكتلة الذرية : 47.867
درجة الانصهار : 1660 درجة مئوية
درجة الغليان : 3287 درجة مئوية
الكثافة : 4.54 جرام/سم3
نصف القطر الذري : 1.32 انجستروم
أعداد الأكسدة : 3 , 4 , 2 " غير شائع "
النظائر : للتيتانيوم تسعة نظائر , خمسة منها مستقرة وكتلها الذرية ( 46,
47 ,48 ,49 ,50 ) وأربعة منها غير مستقرة وكتلها الذرية ( 43 ,44 ,45 ,51 )
.
التوزيع الالكتروني : Ar] 3d2.4S2 ]







تاريخ التيتانيوم ووجوده في الطبيعه



يعود اكتشاف وتسمية معدن التيتانيوم الى حوالي 200 سنة
مضت , تم اكتشافه عام 1791 م من قبل العالم وليام جروجر , وتمت تسميته عام
1795 م ويعود أصل التسمية الى الإغريقية Titanos ( تيتان ) وتعني أحد
عمالقة الأساطير الإغريقية .
يعد التيتانيوم نسبياً واسع الإنتشار, حيث تقدر نسبتة تركيزه في القشرة
الأرضية بحوالي 0.6 % وياتي ترتيبه التاسع بين العناصر المتواجدة في القشرة
الأرضية وذلك بعد كلاً من (O2,Si,Al,Fe,Mg,Ca,Na,K )

لايوجد الفلز بصورة نقية لإحتوائه على آثار من العناصر الأخرى نتيجة ميله الشديد للإنجذاب نحو بعض الغازات الموجودة في محيطه .
يوجد التيتانيوم بصورة اولية في الصخور النارية , حيث يشكل المكونات الأساسية للصهارة (Magma ) الحامضية , ويوجد على عدة حالات .

الحلة الأولى منها التيتانيت والتي من اهمها :

الألمنايت FeTiO3






البيروفيسكايت CaTiO3






الحالة الثانية

يوجدعلى هيئة اكاسيد التيتانيوم

ايضاً قد يوجد في حالة وسطية مثل السيليكات , ويشكل التيتانيوم فيها المكون الرئيسي كما في حالة معادن الزركون وسيليكات الألمنيوم .



اهم خامات التيتانيوم



الأ ناتيز TiO2






الإلمنيت FeTiO2

البيرو فسكايت CaTiO2

الروتايل TiO2

 

 

خواص التيتانيوم

معدن لامع أبيض فضي



خامل جداً , كثافته قليلة و قوته عالية , اقوى من الفولاذ و بنفس الوقت اخف
منه بحوالي 45% و اثقل من الالمنيوم بحوالي 60% وضعفه بالقوة . سهل
التشكيل و له مقاومة ممتازة للأكسدة و الصداء, تتمثل مقاومة التيتانيوم
للتآكل في تكوين طبقة رقيقة وكثيفة وثابتة ولاصقة من الأكسيد – في الحال –
عندما يتعرض للهواء , ويشترط لذلك وجود الأكسجين في الوسط المحيط به ,
وتكون مقاومته للتآكل ضعيفة في الوسط قوي الإختزال . تتلف طبقة الأكسيد
المقاومة للتآكل تماماً في البيئات الخالية من الماء مثل الكلورالجاف
والأكسجين الجاف وحامض النيتروجين المركز وجميع الأوساط المختزلة , كما ان
وجود التيتانيوم في المحاليل المائية المتعادلة – وخاصة بوجود أيونات
الكلور – تؤدي الى حدوث اختراقات موضعية في الطبقة الواقية تعمل على تآكل
التيتانيوم . يكون التيتانيوم مرن عند خلوه من الاكسجين . التيتانيوم مقاوم
للمحاليل المخففة من الحوامض dilute sulfuric and hydrochloric acid .
وغاز الكلورين.
التبريد يزيد من صلابة و قوة الفلز , الاانه يقلل من معامل المرونة والتوصيل الكهربي .

استخدامات التيتانيوم

الصناعات الكيميائيه

يستخدم في الصناعات البتروكيميائية وإنتاج بعض الأحماض , كما يستخدم في جميع الأجهزة الكيميائية بما فيها مفاعلات الضغط .

صناعة الطعام

يدخل التيتانيوم في صناعة أدوات الطبخ وأجهزة الخلط والأواني , وذلك لانه مقاوم للأحماض العضوية .

الصناعات السيليلوزية

يستخدم التيتانيوم في مصانع السيليلوز والورق والأنسجة , لانه هام في مقاومة الهيبوكلورايت والكلورايت وثاني اكسيد الكلور .

أبحاث البحار

يستخدم التيتانيوم في تحلية المياه وفي أنظمة تبريد محطات الطاقة , ويستخدم في آلات الحفر داخل البحر وخارجه .

صناعة الفضاء

تعد صناعة الطائرات والمركبات الفضائية اكبر مستهلك لسبائك التيتانيوم ,
فهي تستخدم في صناعة جميع اجزاء المركبات الفضائية والطائرات بجميع انواعها
المدنية والحربية . ( الطائرات الحربية التي يدخل التيتانيوم في تصنيعها
اقوى ب3 الى 6 مرات من تلك التي يتم تصنيعها من الصلب (الستانلستيل) الخالص
)




المجال الطبي

كون هذا المعدن خامل جدا وصلب جدا وخفيف في نفس الوقت كان المجال الطبي
مثاليا لأستخدامه في صناعة صمامات القلب والعظام والمفاصل الصناعية




وزراعات جذور الأسنان ذلك انه لايسبب اي نوع من الحساسية ولايلفظه الجسم ولايذوب فيه ولايسبب اي نوع من التسمم .




كما يستخدم في صناعة الآلات الجراحية وأجهزة تنظيم ضربات القلب .


استخدامات اخرى

يدخل التيتانيوم في صناعة السيارات حيث تدخل سبائكه في صناعة محركات وهياكل حمل السيارات ذات الأداء العالي .
كما تستخدم في صناعة الأنابيب الإلكترونية المستخدمة في القياس والتحكم
والتقنيات الكهربية , ومضاعفات الأشعة السينية , وكاميرات التلفزيون ,
واجهزة الكشف عن اعماق البحار التي تعمل بالموجات الصوتية .
ايضاً يستخدم في صناعة المجوهرات حيث عمره الأفتراضي للأستخدام كمجوهرات هو اطول من الذهب والفضة .




اما إستخداماته في الهندسة الدقيقة والعدسات فتشمل الأجزاء الدوارة في أجهزة الطرد المركزي , وبراويز النظارات , والساعات .




واجهزة لعب الغولف , واجهزة تظهير الأفلام .

 

صفائح من التيتانيوم لرتق الثقوب في الجمجمة
تصنع من سبائك رقيقة متينة خفيفة الوزن وتتوافق بيولوجيا مع الجسم البشري * مهندسون وجراحون ألمان يصممون جهازا لتفصيل قطع الدماغ المطلوبة حسب المواصفات بدقة متناهية يقل الفرق فيها عن أجزاء المليمتر

كولون: «الشرق الأوسط»
يضطر الجراحون في العديد من الحالات إلى رفع جزء من جمجمة المريض بغية تخفيف الضغط المسلط على الدماغ، أو بهدف تخليص المريض من سرطان في الدماغ بلغ العظم. إلا أن الطب يواجه مصاعب جمة في إعادة لحم هذه الثقوب أو في إعادة لحم الجزء المرفوع في مكانه، بالنظر لتعذر نمو العظام من جديد بما يكفي لستر الجزء المكشوف من الدماغ أو بسبب ظاهرة رفض الجسم للأجزاء المزروعة. ويرى مهندسو وجراحو جامعة الرور الألمانية أنهم نجحوا في التوصل إلى حل يكفل تسهيل مهمات الجراحين ويتيح للمصابين إمكانية مواصلة الحياة بنوعية أفضل. وتعتمد التقنية الألمانية الجديدة لسد الثغرات في الجمجمة على نوع جديد من سبائك معدن التياتانيوم المنسجم Bio Compatibleمع جسم الإنسان حيث تتوافق بيولوجيا معه، وهي صفائح رقيقة، متينة، خفيفة الوزن بيولوجيا، ممكن تصميمها حسب مواصفات الجزء المفقود من الجمجمة كما يمكن الحجز عليها من كل أنحاء العالم بواسطة البريد الالكتروني.
وذكر المهندس ميشائيل فيهموللر أنه قام بتطوير صفائح التيتان، ونظام تصميمها الكومبيوتري، بعد سنوات من البحث في جامعة الرور في مدينة بوخوم وبدعم مالي من وزارة البحث العلمي. ومنحت ولاية الراين الشمالي فيستفاليا إلى فيهموللر جائزة الاختراع في، منطقة الرور نظير تطويره صفائح التيتان المنسجمة بيولوجيا. ويأمل فيهموللر من خلال هذه الصفائح بتسريع عملية شفاء الجروح الناجمة عن عمليات الدماغ وتحسين حياة المرضى بشكل خاص، إذ تمكن جراحو بوخوم من شد الصفيحة لعامل فني عاش 10 سنوات بوجود ثقب كبير في جمجمته، ونجح التقدم الذي أحرزه المريض بعد العملية بإقناع صاحب العمل بإعادة الرجل إلى العمل بعد 10 سنوات من البطالة.
وعادة يلجأ الجراحون إلى إزالة جزء من عظام الجمجمة التي تغطي الدماغ في حالة تعرض المريض إلى نزيف حاد في الدماغ، فهي الطريقة المثلى لتخفيف الضغط مؤقتا عن الدماغ. ويقوم الجراحون بزرع القطعة المرفوعة تحت غطاء البطن العضلي بهدف إبقاء صلتها بالجسم وعدم تحولها إلى جسم غريب أثناء محاول إعادة لحمها في مكانها بعد انتهاء مبررات وجود الفتحة في الجمجمة.
ورغم ذلك يفشل الجسم في تقبل القطعة في 50% من الحالات حسب تقديرات جراحي بوخوم. كما يضطر الأطباء لإزالة جزء من الجمجمة في حالة تدخلهم الجراحي لإزالة السرطان الدماغي، وهو ما يتطلب ترك الفتحة على حالها أو وضع غلاف خارجي لحماية الدماغ، من الحوادث. لكن الإجراء الجراحي التقليدي في هذه الحالة هو زرع عظم آخر مأخوذ من الحوض أومن لوح الكتف، وهي عملية تكتنفها مصاعب اهمها ضعف القدرة على نحت العظم تماما في مكانه، ناهيك عن ترك نقص عظمي جديد في جسم الإنسان وإخضاعه إلى عملية جراحية أخرى.
* تفصيل الدماغ
* وتمكن فيهموللر من تصنيع جهاز خاص لتفصيل قطع الدماغ المطلوبة حسب المواصفات وبدقة متناهية يقل الفرق فيها عن أجزاء المليمتر. وتتطلب الحالة إذن من الجراح إرسال معطيات التوموغراف (جهاز المسح الكومبيوتري) الدماغي إلى جامعة الرور، كي يستطيع الخبراء على أساسها تفصيل القطعة الناقصة حسب المواصفات. وطبيعي فمن الممكن، في الحالات الاضطرارية، إرسال هذه المعطيات بواسطة البريد الالكتروني ليتولى كومبيوتر خاص رسم قالب قطعة الجمجمة المطلوبة. ويزود الخبراء ، حسب رغبة الجراح في طريقة الشد التي يعتمدها، بالثقوب والصواميل المصنوعة من التيتانيوم، والتي تضمن شد القطعة في مكانها في الجمجمة دون ترك آثار خارجية. كما يزود الخبراء القطعة بثقب صغير (مغطى) قد ينفع لاحقا في عمليات نزح أو تصريف الدماء والسوائل التي قد تتجمع تحت القطعة.
وتجدر الاشارة الى سعر الكيلوغرام الواحد من التيتانيوم في السوق يبلغ نحو 500 يورو. وهذا يعني أن الكلفة الإجمالية لتفصيل القطعة سيعتمد أيضا على مساحتها ووزنها وتتراوح بين 2500 6500 يورو. وتعد صفائح التيتان، من الناحية الطبية، باندمال سريع للجروح، شفاء عاجل، خفض الضغط المسلط على الدماغ، ورعاية اقل يتطلبها وضع المريض في فترة ما بعد العملية.

 

أهم المصادر والمراجع

مجلة العلوم والتقنية ( العدد 46) د. ناصر عبدالله الرشيد

الجدول الدوري للعناصر . عيسى البدارين

الموسوعة العلمية

الكيمياء العامة . فريدريك ر . لونجو


http://olom.f2web.net/ib3/ikonboard....ST;f=2;t=17440

http://webmineral.com/chem/Chem-Ti.shtml
http://www.fabreminerals.com/forum/Message-Board/
http://webmineral.com/data/Titanium.shtml
http://www.webmineral.com/cgi-bin/search/search.pl?Match=1&Realm=All&Terms=Titanium