العدد الذري 22 · فلز انتقالي
تيتانيوم Ti
أسماء أخرى: Titanium
التيتانيوم فلز انتقالي قوي وخفيف ومقاوم للتآكل، يضاهي في قوته كثيرًا من أنواع الفولاذ بكثافة تزيد قليلًا على نصف كثافتها. وهو ثمين في الطائرات والغرسات الطبية والمصانع الكيميائية، أما أكسيده الأبيض فهو أهم صبغة بيضاء في العالم.
الخصائص الرئيسية
| العدد الذري | 22 |
|---|---|
| الكتلة الذرية | 47.867 (الكتلة الذرية القياسية المختصرة وفق CIAAW 2024) |
| الفئة | فلز انتقالي |
| المجموعة | 4 |
| الدورة | 4 |
| الفئة المدارية | d |
| الحالة (25 °C، 1 atm) | صلب |
| درجة الانصهار | 1941 K (1667.8 °C) |
| درجة الغليان | 3560 K (3286.8 °C) |
| الكثافة | 4.5 g/cm³ |
| السالبية الكهربائية (باولنغ) | 1.54 |
| نصف القطر الذري (فان دير فالس) | 187 pm |
| طاقة التأين الأولى | 6.828 eV |
| الألفة الإلكترونية | 0.079 eV |
| حالات الأكسدة | +4, +3, +2 |
| سنة الاكتشاف | 1791 |
التوزيع الإلكتروني
- مختصر
- [Ar]4s2 3d2
- كامل
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2
- الإلكترونات في كل غلاف
- 2 · 8 · 10 · 2
مخطط المدارات
الموقع في الجدول
الاكتشاف
في عام 1791 فحص رجل الدين الإنجليزي وعالم المعادن الهاوي ويليام غريغور رملًا أسود مغناطيسيًا من جدول في أبرشية ماناكان بكورنوال. فوجد أنه يحتوي على الحديد وأكسيد فلز مجهول، وسمّى المعدن ميناكانيت، ويُعرف اليوم باسم الإلمنيت.
وبعد بضع سنوات، في عام 1795، وجد الكيميائي الألماني مارتن هاينريش كلابروت مستقلًا الأكسيد نفسه في معدن الروتيل من المجر. وتعرّف عليه عنصرًا جديدًا وأطلق عليه اسم التيتانيوم، ثم أكد لاحقًا أن فلز غريغور هو نفسه.
تبيّن أن صنع التيتانيوم النقي صعب جدًا لأن الفلز الساخن يتحد بالأكسجين والنيتروجين والكربون. وفي عام 1910 أنتج ماثيو هنتر في الولايات المتحدة تيتانيوم شبه نقي بتسخين رابع كلوريد التيتانيوم مع الصوديوم. أما عملية كرول، التي طوّرها ويليام كرول في ثلاثينيات القرن العشرين وأربعينياته مستخدمًا المغنسيوم بدلًا منه، فقد جعلت الإنتاج الواسع ممكنًا، ولا تزال الطريقة الرئيسية اليوم.
أصل التسمية
سمّى كلابروت العنصر نسبة إلى التيتانيين، أبناء إلهة الأرض الأقوياء في الأساطير اليونانية، على غرار اليورانيوم الذي سمّاه نسبة إلى كوكب أورانوس. والرمز Ti.
أهم الاستخدامات
- الصبغات: يتحول معظم خام التيتانيوم إلى ثاني أكسيد التيتانيوم، وهو صبغة بيضاء ناصعة تُستخدم في الدهانات والورق والبلاستيك ومستحضرات التجميل.
- الطيران والفضاء: تُستخدم سبائك التيتانيوم مثل Ti-6Al-4V في المحركات النفاثة وهياكل الطائرات والمركبات الفضائية.
- الطب: التيتانيوم متوافق حيويًا ويلتحم بالعظم، لذا يُستخدم في مفاصل الورك والركبة الاصطناعية وزراعة الأسنان وصفائح العظام.
- الصناعة الكيميائية ومياه البحر: تناسب مقاومته للتآكل المبادلات الحرارية ومحطات تحلية المياه والمعدات البحرية.
- السلع الاستهلاكية: إطارات الدراجات ومضارب الغولف والساعات وإطارات النظارات والمجوهرات.
النظائر
للتيتانيوم خمسة نظائر مستقرة، من التيتانيوم-46 إلى التيتانيوم-50، وأكثرها شيوعًا التيتانيوم-48 بنحو 74 في المئة. أما التيتانيوم-44 المشع، وعمر النصف له نحو 60 سنة، فيُنتج في انفجارات المستعرات العظمى، وقد رُصدت أشعة غاما الناتجة عن اضمحلاله في بقايا Cassiopeia A (ذات الكرسي A)، ما أعطى الفلكيين دليلًا مباشرًا على كيفية صهر هذه الانفجارات لعناصر جديدة.
في الحياة اليومية
فلز التيتانيوم غير سام، ولهذا يُستخدم على نطاق واسع داخل الجسم وفي مجوهرات من يعانون حساسية المعادن. ويوجد ثاني أكسيد التيتانيوم في الدهان الأبيض وواقيات الشمس ومعجون الأسنان. وقد حُظر استخدامه ملوّنًا غذائيًا في الاتحاد الأوروبي عام 2022 احتياطًا، وإن ظل مسموحًا في بعض البلدان الأخرى.
قد يحترق مسحوق التيتانيوم الناعم، أما التيتانيوم الصلب فالتعامل معه آمن جدًا.
هل تعلم؟
- التيتانيوم تاسع أوفر العناصر في القشرة الأرضية.
- درجة انصهاره نحو 1,941 K (1,668 °C).
- التيتانيوم الساخن من الفلزات القليلة التي تحترق في النيتروجين النقي.
المجموعة نفسها (4)
مصادر البيانات · الخصائص: PubChem Periodic Table (بيانات عامة من NIH/NLM الأمريكية) · الكتل الذرية: الكتل الذرية القياسية المختصرة CIAAW 2024 · الأسماء: Wikidata (CC0)، والأسماء الكورية وفق الجمعية الكيميائية الكورية. تاريخ الاسترجاع 2026-09-23.