ความหมายพื้นฐานของคำว่าไทเทเนียม

ต้องใช้เวลากว่า 100 ปีตั้งแต่การค้นพบธาตุไทเทเนียมไปจนถึงการผลิตผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ การใช้งานจริงและการยอมรับไทเทเนียมเกิดขึ้นหลังทศวรรษที่ 1940

พื้นผิวโลกหนา 10 กิโลเมตร ประกอบด้วยไทเทเนียมมากถึงหกในพันส่วน มากกว่าทองแดง 61 เท่า ปริมาณเปลือกโลกอยู่ในอันดับที่ 10 (อันดับธาตุในเปลือกโลก: ออกซิเจน ซิลิคอน อลูมิเนียม เหล็ก แคลเซียม โซเดียม โพแทสเซียม แมกนีเซียม ไฮโดรเจน ไทเทเนียม) เพียงหยิบดินหยิบขึ้นมาจากพื้นดินซึ่งมีไททาเนียมเพียงไม่กี่ในพันส่วน ปริมาณสำรองแร่ไททาเนียมของโลกมากกว่า 10 ล้านตันก็ไม่ใช่ของหายาก

บนชายหาดมีทรายและกรวดหลายร้อยล้านตัน ไทเทเนียม และเซอร์โคเนียม แร่ธาตุสองชนิดที่หนักกว่าทรายและกรวด ผสมอยู่ในทรายและกรวด หลังจากล้างน้ำทะเลทั้งกลางวันและกลางคืนหลายล้านปี ยิ่งหนักกว่าอิลเมนไนต์ และแร่ทรายเซอร์โคเนียมที่ถูกชะล้างเข้าด้วยกันตามแนวชายฝั่งยาวทำให้เกิดชั้นแร่ไทเทเนียมและเซอร์โคเนียม ชั้นแร่นี้เป็นทรายสีดำ โดยทั่วไปมีความหนาไม่กี่เซนติเมตรถึงสิบเซนติเมตร

ไทเทเนียมไม่ใช่แม่เหล็ก และเรือดำน้ำนิวเคลียร์ที่สร้างขึ้นด้วยไทเทเนียมก็ไม่ต้องกังวลกับทุ่นระเบิดแม่เหล็ก

เฉพาะในปี 1947 เท่านั้นที่ผู้คนเริ่มถลุงไทเทเนียมในโรงงาน ในปีนั้นผลิตได้เพียง 2 ตัน และในปี 1955 การผลิตเพิ่มขึ้นเป็น 20,{4}} ตัน ในปี 1972 การผลิตสูงถึง 200,000 ตันต่อปี ความแข็งของไทเทเนียมนั้นใกล้เคียงกับเหล็ก ในขณะที่มีน้ำหนักเกือบครึ่งหนึ่งของเหล็กในปริมาตรเดียวกัน แม้ว่าไททาเนียมจะหนักกว่าอะลูมิเนียมเล็กน้อย แต่ความแข็งของมันก็มากกว่าอะลูมิเนียมถึงสองเท่า ตอนนี้ในจักรวาลของจรวดและขีปนาวุธ ไทเทเนียมจำนวนมากแทนที่จะเป็นเหล็ก จากสถิติพบว่าไทเทเนียมประจำปีของโลกที่ใช้ในการนำทางในจักรวาลมีจำนวนมากกว่าพันตัน ผงไทเทเนียมที่ละเอียดมากหรือเชื้อเพลิงจรวด ไทเทเนียมจึงได้ชื่อว่าจักรวาลของโลหะ โลหะอวกาศ

ไทเทเนียมทนความร้อนได้ดีมาก จุดหลอมเหลวสูงถึง 1668 องศา ที่อุณหภูมิห้อง ไทเทเนียมอาจไม่เป็นอันตรายในสารละลายกรดและด่างแก่หลายชนิด แม้แต่กรดที่ดุร้ายที่สุดอย่างอควากัดกร่อนก็ไม่สามารถกัดกร่อนได้ ไททาเนียมไม่กลัวน้ำทะเล บางคนก็จมชิ้นไททาเนียมลงก้นทะเล ห้าปีให้หลังมาดู ด้านบนของเกาะติดสัตว์เล็ก ๆ และพืชใต้ทะเลมากมาย แต่ไม่มีสนิม ,ยังคงสดใสเป็นประกาย

ปัจจุบันผู้คนเริ่มใช้ไทเทเนียมเพื่อผลิตเรือดำน้ำ - เรือดำน้ำไทเทเนียม เนื่องจากไททาเนียมมีความแข็งแรงมากและทนต่อแรงดันสูงได้ เรือดำน้ำประเภทนี้จึงสามารถแล่นในทะเลลึกได้ลึกถึง 4,500 เมตร

ไทเทเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีสัญลักษณ์ทางเคมี Ti และเลขอะตอม 22 เป็นโลหะทรานซิชันสีขาวเงิน โดดเด่นด้วยน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง มีความมันวาวของโลหะ และทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดี (รวมถึงน้ำทะเล น้ำทะเล และคลอรีน) เนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร ทนทานต่ออุณหภูมิสูงและต่ำ กรดและด่างแก่ได้ดี รวมถึงความแข็งแรงสูงและความหนาแน่นต่ำ จึงเรียกว่า "โลหะอวกาศ"

ไทเทเนียมถูกค้นพบโดยวิลเลียม เกรเกอร์ ในเมืองคอร์นวอลล์ ประเทศอังกฤษ ในปี พ.ศ. 2334 และตั้งชื่อโดย Martin Heinrich Klaproth ตามไททันส์ในเทพนิยายกรีก

ไทเทเนียมถือเป็นโลหะหายากเนื่องจากมีการกระจายตัวในธรรมชาติและยากต่อการสกัด อย่างไรก็ตาม ความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของมันสูงเป็นอันดับที่ 10 ของธาตุทั้งหมด แร่ไทเทเนียมที่สำคัญคือแร่ไททานิค [3] แร่หลักของไทเทเนียมคือ อิลเมไนต์ และรูไทล์ ซึ่งแพร่หลายในเปลือกโลกและเปลือกโลก ไทเทเนียมยังมีอยู่ในสิ่งมีชีวิต หิน แหล่งน้ำ และดินเกือบทั้งหมด [4] ไทเทเนียมสกัดจากแร่หลักโดยใช้วิธี Kroll[5] หรือ Hunt ไทเทเนียมไดออกไซด์เป็นสารประกอบที่พบมากที่สุดซึ่งใช้ในการสร้างเม็ดสีขาว[6] สารประกอบอื่นๆ ได้แก่ ไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ (TiCl₄) (ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาและในการผลิตม่านควันหรือตัวอักษรทางอากาศ) และไทเทเนียมไตรคลอไรด์ (TiCl₃) (ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการผลิตโพลีโพรพีลีน)[4]

ไทเทเนียมสามารถนำไปผสมกับองค์ประกอบอื่นๆ ได้ เช่น เหล็ก อลูมิเนียม วานาเดียม หรือโมลิบดีนัม เพื่อสร้างโลหะผสมเบาที่มีความแข็งแรงสูง ซึ่งนำไปใช้งานในอวกาศได้หลากหลาย (เครื่องยนต์ไอพ่น ขีปนาวุธ และยานอวกาศ) การทหาร กระบวนการทางอุตสาหกรรม (สารเคมีและ ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล และกระดาษ) ยานยนต์ อาหารเกษตร ยา (ขาเทียม การปลูกถ่ายกระดูกและข้อ เครื่องมือและการอุดฟันทางทันตกรรม) อุปกรณ์กีฬา เครื่องประดับ และโทรศัพท์มือถือ และอื่นๆ อีกมากมาย [4].

คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์มากที่สุดสองประการของไทเทเนียมคือ ความต้านทานการกัดกร่อน และอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงสุดของโลหะใดๆ [7] ในสถานะที่ไม่มีการเจือ ไทเทเนียมจะมีความแข็งแรงพอๆ กับเหล็กบางชนิด แต่เบากว่าถึง 45% [8] มีไอโซโทปอยู่ 2 ไอโซโทป[9] และไอโซโทปที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ 5 ไอโซโทปตั้งแต่ Ti ถึง Ti โดยมีปริมาณมากที่สุดคือ Ti (73.8%)[10] คุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ของไทเทเนียมมีความคล้ายคลึงกับเซอร์โคเนียมเนื่องจากทั้งสองมีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากันและอยู่ในกลุ่มเดียวกันในตารางธาตุ