टाइटेनियम: इतिहास, संरचना, गुण, प्रतिक्रियाएं, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

टाइटेनियम एक संक्रमण धातु जो रासायनिक प्रतीक ती का प्रतिनिधित्व करती है है। यह स्कैंडियम के बाद, आवर्त सारणी के ब्लॉक डी से प्रकट होने वाली दूसरी धातु है। इसकी परमाणु संख्या 22 है, और यह कई आइसोटोप और रेडियो आइसोटोप के रूप में प्रकृति में होता है, जिनमें से ⁴⁸ तिवारी सबसे प्रचुर मात्रा में है।

इसका रंग सिल्वर ग्रे है, और इसके हिस्से ऑक्साइड की एक सुरक्षात्मक परत से ढंके हुए हैं जो टाइटेनियम को संक्षारण के लिए एक धातु प्रतिरोधी बनाता है। यदि यह परत पीले रंग की है, तो यह टाइटेनियम नाइट्राइड (टीआईएन) है, जो एक यौगिक है जो तब बनता है जब यह धातु नाइट्रोजन की उपस्थिति में जलती है, एक अद्वितीय और प्रतिष्ठित संपत्ति।

टाइटेनियम के छल्ले। स्रोत: Pxhere

पहले से ही उल्लेख किया गया है के अलावा, यह इस्पात की तुलना में हल्का होने के बावजूद यांत्रिक प्रभावों के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी है। यही कारण है कि इसे सभी की सबसे मजबूत धातु के रूप में जाना जाता है, और इसका बहुत नाम ताकत का पर्याय है। इसमें ताकत और लपट भी है, दो विशेषताएं जो इसे विमान निर्माण के लिए वांछनीय सामग्री बनाती हैं।

इसी तरह, और कोई कम महत्वपूर्ण नहीं, टाइटेनियम एक बायोकंपैटिबल धातु है जो स्पर्श के लिए सुखद है, यही वजह है कि इसका उपयोग आभूषण बनाने में किया जाता है; और बायोमेडिसिन में, जैसे कि आर्थोपेडिक और दंत प्रत्यारोपण, हड्डी के ऊतकों में एकीकृत करने में सक्षम।

हालांकि, इसका सबसे अच्छा ज्ञात उपयोग TiO ₂ में एक वर्णक, योज्य, कोटिंग और फोटोकैटलिस्ट के रूप में रहता है।

यह पृथ्वी पर नौवां सबसे प्रचुर तत्व है, और धातुओं के भीतर सातवां है। इसके बावजूद, इसकी लागत उन कठिनाइयों के कारण अधिक है, जिन्हें इसके खनिजों से निकालने के लिए दूर किया जाना चाहिए, जिनमें रूटाइल, एनाटेस, इल्मेनाइट और पेरोसाइट हैं। सभी उत्पादन विधियों में से, क्रोल प्रक्रिया दुनिया भर में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है।

इतिहास

खोज

1791 में पादरी और शौकिया खनिजविद् विलियम ग्रेगोर द्वारा मैनाकैन वैली (यूनाइटेड किंगडम) में इल्मेनाइट खनिज में टाइटेनियम की पहली बार पहचान की गई थी। वह यह पहचानने में सक्षम था कि इसमें लोहे का एक ऑक्साइड शामिल है, क्योंकि इसकी रेत चली गई थी चुंबक का प्रभाव; लेकिन उन्होंने यह भी बताया कि एक अज्ञात धातु का एक और ऑक्साइड था, जिसे उन्होंने "मैनाकैनाइट" कहा।

दुर्भाग्य से, हालांकि उन्होंने रॉयल जियोलॉजिकल सोसाइटी ऑफ कॉर्नवाल और अन्य आउटलेट्स की ओर रुख किया, उनके योगदान ने विज्ञान के मान्यता प्राप्त व्यक्ति नहीं होने के कारण हलचल पैदा नहीं की।

चार साल बाद, 1795 में, जर्मन रसायनज्ञ मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ ने स्वतंत्र रूप से उसी धातु को पहचान लिया; लेकिन Boinik, अब स्लोवाकिया में रूटाइल अयस्क में।

कुछ लोगों ने दावा किया कि इस नई धातु को उन्होंने 'टाइटैनियम' नाम दिया, जो टाइटन्स के सादृश्य में अपनी कठोरता से प्रेरित थी। दूसरों का दावा है कि यह पौराणिक चरित्रों की तटस्थता के कारण अधिक था। इस प्रकार, टाइटेनियम एक रासायनिक तत्व के रूप में पैदा हुआ था और क्लैप्रोथ बाद में यह निष्कर्ष निकालने में सक्षम था कि यह खनिज इल्मेनाइट के रूप में एक ही मैनाकैनाइट था।

एकांत

तब से, ऐसे खनिजों से इसे अलग करने का प्रयास शुरू हुआ; लेकिन उनमें से अधिकांश असफल रहे थे, क्योंकि टाइटेनियम ऑक्सीजन या नाइट्रोजन से दूषित था, या एक कार्बाइड का गठन किया था जिसे कम करना असंभव था। लार्स निल्सन और ओट्टो पेटर्ससन के लिए एक नमूना तैयार करने में लगभग एक सदी (1887) का समय लगा, जो 95% शुद्ध था।

फिर, 1896 में, हेनरी मोइसन ने 98% शुद्धता के साथ एक नमूना प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की, जो कि धात्विक सोडियम की घटती क्रिया के कारण था। हालांकि, ये अशुद्ध टाइटेनियम ऑक्सीजन और नाइट्रोजन परमाणुओं की कार्रवाई से भंगुर थे, इसलिए उन्हें प्रतिक्रिया मिश्रण से बाहर रखने के लिए एक प्रक्रिया डिजाइन करना आवश्यक था।

और इस दृष्टिकोण के साथ 1910 में हंटर प्रक्रिया की शुरुआत हुई, जो रेनसेलएर पॉलिटेक्निक इंस्टीट्यूट में जनरल इलेक्ट्रिक के सहयोग से मैथ्यू ए। हंटर द्वारा तैयार की गई।

लक्समबर्ग में बीस साल बाद, विलियम जे। क्रोल ने कैल्शियम और मैग्नीशियम का उपयोग करके एक और तरीका तैयार किया। आज, क्रॉल प्रक्रिया वाणिज्यिक और औद्योगिक तराजू पर धातु टाइटेनियम के उत्पादन के लिए अग्रणी तरीकों में से एक बनी हुई है।

इस बिंदु से, टाइटेनियम का इतिहास एयरोस्पेस और सैन्य उद्योगों के लिए अपने मिश्र धातुओं के पाठ्यक्रम का अनुसरण करता है।

संरचना और इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन

शुद्ध टाइटेनियम दो संरचनाओं के साथ क्रिस्टलीकृत हो सकता है: एक कॉम्पैक्ट हेक्सागोनल (एचसीपी), जिसे α चरण कहा जाता है, और एक शरीर-केंद्रित क्यूबिक (बीसीसी), जिसे। चरण कहा जाता है। इस प्रकार, यह एक डाइमर्फिक धातु है, जो एचसीपी और बीसीसी संरचनाओं के बीच एलोट्रोपिक (या चरण) संक्रमण से गुजरने में सक्षम है।

Α चरण परिवेश के तापमान और दबाव पर सबसे अधिक स्थिर है, जिसमें टीआई परमाणु बारह पड़ोसियों से घिरा हुआ है। जब तापमान 882 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है, तो हेक्सागोनल क्रिस्टल एक कम घने क्यूबिक में बदल जाता है, जो गर्मी द्वारा उत्पादित उच्च परमाणु कंपन के अनुरूप होता है।

जैसे ही तापमान बढ़ता है, α चरण अधिक से अधिक थर्मल प्रतिरोध प्रदान करता है; अर्थात्, इसकी विशिष्ट ऊष्मा भी बढ़ती है, जिससे 882 ° C तक पहुँचने के लिए अधिक से अधिक ऊष्मा की आवश्यकता होती है।

क्या होगा बजाय अगर तापमान में वृद्धि, दबाव करता है? फिर आप विकृत बीसीसी क्रिस्टल प्राप्त करते हैं।

संपर्क

इन धातु क्रिस्टल में, 3 डी और 4 जी ऑर्बिटल्स के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों उस बंधन में हस्तक्षेप करते हैं जो टीआई परमाणुओं में शामिल होते हैं, इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार:

3 डी ² 4 जी ²

इसके पास अपने पड़ोसियों के साथ साझा करने के लिए केवल चार इलेक्ट्रॉन हैं, जिसके परिणामस्वरूप लगभग खाली 3 डी बैंड हैं, और इसलिए टाइटेनियम अन्य धातुओं की तरह बिजली या गर्मी का अच्छा कंडक्टर नहीं है।

मिश्र

टाइटेनियम की क्रिस्टलीय संरचना के बारे में जो कहा गया है, उससे भी अधिक महत्वपूर्ण यह है कि दोनों चरणों, α और ha, अपने स्वयं के मिश्र धातुओं का निर्माण कर सकते हैं। ये अलग-अलग अनुपात (α + These) में शुद्ध α या lo मिश्र, या दोनों के मिश्रण से मिलकर बना सकते हैं।

इसी तरह, उनके संबंधित क्रिस्टलीय अनाजों का आकार उक्त टाइटेनियम मिश्र धातुओं के अंतिम गुणों के साथ-साथ द्रव्यमान संरचना और जोड़ा योजक (एन, ओ, सी या एच के कुछ अन्य धातुओं या परमाणुओं) के संबंधों को प्रभावित करता है।

एडिटिव्स का टाइटेनियम मिश्र धातुओं पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव है क्योंकि वे दो विशिष्ट चरणों में से कुछ को स्थिर कर सकते हैं। उदाहरण के लिए: अल, ओ, गा, जेडआर, एसएन और एन एडिटिव्स हैं जो α चरण को स्थिर करते हैं (सघन एचसीपी क्रिस्टल); और मो, वी, डब्ल्यू, क्यू, एमएन, एच, फ़े, और अन्य एडिटिव्स हैं जो (चरण (कम घने बीसीसी क्रिस्टल) को स्थिर करते हैं।

इन सभी टाइटेनियम मिश्र धातुओं, उनकी संरचनाओं, संरचना, गुणों और अनुप्रयोगों का अध्ययन, धातुकर्म कार्यों का उद्देश्य है जो क्रिस्टलोग्राफी पर निर्भर करते हैं।

ऑक्सीकरण संख्या

इलेक्ट्रॉन विन्यास के अनुसार, टाइटेनियम को पूरी तरह से 3 डी ऑर्बिटल्स को भरने के लिए आठ इलेक्ट्रॉनों की आवश्यकता होगी। यह इसके किसी भी यौगिक में प्राप्त नहीं किया जा सकता है, और अधिकांश में इसे दो इलेक्ट्रॉनों तक प्राप्त होता है; अर्थात्, यह नकारात्मक ऑक्सीकरण संख्याओं को प्राप्त कर सकता है: -2 (3 डी ⁴) और -1 (3 डी ³)।

इसका कारण टाइटेनियम की विद्युतीयता है और इसके अलावा, यह एक धातु है, इसलिए इसमें सकारात्मक ऑक्सीकरण संख्या होने की अधिक प्रवृत्ति है; जैसे कि +1 (3 डी ² डीएस ¹), +2 (3 डी ² टीएस ⁰), +3 (3 डी ¹ डीएस ⁰) और +4 (3 डी ⁰ 4 एस ⁰)।

ध्यान दें कि कैसे 3 डी और 4 जी ऑर्बिटल्स के इलेक्ट्रॉनों को cations के अस्तित्व के रूप में छोड़ा जा रहा है Ti ⁺, Ti ²⁺ और इसी तरह मान लिया गया है ।

ऑक्सीकरण संख्या +4 (Ti ⁴⁺) सभी का सबसे अधिक प्रतिनिधि है क्योंकि यह अपने ऑक्साइड में टाइटेनियम से मेल खाती है: TiO ₂ (Ti ⁴⁺ O ₂ ^2-)।

गुण

भौतिक उपस्थिति

धूसर चाँदी की धातु।

अणु भार

47.867 ग्राम / मोल।

गलनांक

1668 ° C। यह अपेक्षाकृत उच्च गलनांक इसे एक दुर्दम्य धातु बनाता है।

क्वथनांक

3287 ° से।

स्वयं जलने का तापमान

शुद्ध धातु के लिए 1200 डिग्री सेल्सियस, और सूक्ष्मता से विभाजित पाउडर के लिए 250 डिग्री सेल्सियस।

लचीलापन

अगर ऑक्सीजन की कमी है तो टाइटेनियम एक तन्य धातु है।

घनत्व

4.506 ग्राम / एमएल। और इसके गलनांक पर 4.11 g / mL है।

फ्यूजन की गर्मी

14.15 केजे / मोल।

वाष्पीकरण का ताप

425 केजे / मोल।

मोलर ताप क्षमता

25060 जे / मोल · के।

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 1.54।

आयनीकरण ऊर्जा

पहला: 658.8 kJ / मोल।

दूसरा: 1309.8 kJ / मोल।

तीसरा: 2652.5 kJ / मोल।

मोह कठोरता

6.0।

शब्दावली

ऑक्सीकरण संख्याओं में से, +2, +3 और +4 सबसे आम हैं, क्योंकि उन्हें टाइटेनियम यौगिकों का नामकरण करते समय पारंपरिक नामकरण में संदर्भित किया जाता है। अन्यथा, स्टॉक और व्यवस्थित नामकरण के नियम समान रहते हैं।

उदाहरण के लिए, TiO ₂ और TiCl ₄, टाइटेनियम के सबसे प्रसिद्ध यौगिकों में से दो पर विचार करें ।

यह पहले ही कहा जा चुका है कि TiO ₂ में टाइटेनियम की ऑक्सीकरण संख्या +4 है और इसलिए, सबसे बड़ा (या सकारात्मक) होने के नाते, नाम प्रत्यय -ico के साथ समाप्त होना चाहिए। इस प्रकार, इसका नाम पारंपरिक नामकरण के अनुसार टाइटैनिक ऑक्साइड है; स्टॉक नामकरण के अनुसार टाइटेनियम (IV) ऑक्साइड; और टाइटेनियम डाइऑक्साइड, व्यवस्थित नामकरण के अनुसार।

और TiCl _{4 के लिए} हम और अधिक सीधे आगे बढ़ेंगे:

नामकरण: नाम

-उत्पादक: टाइटैनिक क्लोराइड

-स्टॉक: टाइटेनियम (IV) क्लोराइड

-सिस्टमेटिक: टाइटेनियम टेट्राक्लोराइड

अंग्रेजी में इस यौगिक को अक्सर 'टिकल' कहा जाता है।

प्रत्येक टाइटेनियम यौगिक का नामकरण नियमों के बाहर भी उचित नाम हो सकता है, जो प्रश्न में क्षेत्र के तकनीकी शब्दजाल पर निर्भर करता है।

कहां मिलेंगे और उत्पादन होगा

तैलीय खनिज

रूटाइल क्वार्ट्ज, टाइटेनियम की उच्चतम सामग्री वाले खनिजों में से एक। स्रोत: डिडिएर डेसकोन्स

टाइटेनियम, हालांकि यह पृथ्वी पर सातवीं सबसे प्रचुर धातु है, और पृथ्वी की पपड़ी में नौवीं सबसे प्रचुर मात्रा में है, प्रकृति में शुद्ध धातु के रूप में नहीं बल्कि खनिज ऑक्साइड में अन्य तत्वों के संयोजन में पाया जाता है; बेहतर खनिज के रूप में जाना जाता है।

इस प्रकार, इसे प्राप्त करने के लिए इन खनिजों को कच्चे माल के रूप में उपयोग करना आवश्यक है। उनमें से कुछ हैं:

-इटनाइट या स्फीन (CaTiSiO ₅), लोहे और एल्यूमीनियम अशुद्धियों के साथ जो उनके क्रिस्टल को हरा कर देते हैं।

-ब्रोकाइट (ऑर्थोरोम्बिक टीआईओ ₂)।

-रूटाइल, टियाओ ₂ का सबसे स्थिर पॉलीमॉर्फ, इसके बाद खनिज एनाटेज और ब्रोकेइट।

-इमलाइट (FeTiO ₃)।

-पेरोव्साइट (CaTiO ₃)

-ल्यूकॉक्सिन (शरीर रचना, रूटाइल और पेरोविसाइट का विषम मिश्रण)।

ध्यान दें कि कई टाइटेनियम खनिज का उल्लेख किया गया है, हालांकि अन्य हैं। हालांकि, उनमें से सभी समान रूप से प्रचुर मात्रा में नहीं हैं और इसी तरह, वे अशुद्धियों को शामिल कर सकते हैं जिन्हें निकालना मुश्किल है और जो अंतिम धातु टाइटेनियम के गुणों को खतरे में डालते हैं।

यही कारण है कि टाइटेनियम के उत्पादन के लिए स्पाइन और पर्कोसाइट का उपयोग अक्सर किया जाता है, क्योंकि उनकी कैल्शियम और सिलिकॉन सामग्री को प्रतिक्रिया मिश्रण से निकालना मुश्किल होता है।

इन सभी खनिजों में से, रूटाइल और इल्मेनाइट तियो ₂ की उच्च सामग्री के कारण व्यावसायिक और औद्योगिक रूप से सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं; यही है, वे टाइटेनियम में समृद्ध हैं।

क्रोल प्रक्रिया

किसी भी खनिज को कच्चे माल के रूप में चुनकर, उनमें मौजूद TiO ₂ को कम किया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, खनिज, कोयले के साथ मिलकर 1000 ° C पर एक द्रवित बिस्तर रिएक्टर में लाल गर्म गर्म होते हैं। निम्नलिखित रासायनिक समीकरण के अनुसार, TiO ₂ क्लोरीन गैस के साथ प्रतिक्रिया करता है:

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

TiCl ₄ एक अशुद्ध रंगहीन तरल है, क्योंकि उस तापमान पर यह खनिजों में मौजूद अशुद्धियों से उत्पन्न अन्य धातु क्लोराइड्स (लोहा, वैनेडियम, मैग्नीशियम, ज़िरकोनियम और सिलिकॉन) के साथ मिलकर घुल जाता है। इसलिए, TiCl _{4 को} भिन्नात्मक आसवन और वर्षा द्वारा शुद्ध किया जाता है।

एक बार शुद्ध हो जाने के बाद, TiCl ₄, जिसे कम करना आसान है, को एक स्टेनलेस स्टील कंटेनर में डाला जाता है, जिसमें ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को खत्म करने के लिए एक वैक्यूम लगाया जाता है, और एक निष्क्रिय वातावरण सुनिश्चित करने के लिए आर्गन से भरा होता है जो टाइटेनियम को प्रभावित नहीं करता है। का उत्पादन किया। मैग्नीशियम को इस प्रक्रिया में जोड़ा जाता है, जो निम्नलिखित रासायनिक समीकरण के अनुसार 800 ° C पर प्रतिक्रिया करता है:

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

टाइटेनियम एक ठोस ठोस के रूप में अवक्षेपित होता है, जो इसे शुद्ध करने और इसे बेहतर ठोस रूप देने के लिए उपचार के अधीन है, या इसका उपयोग सीधे टाइटेनियम खनिजों के निर्माण के लिए किया जाता है।

प्रतिक्रियाओं

हवा के साथ

टाइटेनियम ₂ की एक परत के कारण संक्षारण के लिए टाइटेनियम में उच्च प्रतिरोध है जो धातु के आंतरिक ऑक्सीकरण से बचाता है। हालांकि, जब तापमान 400 ° C से ऊपर बढ़ जाता है, तो धातु का एक पतला टुकड़ा TiO ₂ और TiO का मिश्रण बनाने के लिए पूरी तरह से जलने लगता है:

Ti (s) + O ₂ (g) => TiO ₂ (s)

2Ti (s) + N ₂ (g) => TiN (s)

दोनों गैसों, ओ ₂ और एन ₂, तार्किक रूप से हवा में हैं। टाइटेनियम गर्म गर्म होने के बाद ये दोनों प्रतिक्रियाएं तेजी से होती हैं। और अगर यह एक पतले विभाजित पाउडर के रूप में पाया जाता है, तो प्रतिक्रिया और भी जोरदार होती है, जिससे इस ठोस अवस्था में टाइटेनियम अत्यधिक ज्वलनशील हो जाता है।

अम्ल और क्षार के साथ

टीआईओ _2- टीआईएन की यह परत न केवल टाइटेनियम को जंग लगाने से बचाती है, बल्कि एसिड और ठिकानों के हमले से भी बचाती है, इसलिए यह भंग करना आसान धातु नहीं है।

इसे प्राप्त करने के लिए, अत्यधिक संकेंद्रित एसिड का उपयोग करने और उबालने के लिए उबालने की आवश्यकता होती है, बैंगनी रंग का समाधान प्राप्त करना जो टाइटेनियम के जलीय परिसरों का उत्पाद है; उदाहरण के लिए, ⁺³ ।

हालांकि, एक एसिड है जो इसे कई जटिलताओं के बिना भंग कर सकता है: हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड:

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

हलोजन के साथ

टाइटेनियम हलोजन के साथ सीधे संबंधित हल बनाने के लिए प्रतिक्रिया कर सकता है। उदाहरण के लिए, आयोडीन के लिए आपकी प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

टीआई (s) + 2I ₂ (s) => TiI ₄ (s)

इसी तरह फ्लोरीन, क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ, जहाँ एक तीव्र ज्वाला बनती है।

मजबूत ऑक्सीडेंट के साथ

जब टाइटेनियम को सूक्ष्म रूप से विभाजित किया जाता है, तो यह न केवल प्रज्वलन के लिए प्रवण होता है, बल्कि गर्मी के मामूली स्रोत पर मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ सख्ती से प्रतिक्रिया करने के लिए भी होता है।

इन प्रतिक्रियाओं का हिस्सा आतिशबाज़ी बनाने की विद्या के लिए उपयोग किया जाता है, क्योंकि चमकदार सफेद चिंगारियां उत्पन्न होती हैं। उदाहरण के लिए, यह रासायनिक समीकरण के अनुसार अमोनियम परक्लोरेट के साथ प्रतिक्रिया करता है:

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

जोखिम

धात्विक टाइटेनियम

टाइटेनियम पाउडर एक अत्यधिक ज्वलनशील ठोस है। स्रोत: डब्ल्यू। ओलेन

धातु का टाइटेनियम अपने साथ काम करने वालों के स्वास्थ्य के लिए किसी भी जोखिम का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। यह एक हानिरहित ठोस है; जब तक, यह एक अच्छा कण पाउडर के रूप में जमीन नहीं है। यह सफेद पाउडर, इसकी उच्च ज्वलनशीलता के कारण खतरनाक हो सकता है, जो कि प्रतिक्रिया अनुभाग में उल्लिखित है।

जब टाइटेनियम जमीन है, तो ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ इसकी प्रतिक्रिया तेज और अधिक जोरदार होती है, और यह विस्फोटक रूप से भी जल सकती है। यही कारण है कि अगर यह संग्रहीत होता है तो यह एक भयानक आग जोखिम का प्रतिनिधित्व करता है, यह आग की लपटों से प्रभावित होता है।

जलते समय, आग को केवल ग्रेफाइट या सोडियम क्लोराइड के साथ बाहर रखा जा सकता है; पानी के साथ कभी नहीं, कम से कम इन मामलों के लिए।

इसी तरह, हलोजन के साथ उनके संपर्क को हर कीमत पर बचा जाना चाहिए; यह है कि फ्लोरीन या क्लोरीन के कुछ गैसीय रिसाव के साथ, या ब्रोमीन के लाल तरल के साथ या आयोडीन के वाष्पशील क्रिस्टल के साथ बातचीत। यदि ऐसा होता है, तो टाइटेनियम आग पकड़ लेता है। न ही इसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों के संपर्क में आना चाहिए: परमैंगनेट्स, क्लोरेट्स, पर्क्लोरेट्स, नाइट्रेट्स, आदि।

अन्यथा, इसके सिल्लियां या मिश्रधातुएं भौतिक प्रहारों की तुलना में अधिक जोखिम का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकती हैं, क्योंकि वे गर्मी या बिजली के बहुत अच्छे संवाहक नहीं हैं और स्पर्श के लिए सुखद हैं।

नैनोकणों

यदि सूक्ष्म रूप से विभाजित ठोस ज्वलनशील है, तो यह और भी अधिक होना चाहिए ताकि टाइटेनियम नैनोकणों से बना हो। हालांकि, इस उप-केंद्र का मुख्य बिंदु टीआईओ ₂ नैनोकणों के कारण है, जिनका उपयोग अनगिनत अनुप्रयोगों में किया गया है जहां वे अपने सफेद रंग का गुण रखते हैं; मिठाई और कैंडी की तरह।

यद्यपि शरीर में इसके अवशोषण, वितरण, उत्सर्जन या विषाक्तता का पता नहीं चलता है, फिर भी उन्हें चूहों पर किए गए अध्ययनों में विषाक्त दिखाया गया है। उदाहरण के लिए, उन्होंने दिखाया कि यह उनके फेफड़ों में वातस्फीति और लालिमा उत्पन्न करता है, साथ ही साथ उनके विकास में श्वसन संबंधी अन्य विकार भी उत्पन्न करता है।

हमारे लिए चूहों से एक्सट्रपलेशन द्वारा, यह निष्कर्ष निकाला गया है कि टीआईओ ₂ नैनोकणों को सांस लेने से हमारे फेफड़े प्रभावित होते हैं। वे मस्तिष्क के हिप्पोकैम्पस क्षेत्र को भी बदल सकते हैं। इसके अतिरिक्त, कैंसर पर अनुसंधान के लिए अंतर्राष्ट्रीय एजेंसी संभव कार्सिनोजेन्स के रूप में उन्हें खारिज नहीं करती है।

अनुप्रयोग

वर्णक और योजक

टाइटेनियम के उपयोग के बारे में बात करना आवश्यक रूप से इसके यौगिक टाइटेनियम डाइऑक्साइड का जिक्र है। टीआईओ ₂ वास्तव में इस धातु से संबंधित सभी अनुप्रयोगों का लगभग 95% कवर करता है। कारण: इसका सफेद रंग, यह अघुलनशील है, और यह गैर विषैले भी है (शुद्ध नैनोकणों का उल्लेख नहीं है)।

यही कारण है कि यह आमतौर पर उन सभी उत्पादों में वर्णक या योजक के रूप में उपयोग किया जाता है जिन्हें सफेद रंग की आवश्यकता होती है; जैसे टूथपेस्ट, दवाइयाँ, कैंडी, कागज, जवाहरात, पेंट, प्लास्टिक इत्यादि।

कोटिंग्स

TiO _{2 का} उपयोग किसी भी सतह, जैसे कांच या सर्जिकल उपकरण को कोट करने के लिए फिल्में बनाने के लिए भी किया जा सकता है।

इन कोटिंग्स के होने से, पानी उन्हें गीला नहीं कर सकता है और उन पर चल सकता है, जैसे बारिश कार की हवाओं पर होगी। इन कोटिंग्स वाले उपकरण यूवी विकिरण को अवशोषित करके बैक्टीरिया को मार सकते हैं।

कुत्ते के मूत्र या चबाने वाली गम को डामर या सीमेंट पर TiO ₂ की कार्रवाई से तय नहीं किया जा सकता है, जो इसके बाद के हटाने की सुविधा प्रदान करेगा।

सनस्क्रीन

TiO2 सनस्क्रीन के सक्रिय घटकों में से एक है। स्रोत: पिक्साबे

और अंत में, टीआईओ _{2 के} संबंध में, यह एक फोटोकैटलिस्ट है, जो जैविक कट्टरपंथी उत्पन्न करने में सक्षम है, हालांकि, सनस्क्रीन में सिलिका या एल्यूमिना फिल्मों द्वारा बेअसर हैं। इसका सफेद रंग पहले से ही स्पष्ट रूप से इंगित करता है कि इसमें यह टाइटेनियम ऑक्साइड होना चाहिए।

एयरोस्पेस उद्योग

टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग बड़े हवाई जहाज या तेज जहाज बनाने के लिए किया जाता है। स्रोत: Pxhere

टाइटेनियम एक धातु है जिसकी कम घनत्व के संबंध में काफी ताकत और कठोरता है। यह उन सभी अनुप्रयोगों के लिए स्टील का एक विकल्प बनाता है जहां उच्च गति की आवश्यकता होती है, या बड़े पंख वाले विमान डिज़ाइन किए जाते हैं, जैसे कि ऊपर की छवि में A380 विमान।

यही कारण है कि इस धातु का एयरोस्पेस उद्योग में कई उपयोग हैं, क्योंकि यह ऑक्सीकरण का विरोध करता है, यह हल्का, मजबूत है और इसकी मिश्र धातुओं को सटीक योजक के साथ बेहतर बनाया जा सकता है।

खेल

न केवल एयरोस्पेस उद्योग में टाइटेनियम और इसके मिश्र केंद्र स्तर पर, बल्कि खेल उद्योग में भी काम करते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनके कई बर्तनों को हल्का करने की आवश्यकता है ताकि उनके पहनने वाले, खिलाड़ी या एथलीट, उन्हें भारी महसूस किए बिना संभाल सकें।

इनमें से कुछ आइटम हैं: साइकिल, गोल्फ या हॉकी स्टिक, फुटबॉल हेलमेट, टेनिस या बैडमिंटन रैकेट, तलवारबाजी तलवार, आइस स्केट्स, स्की, अन्य।

इसके अलावा, हालांकि इसकी उच्च लागत के कारण काफी कम डिग्री, टाइटेनियम और इसकी मिश्र धातुओं का उपयोग लक्जरी और स्पोर्ट्स कारों में किया गया है।

आतिशबाज़ी बनाने की विद्या

जमीन टाइटेनियम के साथ मिश्रित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, KClO ₄, और एक आतशबाज़ी के रूप में सेवा; वास्तव में, जो उन्हें आतिशबाज़ी शो में बनाते हैं।

दवा

टाइटेनियम और इसकी मिश्र धातुएँ बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में धातु की उत्कृष्टता हैं। वे बायोकंपैटिबल, अक्रिय, मजबूत, ऑक्सीकरण करने में मुश्किल, गैर विषैले होते हैं, और हड्डी के साथ मूल रूप से एकीकृत होते हैं।

यह उन्हें आर्थोपेडिक और दंत प्रत्यारोपण के लिए, कृत्रिम कूल्हे और घुटने के जोड़ों के लिए, फ्रैक्चर को ठीक करने के लिए शिकंजा के रूप में, पेसमेकर या कृत्रिम दिल के लिए बहुत उपयोगी बनाता है।

जैविक

टाइटेनियम की जैविक भूमिका अनिश्चित है, और हालांकि यह ज्ञात है कि यह कुछ पौधों में जमा हो सकता है और कुछ कृषि फसलों (जैसे टमाटर) की वृद्धि को लाभान्वित कर सकता है, जहां यह हस्तक्षेप करता है वे अज्ञात हैं।

यह कार्बोहाइड्रेट, एंजाइम और क्लोरोफिल के गठन को बढ़ावा देने के लिए कहा जाता है। वे अनुमान लगाते हैं कि यह पौधों के जीवों की प्रतिक्रिया के कारण टाइटेनियम की कम जैव उपलब्धता सांद्रता के खिलाफ खुद का बचाव करने के लिए है, क्योंकि वे उनके लिए हानिकारक हैं। हालांकि, मामला अभी भी अंधेरे में है।

संदर्भ

1. कंपकंपी और एटकिंस। (2008)। अकार्बनिक रसायन शास्त्र । (चौथा संस्करण)। मैक ग्रे हिल।
2. विकिपीडिया। (2019)। टाइटेनियम। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org
3. कपास साइमन। (2019)। टाइटेनियम। रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री। से पुनर्प्राप्त: chemistryworld.com
4. डेविस माराउ। (2019)। टाइटेनियम क्या है? गुण और उपयोग। अध्ययन। से पुनर्प्राप्त: study.com
5. हेलमेनस्टाइन, ऐनी मैरी, पीएच.डी. (03 जुलाई, 2019)। टाइटेनियम रासायनिक और भौतिक गुण। से पुनर्प्राप्त: सोचाco.com
6. केडीएच भदेशिया। (एस एफ)। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं का धातुकर्म। कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय। से पुनर्प्राप्त: चरण-trans.msm.cam.ac.uk
7. चेम्बर्स मिशेल। (7 दिसंबर, 2017)। कैसे टाइटेनियम जीवन जीने में मदद करता है। से पुनर्प्राप्त: titaniumprocessingcenter.com
8. क्लार्क जे (05 जून, 2019)। टाइटेनियम की रसायन। रसायन शास्त्र LibreTexts। से पुनर्प्राप्त: chem.libretexts.org
9. वेंकटेश वैद्यनाथन। (2019)। टाइटेनियम कैसे बनाया जाता है? विज्ञान एबीसी। से पुनर्प्राप्त: Scienceabc.com
10. डॉ। एडवर्ड ग्रुप। (10 सितंबर 2013 को)। टाइटेनियम के स्वास्थ्य जोखिम। ग्लोबल हीलिंग सेंटर। से पुनर्प्राप्त: globalhealingcenter.com
11. Tlustoš, P. Cígler, M. Hrubý, S. Kužel, J. Száková & J. Cík। (2005)। बायोमास उत्पादन में टाइटेनियम की भूमिका और क्षेत्र में बढ़ती फसलों में आवश्यक तत्वों की सामग्री पर इसका प्रभाव। संयंत्र सोइल एनविरॉन।, 51, (1): 19-25।
12. KYOCERA एसजीएस। (2019)। टाइटेनियम का इतिहास। से पुनर्प्राप्त: kyocera-sgstool.eu