Titanyum kimyasal elementi 22 atom numarasına ve Ti sembolüne sahiptir. Gümüş renginde, düşük yoğunluklu ve yüksek mukavemetli bir geçiş metali olan titanyum, deniz suyunda, aqua regia’da ve klorda korozyona karşı dayanıklıdır ve doğada bulunduğu tek form olan oksitin indirgenmesiyle oluşturulabilir.
William Gregor titanyumu 1791 yılında Cornwall, Büyük Britanya’da buldu. Martin Heinrich Klaproth metale Yunan mitolojisindeki Titanların adını verdi. Element hemen hemen tüm canlı organizmaların yanı sıra su kütlelerinde, kayalarda ve toprakta bulunur. Çoğunlukla Dünya’nın kabuğunda ve litosferinde yaygın olarak dağılmış olan rutil ve ilmenit minerallerinde bulunur.
Metali ana mineral cevherlerinden ayırmak için Kroll ve Hunter prosedürleri kullanılır. En yaygın madde olan titanyum dioksit, çok sevilen bir fotokatalizördür ve beyaz pigmentlerin üretiminde kullanılır. Diğer maddeler arasında polipropilen üretiminde katalizör olarak kullanılan titanyum triklorür (TiCl3) ve duman perdelerinin ve katalizörlerin bir bileşeni olan titanyum tetraklorür (TiCl4) bulunur.
Havacılık (jet motorları, füzeler ve uzay araçları), askeri, endüstriyel süreçler (kimyasallar ve petrokimyasallar, tuzdan arındırma tesisleri, kağıt hamuru ve kağıt), otomotiv, tarım (çiftçilik), tıbbi protezler, ortopedik implantlar, diş ve endodontik aletler ve eğeler, diş implantları, spor malzemeleri, mücevherler, cep telefonları ve diğer uygulamalarda kullanılmak üzere titanyum, diğer elementlerin yanı sıra demir, alüminyum, vanadyum ve molibden ile alaşım haline getirilebilir.
Metal, en değerli iki özelliği olan korozyon direnci ve herhangi bir metalik elementin en yüksek mukavemet-yoğunluk oranına sahiptir. Titanyum bazı çeliklerden daha az yoğun olmakla birlikte alaşımsız haliyle aynı derecede güçlüdür. Bu elementin 46Ti ile 50Ti arasında doğal olarak oluşan beş izotopu vardır ve 48Ti en yaygın olanıdır (%73,8). Bu elementin iki allotropik formu vardır.
Titanyumun Fiziksel Özellikleri
Titanyum, yüksek mukavemet/ağırlık oranına sahip olmasıyla tanınan bir metaldir. Metalik-beyaz renkli, oldukça sünek ve parlak olan güçlü, hafif bir metaldir. Nispeten yüksek erime noktası (1,668 °C) nedeniyle refrakter bir metal olarak değerlidir. Diğer metallere kıyasla paramanyetiktir ve nispeten düşük elektrik ve ısı iletkenliğine sahiptir. Titanyum, kritik sıcaklığı olan 0,49 K’nin altında soğutulduğunda süper iletken hale gelir.
Ticari olarak saf (%99,2 saf) titanyum sınıflarının nihai gerilme mukavemeti yaklaşık 434 MPa’dır, bu da sıradan, düşük dereceli çelik alaşımlarının mukavemetiyle karşılaştırılabilir, ancak daha az yoğundur. Titanyum, alüminyumdan %60 daha yoğun olmasına rağmen en yaygın olarak kullanılan 6061-T6 alüminyum alaşımından iki kat daha güçlüdür. Beta C gibi bazı titanyum alaşımlarının gerilme mukavemeti 1.400 MPa’yı aşabilir. Ancak titanyum 430 °C’yi aşan sıcaklıklarda zayıflar.
Titanyum manyetik değildir, zayıf bir ısı ve elektrik iletkenidir ve bazı ısıl işlem görmüş çelik sınıfları kadar sert değildir. Keskin aletler ve doğru soğutma teknikleri kullanılmazsa malzeme safra atabileceğinden, işleme güvenlik önlemleri gerektirir. Çelik yapılara benzer şekilde, titanyum yapılar da belirli uygulamalarda dayanıklılık sağlayan bir yorulma sınırına sahiptir.
Metal, dimorfik bir allotrop olarak hekzagonal bir forma sahiptir ve 882 °C’de gövde merkezli kübik (kafes) forma dönüşür. Bu geçiş sıcaklığına kadar ısıtıldığında, formun özgül ısısı önemli ölçüde artar, ancak daha sonra hızla azalır ve sıcaklıktan bağımsız olarak form için nispeten sabit kalır.
Titanyumun Kimyasal Özellikleri
Titanyum metali ve alaşımlarının yüzeyi, alüminyum ve magnezyumunki gibi, havaya maruz kaldığında anında oksitlenir ve yığın metali daha fazla oksidasyon veya korozyondan koruyan ince, gözeneksiz bir pasivasyon tabakası oluşturur. Bu koruyucu tabaka başlangıçta sadece 1-2 nm kalınlığındadır, ancak dört yıl boyunca kademeli olarak kalınlaşarak 25 nm kalınlığa ulaşır. Bu tabaka titanyuma neredeyse platin düzeyinde bir korozyon direnci sağlar.
Çoğu organik asit, klorür çözeltileri ve seyreltilmiş sülfürik ve hidroklorik asitlerin tümü titanyuma zarar vermeden saldırmak için kullanılabilir. Ancak konsantre asitler titanyumu korozyona uğratır. Titanyum, negatif redoks potansiyelinin de gösterdiği gibi, erime noktasından daha düşük sıcaklıklarda normal havada yanan oldukça reaktif bir metaldir. Sadece vakum veya inert bir atmosfer erimeye neden olabilir. 550°C’de klor ile karışır. Hidrojeni emmesinin yanı sıra diğer halojenlerle de etkileşime girer.
Titanyum, havada 1.200 °C’de ve saf oksijende 610 °C’de titanyum dioksit oluşturmak için oksijenle kolayca birleşir. Saf nitrojen gazında yanan birkaç elementten biri olan titanyum, 800 °C’de reaksiyona girerek kırılgan bir malzeme olan titanyum nitrür oluşturur. Titanyum süblimasyon pompaları, oksijen, nitrojen ve diğer birçok gazla yüksek reaktivitesi nedeniyle filamentlerden buharlaştırılan titanyumdan yapılır. Titanyum, bu gazlara kimyasal olarak bağlanarak bu gazlar için bir tutucu görevi görür. Ultra yüksek vakum sistemlerinde, bu tür pompalar düşük maliyetle inanılmaz derecede düşük basınçlar oluşturur.
Kaynak: Wikipedia
