ٹائٹینیم کی کیمیائی اور جسمانی خصوصیات

ٹائٹینیم ایک مضبوط اور ہلکا پھلکا ریفریکٹری دھات ہے۔ ٹائٹینیم مرکبات ایرو اسپیس انڈسٹری کے لیے اہم ہیں اور یہ طبی، کیمیائی اور فوجی ہارڈویئر کے ساتھ ساتھ کھیلوں کے سامان میں بھی استعمال ہوتے ہیں۔

ایرو اسپیس ایپلی کیشنز ٹائٹینیم کی کھپت کا 80٪ حصہ بناتے ہیں، جب کہ 20٪ دھات کا استعمال آرمر، میڈیکل ہارڈویئر اور صارفین کی مصنوعات میں ہوتا ہے۔

ٹائٹینیم کی خصوصیات

جب ٹائٹینیم کی خصوصیات کی بات کی جائے تو ہم اس کی منفرد طبعی خصوصیات کو نظر انداز نہیں کر سکتے۔ ٹائٹینیم ایک ہلکی پھلکی دھات ہے جس کی کثافت 4.5 گرام فی مکعب سینٹی میٹر ہے، جو اسے بہترین طاقت فراہم کرتی ہے۔ طاقت اور وزن کے تناسب کا یہ توازن ایرو اسپیس کے میدان میں ٹائٹینیم کو ایک اسکافولڈ مواد بناتا ہے اور جدید طیاروں کی ترقی کو فروغ دیتا ہے۔

جوہری علامت: Ti

جوہری نمبر: 22

عنصر کی قسم: ٹرانزیشن میٹل

کثافت: 4.506/سینٹی میٹر 3

پگھلنے کا مقام: 3038 ڈگری ایف (1670 ڈگری)

نقطہ ابلتا: 5949 ڈگری ایف (3287 ڈگری)

محس کی سختی: 6

خصوصیت

ٹائٹینیم پر مشتمل مرکب دھاتیں اپنی اعلی طاقت، ہلکے وزن اور بہترین سنکنرن مزاحمت کے لیے مشہور ہیں۔ اگرچہ ٹائٹینیم سٹیل کی طرح مضبوط ہے، لیکن یہ تقریباً 40 فیصد ہلکا ہے۔

یہ، کاویٹیشن کے خلاف مزاحمت کے ساتھ مل کر (تیز دباؤ کی تبدیلیاں جو صدمے کی لہروں کا سبب بنتی ہیں جو وقت کے ساتھ دھات کو کمزور یا نقصان پہنچاتی ہیں) اور کٹاؤ، اسے ایرو اسپیس انجینئرز کے لیے ایک ضروری ساختی دھات بنا دیتا ہے۔

ٹائٹینیم پانی اور کیمیائی میڈیا کے ذریعہ سنکنرن کے خلاف بھی انتہائی مزاحم ہے۔ یہ مزاحمت اس کی سطح پر ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (TiO 2 ) کی ایک پتلی پرت کے بننے کی وجہ سے ہوتی ہے، جس سے ان مواد کو گھسنا انتہائی مشکل ہو جاتا ہے۔

ٹائٹینیم میں لچک کا کم ماڈیول ہوتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ ٹائٹینیم بہت لچکدار ہے اور موڑنے کے بعد اپنی اصل شکل میں واپس آ سکتا ہے۔ یادداشت کے مرکب (وہ مرکب جو ٹھنڈے ہونے پر خراب ہوجاتے ہیں لیکن گرم ہونے پر اپنی اصلی شکل میں واپس آتے ہیں) بہت سے جدید ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہیں۔

ٹائٹینیم غیر مقناطیسی اور حیاتیاتی مطابقت پذیر (غیر زہریلا، غیر الرجینک) ہے، جس کی وجہ سے طبی میدان میں اس کا استعمال بڑھ رہا ہے۔

تاریخ

ٹائٹینیم کی صنعتی اہمیت کو سمجھنے کے لیے ہمیں اس کی تاریخ پر نظر ڈالنے کی ضرورت ہے۔ ٹائٹینیم کی دریافت 18ویں صدی کی ہے، لیکن 20ویں صدی تک اس کی تباہ کن شکل کو کامیابی سے الگ نہیں کیا جا سکا۔ پچھلی چند دہائیوں میں، ٹائٹینیم دھیرے دھیرے نمایاں ہوا ہے اور سائنس اور ٹیکنالوجی کا بنیادی مرکز بن گیا ہے۔ ہوا بازی کی صنعت کے عروج کے ساتھ، ٹائٹینیم مرکبات ہوائی جہاز کے ڈھانچے کے لیے ایک مثالی انتخاب بن گئے ہیں۔ ان کی ہلکی پھلکی اور زیادہ طاقت والی خصوصیات ہوائی جہاز کو نہ صرف زیادہ توانائی بخشتی ہیں بلکہ محفوظ بھی بناتی ہیں۔

ٹائٹینیم کا استعمال، کسی بھی شکل میں، صرف دوسری جنگ عظیم کے بعد واقعی تیار ہوا۔ درحقیقت، ٹائٹینیم کو 1910 تک دھات کے طور پر الگ نہیں کیا گیا تھا جب امریکی کیمیا دان میتھیو ہنٹر نے سوڈیم کے ساتھ ٹائٹینیم ٹیٹرا کلورائیڈ (TiCl 4) کو کم کرکے ٹائٹینیم تیار کیا تھا۔ ایک طریقہ جسے اب ہنٹر عمل کے نام سے جانا جاتا ہے۔

تاہم، 1930 کی دہائی تک تجارتی پیداوار ممکن نہیں تھی جب ولیم جسٹن کرول نے یہ ظاہر کیا کہ کلورائیڈ سے ٹائٹینیم کو کم کرنے کے لیے میگنیشیم بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کرول کا عمل آج کل سب سے زیادہ استعمال ہونے والا تجارتی پیداواری طریقہ ہے۔

ٹائٹینیم کا پہلا بڑا استعمال فوجی طیاروں میں لاگت سے موثر پیداوار کا طریقہ تیار کرنے کے بعد ہوا۔ سوویت یونین اور ریاستہائے متحدہ نے 1950 اور 1960 کی دہائیوں میں ڈیزائن کیے گئے فوجی طیاروں اور آبدوزوں میں ٹائٹینیم مرکبات کا استعمال شروع کیا۔ 1960 کی دہائی کے اوائل تک، کمرشل ہوائی جہاز بنانے والوں نے بھی ٹائٹینیم مرکب استعمال کرنا شروع کر دیا۔

1950 کی دہائی میں سویڈش ڈاکٹر Per-Ingvar Branemark کی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ ٹائٹینیم انسانی جسم میں منفی مدافعتی ردعمل کو متحرک نہیں کرتا، جس سے دھات ہمارے جسم میں ضم ہو جاتی ہے۔ اسے osseointegration کہتے ہیں۔

پیداوار

ٹائٹینیم ایک وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والی ہلکی دھات ہے جس کی پیداوار بنیادی طور پر کلورینیشن کے طریقہ کار پر منحصر ہے۔ اس عمل میں، ٹائٹینیم ایسک عام طور پر کلورین گیس اور کوک کے ساتھ ٹائٹینیم کلورائد پیدا کرنے کے لیے رد عمل ظاہر کرتا ہے، جسے پھر اعلی درجہ حرارت کے ذریعے خالص دھاتی ٹائٹینیم میں کم کر دیا جاتا ہے۔ یہ منفرد اور پیچیدہ پیداواری عمل ہمیں مختلف شعبوں میں ایپلی کیشنز کی بنیاد رکھنے کے لیے ایک مضبوط، ہلکا پھلکا ٹائٹینیم مواد فراہم کرتا ہے۔

اگرچہ ٹائٹینیم زمین کی پرت میں چوتھا سب سے عام دھاتی عنصر ہے (ایلومینیم، آئرن اور میگنیشیم کے بعد)، ٹائٹینیم دھات کی پیداوار آلودگی، خاص طور پر آکسیجن کے لیے انتہائی حساس ہے، یہی وجہ ہے کہ اس کی نشوونما نسبتاً نئی اور مہنگی ہے۔

بنیادی ٹائٹینیم کی پیداوار میں استعمال ہونے والے اہم دھاتیں ilmenite اور rutile ہیں، جو بالترتیب تقریباً 90% اور 10% پیداوار کے لیے بنتی ہیں۔

2015 میں ilmenite concentrate کی پیداوار 10 ملین ٹن کے قریب تھی، حالانکہ ہر سال پیدا ہونے والے ilmenite concentrate کا صرف ایک چھوٹا سا حصہ (تقریباً 5%) بالآخر ٹائٹینیم دھات میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ اس کے بجائے، زیادہ تر ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (TiO 2) پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو رنگوں، خوراک، دواسازی اور کاسمیٹکس میں استعمال ہونے والا سفید رنگ روغن ہے۔

کرول کے عمل کے پہلے مرحلے میں، ٹائٹینیم ایسک کو کلورین کی فضا میں کوکنگ کول کے ساتھ کچل کر گرم کیا جاتا ہے تاکہ ٹائٹینیم ٹیٹرا کلورائیڈ (TiCl 4 ) پیدا ہو سکے۔ اس کے بعد کلورائد کو پکڑا جاتا ہے اور ایک کنڈینسر سے گزر جاتا ہے، جس سے ٹائٹینیم کلورائد مائع پیدا ہوتا ہے جس کی پاکیزگی 99% تک ہوتی ہے۔

پھر ٹائٹینیم ٹیٹرا کلورائیڈ کو براہ راست برتن میں کھلایا جاتا ہے جس میں پگھلا ہوا میگنیشیم ہوتا ہے۔ آکسیجن کی آلودگی سے بچنے کے لیے، ارگون شامل کرکے اسے غیر فعال بنائیں۔

بعد میں کشید کرنے کے عمل میں کئی دن لگ سکتے ہیں، اس دوران برتن کو 1832 ڈگری ایف (1000 ڈگری) تک گرم کیا جاتا ہے۔ میگنیشیم ٹائٹینیم کلورائد کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، کلورائد کو اتار کر عنصری ٹائٹینیم اور میگنیشیم کلورائد پیدا کرتا ہے۔

نتیجے میں ریشے دار ٹائٹینیم کو سپنج ٹائٹینیم کہا جاتا ہے۔ ٹائٹینیم مرکبات اور اعلیٰ پاکیزگی والے ٹائٹینیم انگوٹ تیار کرنے کے لیے، الیکٹران بیم، پلازما آرک یا ویکیوم آرک پگھلنے کے لیے ٹائٹینیم اسفنج کو مختلف مرکب عناصر کے ساتھ پگھلایا جا سکتا ہے۔

استعمال کریں

کھیلوں کے سامان کے میدان میں ٹائٹینیم دھات کی درخواست بنیادی طور پر اعلی درجے کی سائیکلوں، گولف کلبوں، ٹینس ریکٹس اور دیگر سامان میں جھلکتی ہے۔ ٹائٹینیم دھات کی ہلکی پھلکی خصوصیات کھیلوں کے سامان کو زیادہ لچکدار اور آرام دہ بناتی ہیں، جس سے کھلاڑیوں کی مسابقتی سطح بہتر ہوتی ہے۔

ٹائٹینیم دھات بڑے پیمانے پر ایرو اسپیس، آٹوموٹو انڈسٹری، طبی سامان، کیمیائی صنعت، الیکٹرانکس اور کھیلوں کے سامان اور دیگر شعبوں میں استعمال ہوتی ہے۔ سائنس اور ٹکنالوجی کی مسلسل ترقی اور پیشرفت اور ٹیکنالوجی کی بہتری کے ساتھ، ٹائٹینیم میٹل کے اطلاق کے شعبوں میں توسیع ہوتی رہے گی۔ ٹائٹینیم دھات کی بہترین خصوصیات اور استعداد اسے جدید انجینئرنگ مواد کا ایک ناگزیر حصہ بناتی ہے۔

 

〔اقتباس〕بیل، ٹیرینس۔ "ٹائٹینیم کی خصوصیات اور خصوصیات۔" ThoughtCo، 4 اپریل 2023، thoughtco.com/metal-profile-titanium-2340158۔