டைட்டானியத்தின் இரசாயன இயல்பைப் புரிந்துகொள்ளுதல்
டைட்டானியம் (Ti), தனிம அட்டவணையின் தொகுதி 4 மற்றும் காலம் 4 இல் காணப்படும் ஒரு தனிமம் ஆகும், இது அதன் அதிக வலிமை-எடை விகிதம் மற்றும் விதிவிலக்கான அரிப்பு எதிர்ப்பிற்காகப் புகழ்பெற்ற ஒரு இடைநிலை உலோகம் ஆகும். இந்தியாவில், இல்மனைட் (FeTiO₃) மற்றும் ரூட்டைல் (TiO₂) போன்ற டைட்டானியம் கொண்ட முக்கியமான கனிமப் படிவுகள் கடலோர மணற்பகுதிகளில், குறிப்பாக கேரளா மற்றும் ஒடிசா போன்ற மாநிலங்களில் காணப்படுகின்றன, இது இந்த மதிப்புமிக்க உலோகத்திற்கான முக்கிய ஆதாரங்களாகச் செயல்படுகிறது.
பொதுவான வினைத்திறன்
டைட்டானியம் சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வினைத்திறனைக் காட்டுகிறது, ஏனெனில் காற்றுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது அதன் மேற்பரப்பில் ஒரு நிலையான, செயலற்ற ஆக்சைடு அடுக்கு வேகமாக உருவாகிறது. டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு (TiO₂) இன் இந்த மெல்லிய படலம் ஒரு பாதுகாப்புத் தடையாகச் செயல்பட்டு, மேலும் ஆக்சிஜனேற்றம் அல்லது அரிப்பைத் தடுக்கிறது. இந்த சிறப்பியல்பு செயலற்ற தன்மை பல ஆக்கிரமிப்பு இரசாயன சூழல்களுக்கு எதிராக டைட்டானியத்தின் சிறந்த எதிர்ப்பிற்குக் காரணமாகும்.
நீருடன் தொடர்பு
அறை வெப்பநிலையில், டைட்டானியம் உலோகம் நீர் அல்லது நன்னீர் மற்றும் உப்புநீர் உள்ளிட்ட நீர்க் கரைசல்களுடன் வினைபுரிவதில்லை. இந்த மந்தத்தன்மை கடல்சார் பயன்பாடுகள் மற்றும் இரசாயனச் சுத்திகரிப்பு ஆலைகளில் அதன் பயன்பாட்டிற்குப் பங்களிக்கிறது. இருப்பினும், மிக அதிக வெப்பநிலையில் (700°C க்கு மேல்) நீராவிக்கு வெளிப்படுவது போன்ற தீவிர நிலைமைகளின் கீழ், டைட்டானியம் வினைபுரிந்து டைட்டானியம் டை ஆக்சைடை உருவாக்கி ஹைட்ரஜன் வாயுவை வெளியிடலாம், இது பின்வரும் வினையில் காட்டப்பட்டுள்ளது:
Ti(s) + 2H₂O(g) → TiO₂(s) + 2H₂(g)
காற்றுடன் தொடர்பு
அறை வெப்பநிலையில் காற்றுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது, டைட்டானியம் எளிதில் ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து நிலையான டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு (TiO₂) அடுக்கை உருவாக்குகிறது, இது பொதுவாக நிறமற்றது மற்றும் ஒரு தடையாகச் செயல்படுகிறது. உலோகம் அதிக வெப்பநிலைக்கு (600°C க்கு மேல்) சூடுபடுத்தப்பட்டால், அது ஆக்சிஜனுடன் தீவிரமாக வினைபுரிந்து டைட்டானியம் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகிறது, மேலும் நைட்ரஜனுடன் வினைபுரிந்து டைட்டானியம் நைட்ரைடை (TiN) உருவாக்குகிறது. இந்த வினைகள் வெப்பம் உமிழும் வினைகள், வெப்பத்தை வெளியிடுகின்றன.
பாதுகாப்பு சுயவிவரம்: நச்சுத்தன்மை, கதிரியக்கத்தன்மை மற்றும் எரியக்கூடிய தன்மை
நச்சுத்தன்மை
டைட்டானியம் உலோகம் மற்றும் அதன் பொதுவான ஆக்சைடு, டைட்டானியம் டை ஆக்சைடு, பொதுவாக மனிதர்களுக்கு நச்சுத்தன்மையற்றதாகக் கருதப்படுகின்றன மற்றும் உயிரியல் ரீதியாக மந்தமானவை. இந்த உயிரியல் இணக்கத்தன்மை அறுவை சிகிச்சை செயற்கை உறுப்புகள், பல் உள்வைப்புகள் மற்றும் பேஸ்மேக்கர்கள் போன்ற மருத்துவ உள்வைப்புகளில் அதன் பரவலான பயன்பாட்டிற்கான முக்கிய காரணமாகும்.
கதிரியக்கத்தன்மை
இயற்கையாகக் கிடைக்கும் டைட்டானியத்தில் Ti-46, Ti-47, Ti-48, Ti-49 மற்றும் Ti-50 உட்பட பல நிலையான ஐசோடோப்புகள் உள்ளன. இந்த ஐசோடோப்புகள் எதுவும் கதிரியக்கத்தன்மை கொண்டவை அல்ல, அதாவது டைட்டானியம் ஒரு கதிரியக்கத்தன்மையற்ற தனிமம் ஆகும்.
எரியக்கூடிய தன்மை
திண்மக் கம்பிகள் அல்லது தாள்கள் போன்ற மொத்த வடிவத்தில், டைட்டானியம் உலோகம் அதன் பாதுகாப்பு ஆக்சைடு அடுக்கு காரணமாக சாதாரண வளிமண்டல நிலைமைகளின் கீழ் எளிதில் எரியக்கூடியது அல்ல. இருப்பினும், தூள், திருகல்கள் அல்லது அலைத்துகள் போன்ற மிக நுண்ணிய வடிவங்களில், டைட்டானியம் அதிக எரியக்கூடியது மற்றும் பைரோஃபோரிக் ஆக இருக்கலாம், காற்றில் தானாகவே பற்றிக்கொள்ளும். ஒருமுறை பற்றிக்கொண்டால், டைட்டானியம் ஒரு பிரகாசமான வெள்ளைச் சுடருடன் எரிகிறது, மேலும் டைட்டானியம் தீயை அணைக்க சிறப்பு அணைக்கும் முகவர்கள் தேவைப்படுகின்றன, ஏனெனில் நீர் எரியும் டைட்டானியத்துடன் வினைபுரிந்து ஹைட்ரஜன் வாயுவை உருவாக்கி, தீயை மேலும் மோசமாக்கும்.
முக்கிய தொழில்துறை வினை: க்ரோல் செயல்முறை
டைட்டானியம் சம்பந்தப்பட்ட மிக முக்கியமான இரசாயன வினைகளில் ஒன்று க்ரோல் செயல்முறை ஆகும், இது அதன் தாதுக்களிலிருந்து டைட்டானியம் உலோகத்தை உற்பத்தி செய்வதற்கான முதன்மை தொழில்துறை முறையாகும். இந்த செயல்முறை 1940 களில் உருவாக்கப்பட்டது மற்றும் பல படிகளை உள்ளடக்கியது. ஒரு முக்கிய படி, டைட்டானியம் டெட்ராக்ளோரைடு (TiCl₄) ஐ உருக்கிய மெக்னீசியம் அல்லது சோடியம் உலோகத்துடன் அதிக வெப்பநிலையில் (பொதுவாக 800-1000°C) மந்த வளிமண்டலத்தில், அதாவது ஆர்கான் போன்ற சூழலில் ஒடுக்குவது ஆகும். மெக்னீசியத்துடன் கூடிய வினையை இவ்வாறு குறிப்பிடலாம்:
TiCl₄(g) + 2Mg(l) → Ti(s) + 2MgCl₂(l)
இந்த வினை தூய டைட்டானியம் ஸ்பாஞ்சை உருவாக்குகிறது, இது பின்னர் பல்வேறு டைட்டானியம் தயாரிப்புகளாக மேலும் செயலாக்கப்படுகிறது.