Home » ശാസ്ത്രപരിപാടികൾ » ആവർത്തനപ്പട്ടിക 150 വർഷം » ടൈറ്റാനിയം – ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

ടൈറ്റാനിയം – ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

ഷീജ എസ്.ആർ

ഗവ കോളേജ്, മടപ്പള്ളി

ലൂക്ക – ആവർത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാർഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു. ഇന്ന് ടൈറ്റാനിയത്തെ പരിചയപ്പടാം.

വർത്തനപ്പട്ടികയിലെ സംക്രമണ മൂലകങ്ങൾ എന്ന വിഭാഗത്തിൽ പെട്ട ‘ടൈറ്റാനിയം’  ഏറെ സവിശേഷതകളുള്ള ഒരു ലോഹമാണ്. ‘അത്ഭുതലോഹം’ എന്നറിയപ്പടുന്ന ടൈറ്റാനിയം ഭൂവല്‍ക്കത്തിൽ ഏറ്റവും കൂടുതലായി കാണപ്പെടുന്ന  ലോഹങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്.

ചരിത്രം

1791 ൽ വില്ല്യം ഗ്രിഗർ (William Gregor) ഈ ലോഹത്തെ കണ്ടുപിടിച്ചു. എന്നാൽ ടൈറ്റാനിയമെന്ന് എന്ന് നാമകരണം നടത്തിയത് 1795ൽ മാര്‍ട്ടിന്‍ ഹെന്‍റിച്ച്  ക്ലാപ്‌റത്ത് (Martin Heinrich Klaproth) അണ്. യവനപുരാണത്തിൽ ഭൂമിയുടെ പുത്രൻ എന്ന് അവകാശപ്പെട്ട ടൈറ്റാനസ് എന്ന യവനദേവന്റെ ലാറ്റിൻ രൂപമായ ടൈറ്റാനിയമെന്ന പദത്തിൽ നിന്നാണ് ടൈറ്റാനിയം പേരിന്റെ ഉൽഭവം. 1910 ൽ മാത്യു എ ഹണ്ടർ (Matthew A. Hunter) എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ടൈറ്റാനിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡിനെ വായു നിബദ്ധമായ ഒരു സ്റ്റീൽ സിലിണ്ടറിൽ വെച്ച് സോഡിയമുപയോഗിച്ച് നിരോക്‌സീകരിച്ച് ടൈറ്റാനിയത്തെ വേർതിരിച്ചെടുത്തു.

പിന്നീട്‌ വ്യാവസായികാടിസ്ഥാനത്തിൽ ഈ ലോഹത്തെ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കാൻ സോഡിയത്തിന് പകരം മഗ്നീഷ്യം ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഒരു പ്രക്രിയ കണ്ടുപിടിച്ചു. ക്രോൾ പ്രക്രിയയിലൂടെ നിർമ്മിച്ച ടൈറ്റാനിയത്തെ ‘ടൈറ്റാനിയം സ്‌പോഞ്ച്’ എന്ന്  വിളിച്ചു. അതിന്റെ സ്‌പോഞ്ച് പോലെയുള്ള രൂപമാണ് ഇങ്ങിനെ വിളിക്കാൻ കാരണം.

രണ്ടാം ലോകയുദ്ധം കഴിഞ്ഞതോടെ പല രാജ്യങ്ങളും ടൈറ്റാനിയത്തിന്റെ നിർമ്മാണം ആരംഭിച്ചു. ഓക്‌സിജനും നൈട്രജനും ആയി വളരെ വേഗം പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനാലാണ് ടൈറ്റാനിയം സ്‌പോഞ്ച് നിർമ്മാണത്തിൽ, വായുനിബദ്ധമായ സിലിണ്ടർ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

ടൈറ്റാനിയം സംയുക്തങ്ങളായി മാത്രമാണ് ഭൂമിയിൽ കാണപ്പെടുന്നത്. ഓക്‌സൈഡ് രൂപത്തിൽ പല ആഗ്നേയ ശിലകളിലും ജീവജാലങ്ങളിലും ജലാശയങ്ങളിലും ഇത് കാണപ്പെടുന്നു. അനടേസ്, ബ്രൂക്കൈറ്റ്,  ഇൽമനൈറ്റ്, പെറോവ്‌സ്‌കൈറ്റ്, റുറ്റൈൽ, ടൈറ്റനൈറ്റ് എന്നിവയാണ്‌ സാധാരണയായി ടൈറ്റാനിയം കാണപ്പെടുന്ന ധാതുക്കൾ. അകോഗൈറ്റ് വളരെ അപൂർവമായി മാത്രം ലഭ്യമാകുന്ന ഒരു ധാതുവാണ്. ഇതിൽ ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്‌സൈഡ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. മുൻപറഞ്ഞ ധാതുക്കളിൽ റൂറ്റൈൻ, ഇൽമനൈറ്റ് എന്നിവക്ക് മാത്രമേ സാമ്പത്തിക പ്രാധാന്യമുള്ളൂ. ഉല്ക്കാശിലകളിലും സൂര്യനിലും എം ടൈപ്പ് നക്ഷത്രങ്ങളിലും ടൈറ്റാനിയത്തെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. അപ്പോളോ 17 ദൗത്യത്തിൽ ചന്ദ്രനിൽനിന്നു  തിരികെ കൊണ്ടുവന്ന പാറകളിൽ 12.1% ടൈറ്റാനിയം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്.

ശുദ്ധമായ ടൈറ്റാനിയം ലോഹം വളരെ അപൂർവ്വമായി മാത്രമാണ് പ്രകൃതിയിൽ കാണുന്നത്. ഇൽമനൈറ്റ് കേരളത്തിൽ ധാരാളമായി ലഭ്യമാണ്. ട്രാവൻകൂർ ടൈറ്റാനിയം കമ്പനിയിൽ ഇതിൽനിന്നു  ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്‌സൈഡ് നിർമ്മിക്കുന്നു. ഇത് പെയിന്റിലും ചായങ്ങളിലും വെള്ളനിറം കൊടുക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. 

സ്വാഭാവികടൈറ്റാനിയത്തിൽ അഞ്ച്സ്ഥിരതയുള്ള ഐസോടോപ്പുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു: ടൈറ്റാനിയം-46 (8.0%), ടൈറ്റാനിയം-47 (7.3%), ടൈറ്റാനിയം-48 (73.8%), ടൈറ്റാനിയം-49 (5.5%), ടൈറ്റാനിയം-50 (5.4%) എന്നിവ.ഇതിൽ  ടൈറ്റാനിയം-48   ആണ് ഏറ്റവും കൂടുതലായി കാണപ്പെടുന്നത്. റേഡിയോ ആക്ടീവ് ആയ ഏകദേശം 21ഐസോടോപ്പുകൾ വേറെയും ഉണ്ട്.

സംയുക്തങ്ങൾ 

ടൈറ്റാനിയത്തിന്റെ ബാഹ്യ ഇലക്ടോൺ വിന്യാസം 3d24s2 ആണ്. +2, +3, +4 എന്നീ സംയോജകതകൾ (ഓക്‌സിഡേഷൻ സ്റ്റേറ്റ്) പ്രദർശിപ്പിക്കുു. ഇതിൽ Ti4+ ആണ് ഏറ്റവും സ്ഥിരതയുള്ള അവസ്ഥ. സാധാരണ ഊഷ്മാവിൽ ടൈറ്റാനിയം വായുവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഓക്‌സൈഡിന്റേയും നൈട്രൈഡിന്റെയും ആവരണം രൂപികരിക്കുന്നു. ലോഹം തുരുമ്പ് പിടിക്കുന്നതും ദ്രവിക്കുന്നതും തടയാൻ ഈ ആവരണം സഹായകമാണ്. വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട സംയുക്തങ്ങളാണ് ഇവ. കൂടാതെ ധാരാളം ഹാലൈഡുകളും ഓർഗാനോമെറ്റാലിക്ക് കോംപ്ലക്‌സുകളും കാർബോണിൽകോംപ്ലക്‌സുകളും ടൈറ്റാനിയം ഉണ്ടാക്കുന്നു.

ഭൗതികരാസഗുണങ്ങൾ

ഉരുക്കിനേക്കാൾ ശക്തിയുള്ളതും ഭാരം കുറഞ്ഞതും തുരുമ്പിനെ ചെറുക്കുന്നതും എന്നാൽ തിളക്കം കുറവുള്ളതുമായ ലോഹമാണ് ടൈറ്റാനിയം. (ഉപ്പുവെള്ളത്തിലും ക്ലോറിനിലും വരെ തുരുമ്പ് പിടിക്കില്ല)ഇരുമ്പ്,  നിക്കൽവനേഡിയംമോളിബ്ഡിനം  തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളുമായി മിശ്രിതപ്പെടുത്തി കൂട്ടുലോഹങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കാവുന്നതാണ്.

വളരെ ഉയർന്ന ഉരുകൽ നിലയും (1668oC) തിളനിലയും (3287oC) ഉള്ള തിളങ്ങുന്ന ഒരു വെള്ള ലോഹമാണ് ടൈറ്റാനിയം. സാന്ദ്രത: 4.5 ഗ്രാം / സെ.മീ.3, ടൈറ്റാനിയത്തിന് രണ്ടു പരൽ രൂപങ്ങളുണ്ട്: 882 oC ന് താഴെയുള്ള താപനിലയിൽ രൂപപ്പെടുന്ന ഷഡ്ഭുജ ഘടനയുള്ള β രൂപവും 882oC നു മുകളിൽ രൂപീകൃതമാവുന്ന ക്യുബിക് ഘടനയുള്ള β രൂപവും.

സാധാരണ ഊഷ്മാവിൽ ടൈറ്റാനിയം വായുവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഓക്സൈഡിന്റെയും നൈട്രൈഡിന്റെയും ആവരണം രൂപീകരിക്കുന്നു. ലോഹം തുരുമ്പു പിടിക്കുന്നതും ദ്രവിക്കുന്നതും തടയാൻ ആവരണം സഹായകമാണ്. ഉയർന്ന താപനിലകളിൽ ടൈറ്റാനിയത്തിന്റെ പ്രതിക്രിയാക്ഷമത വർദ്ധിക്കുന്നു. 1200oC വായുവിൽ ഇത് കത്തിപ്പിടിക്കും. നൈട്രജൻ വാതകാന്തരീക്ഷത്തിൽപ്പോലും ജ്വലിക്കുന്ന അപൂർവ ലോഹങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് ടൈറ്റാനിയം. നേർത്ത അമ്ലക്ഷാര ലായനികളുമായി ടൈറ്റാനിയം പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്നില്ല. ഗാഢ അമ്ലങ്ങളിൽ ലോഹം ലയിക്കും . ഫ്യൂമിങ് നൈട്രിക് അമ്ലവുമായുള്ള പ്രതിക്രിയ സ്ഫോടനാത്മകമാണ്. ഹൈഡ്രോഫ്ളൂറിക് അമ്ലവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് ഹെക്സാഫ്ളൂറോ സംയുക്തങ്ങൾ ഉണ്ടാവുന്നു.

ദ്രവ രൂപത്തിലുള്ള ലോഹം, കാർബണും നൈട്രജനും ആയി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ ടൈറ്റാനിയം കാർബൈഡും നൈട്രൈഡും ലഭ്യമാവുന്നു. ടൈറ്റാനിയം തുരുമ്പിനെ ചെറുക്കുന്ന അതിന്റെ ശക്തി കൊണ്ട് വളരെയധികം ഉപയോഗപ്പെടുന്ന ഒരു ലോഹമാണ്. സംശുദ്ധമായിരിക്കുമ്പോൾ അതിനെ അടിച്ചു പരത്താനോ നീട്ടി കമ്പികളാക്കാനോ സാധിക്കും. ഓക്സിജൻ ഇല്ലാത്ത അന്തരീക്ഷത്തിൽ ഇത് പ്രായേണ എളുപ്പവുമാണ്.

ടൈറ്റാനിയത്തിന്റെ ഉപയോഗങ്ങൾ

ടൈറ്റാനിയം ഉരുക്ക് പോലെ ശക്തമാണെങ്കിലും സാന്ദ്രത കുറവാണ്. അതിനാൽ അലുമിനിയം, മോളിബ്ഡിനം, ഇരുമ്പ് എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി ലോഹങ്ങളുള്ള ഒരു അലോയിംഗ് ഏജന്റ് (Alloying agent) എന്ന നിലയിൽ ഇത് പ്രധാനമാണ്.  സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞതും താപനിലയെ അതിജീവിക്കാനുള്ള കഴിവുമുള്ളതിനാല്‍  ലോഹക്കൂട്ട്  പ്രധാനമായും വിമാനം, ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങൾ, മിസൈലുകൾ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ടൈറ്റാനിയം വ്യാപകമായി ഉപയോഗിച്ച ആദ്യത്തെ വിമാനമാണ് അമേരിക്കൻ വ്യോമസേനയുടെ SR-71 ‘ബ്ലാക്ക്‌ബേർഡ്” എന്ന യുദ്ധവിമാനം.

ഡ്രിൽ ബിറ്റുകൾ, സൈക്കിളുകൾ, ഗോൾഫ് ക്ലബ്ബുകൾ, വാച്ചുകൾ, ലാപ്ടോപ്പ് കമ്പ്യൂട്ടറുകൾ തുടങ്ങി നിരവധി ദൈനംദിന ഉൽപ്പന്നങ്ങളിൽ ടൈറ്റാനിയം ഉപയോഗിക്കുന്നു. സമുദ്രജലത്തോടുള്ള പ്രതിരോധത്തിന്റെ ഫലമായി ടൈറ്റാനിയം കപ്പലുകൾ, പ്രൊപ്പല്ലർ ഷാഫ്റ്റുകൾ, ഡീസലൈനേഷൻ പ്ലാന്റുകൾ, അന്തർവാഹിനികൾ, കടൽവെള്ളത്തിന് വിധേയമാകുന്ന മറ്റ് ഘടനകൾ  എന്നിവയ്ക്കായി  ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ടൈറ്റാനിയം ലോഹം അസ്ഥിയുമായി നന്നായി യോജിക്കുന്നു. അതിനാൽ സന്ധി മാറ്റിവൈക്കല്‍  (പ്രത്യേകിച്ച് ഇടുപ്പ് സന്ധികൾ), പല്ലിന്റെ  ഇംപ്ലാന്റുകൾ പോലുള്ള ശസ്ത്രക്രിയാ ആവശ്യങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ടൈറ്റാനിയം ഉപയോഗിച്ച് ഭാരം കുറഞ്ഞ,  ബലമുള്ള വീൽചെയറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നു.  ഇത് കൂടാതെ ശസ്ത്രക്രിയ ഉപകരണങ്ങൾ, പേസ്‌മേക്കർ കേസുകൾ, ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നീ ആവശ്യങ്ങൾക്കും ലോഹം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഓട്ടോമൊബൈൽ രംഗത്ത്, 1980 കളുടെ തുടക്കത്തിൽ റേസിംഗ് കാറുകളുടെ എഞ്ചിൻ ഭാഗങ്ങളിൽ ആദ്യത്തെ ഉപയോഗം  കണ്ടെത്തി. അതിനുശേഷം, ചിലതരം ബൈക്കുകളുടെ മഫ്ലർ സിസ്റ്റങ്ങളിലും ചില കാറുകളുടെ പരിമിത മോഡലുകളിലും ടൈറ്റാനിയം ഉൾപ്പെടുത്തി.     

ടൈറ്റാനിയം ഉൽപാദനത്തിന്റെ 95% ടൈറ്റാനിയം ഡൈഓക്സൈഡിന്റെ (ടൈറ്റാനിയ) നിര്‍മാണത്തിനാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികയും ശക്തമായ അൾട്രാവയലറ്റ് ലൈറ്റ് ആഗിരണവുമുള്ള പിഗ്മെന്റ് വൈറ്റ് പെയിന്റ്, ഭക്ഷ്യവസ്തുക്കള്‍ , ടൂത്ത് പേസ്റ്റ്, പ്ലാസ്റ്റിക്, സൺസ്ക്രീൻ എന്നിവയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു

കേരള മിനറൽസ് ആന്റ് മെറ്റൽസ് ലിമിറ്റഡ്

കൊല്ലം, ആലപ്പുഴ ജില്ലകളുടെ തീരമേഖലയിലെ  കരിമണലിന്റെ ഫലപ്രദമായ ഉപയോഗം ലക്ഷ്യമിട്ടാണ് കൊല്ലത്തെ ചവറയിൽ കേരള മിനറൽസ് ആന്റ് മെറ്റൽസ് ലിമിറ്റഡ് (KMML) പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. 1932ൽ സ്വകാര്യ സ്ഥാപനമായാണ് കെ.എം.എം.എൽ. സ്ഥാപിക്കപെട്ടത്. 1956ൽ കേരള സർക്കാർ ഏറ്റെടുത്തു. 1972ൽ ഒരു ലിമിറ്റഡ് പൊതുമേഖലാ സ്ഥാപനമായി മാറി.  ടൈറ്റാനിയം ഡയോക്‌സൈഡ് നിർമ്മാണത്തിലേർപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന കെ.എം.എം.എൽ കരിമണല്‍ ഖനനം, വേർതിരിക്കൽ, റൂട്ടീൽ വൃത്തിയാക്കൽ തുടങ്ങിയ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ ചെയ്യുന്നു . ഇൽമെനൈറ്റ്, സിർക്കോൺ, സില്ലമനൈറ്റ് എന്നിവയും ഇവിടെ നിർമ്മിക്കുന്നുണ്ട്.

ട്രാവൻകൂർ-ടൈറ്റാനിയം പ്രോഡക്ട്സ് ലിമിറ്റഡ് (ടി.ടി.പി),

1946-ൽ ട്രാവൻകൂർ-ടൈറ്റാനിയം പ്രോഡക്ട്സ് ലിമിറ്റഡ് (ടി.ടി.പി) ന്റെ  രൂപീകരണത്തോടെയാണ്‌ കേരളത്തിൽ ടൈറ്റാനിയം വ്യവസായങ്ങളുടെ തുടക്കം. 1984-ൽ ഉത്പാദനമാരംഭിച്ച കേരള മിനറൽസ് ആന്റ് മെറ്റൽസ് ലിമിറ്റഡ് (കെ.എം.എം.എൽ.) എന്നിവയാണ്. ടി.ടി.പിയിൽ അനട്ടേസ് TiO2 രൂപാന്തരവും കെ.എം.എം.എൽ-ൽ റൂട്ടൈൽ TiO2 രൂപാന്തരവുമാണ് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. ലോകവിപണിയിൽ ടൈഓക്സൈഡ് (Tioxide) ഡ്യൂപോണ്ട് (Dupont), ഇഷിഹാരാ (Ishihara), ക്രോണോസ് (Kronos) ബെയർ കെർ മെഗി (Bayer Ker Me Gee) തുടങ്ങിയ കമ്പനികൾ ഉത്പാദനരംഗത്തു മുൻപന്തിയിലാണ്.

LUCA Science Quiz

Check Also

രസതന്ത്ര നൊബേൽ സമ്മാനം 2019

ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററി വികസിപ്പിച്ചതിന് ഇത്തവണത്തെ രസതന്ത്ര നൊബേല്‍ സമ്മാനം മൂന്നു പേര്‍ക്ക്.

Leave a Reply

%d bloggers like this: