TITANIUM
Titanium adalah unsur kimia dalam jadual berkala
yang mempunyai simbol Ti dan nombor atom 22. Ia sejenis logam peralihan
berwarna putih keperakan yang ringan, kuat, berkilau, dan tahan kakisan
(termasuklah ketahanan terhadap air laut dan klorin). Titanium digunakan dalam
aloi ringan dan kuat (terutamanya bersama besi dan aluminium) manakala
sebatiannya yang paling lazim, titanium dioksida, digunakan dalam pewarna
putih. Contoh-contoh pewarna putih yang mengandungi titanium oksida adalah
cecair pemadam dan cat-cat putih yang biasa digunakan untuk mengecat kembali
dinding. Ia juga digunakan dalam ubat gigi, cat putih penanda jalan, dan dalam
bunga api putih. Bahan-bahan yang mengandungi titanium dipanggil titaniferus.
Unsur ini wujud dalam pelbagai jenis mineral dan sumber
utamanya adalah rutil dan ilmenit, yang teragih secara meluas atas permukaan
Bumi. Terdapat dua bentuk alotrop dan lima isotop yang wujud secara semula jadi
bagi unsur ini; 46Ti sehingga ke 50Ti dengan 48Ti merupakan yang paling
berlimpah (73.8%). Salah satu ciri utama titanium adalah ia sekuat keluli
walaupun dengan hanya 60% ketumpatannya. Sifat-sifat titanium adalah secara
kimia dan fizikalnya serupa dengan zirkonium.
Sifat-sifat
utama
Titanium dikenali kerana ketahannya yang baik
terhadap kakisan; ia mempunyai daya tahan yang hampir sama seperti platinum,
iaitu dapat menahan serangan asid, gas klorin lembap, dan larutan garam biasa.
Titanium tulen tidak larut dalam air tetapi larut dalam asid pekat. Sebagai
sejenis unsur logam, ia juga dikenali kerana nisbah kekuatan kepada beratnya
yang tinggi. Ia adalah unsur ringan, kuat dan berketumpatan rendah sehinggakan,
apabila berkeadaan tulen, adalah agak mulur (terutamanya dalam persekitaran
bebas oksigen), mudah ditempa, berkilau dan berwarna putih kelogaman. Takat
leburnya yang secara bandingannya agak tinggi membuatkannya sesuai sebagai
logam refraktori. Titanium yang secara komersilnya bergred tulen mempunyai
kekuatan tegangan muktamad yang setara dengan aloi keluli berkekuatan separa
tinggi, tetapi adalah 43% lebih ringan; ia adalah 60% lebih berat daripada
aluminium, tetapi lebih dua kali ganda lebih kuat berbanding aluminium aloi
6061-T6; angka-angka ini boleh berubah dengan ketaranya akibat komposisi aloi
yang berbeza-beza dan pembolehubah pemprosesan. Ia dirangkumkan hanya sebagai
garis panduan.
Logam ini membentuk salutan oksida pelindung dan
pasif (menyebabkannya tahan kakisan) apabila terdedah kepada suhu ternaik dalam
udara, tetapi pada suhu bilik ia tahan sebam (kusam). Logam ini, yang terbakar apabila
dipanaskan dalam udara bersuhu 610 °C atau lebih (membentuk titanium dioksida),
juga adalah salah satu daripada sebilangan unsur yang terbakar dalam gas
nitrogen tulen (terbakar pada 800 °C dan membentuk titanium nitrida). Titanium
tahan terhadap asid sulfurik dan asid hidroklorik cair, dan juga gas klorin,
larutan klorida, dan kebanyakan asid organik. Ia paramagnet (tertarik sedikit
kepada magnet) dan mempunyai kerintangan elektrik dan kekonduksian haba yang
sangat rendah.
Eksperimen menunjukkan bahawa titanium semulajadi
menjadi sangat radioaktif apabila dibedil dengan deuteron, memancarkan
kebanyakkannya positron dan sinar gama keras. Unsur ini merupakan alotrop
dimorf dengan bentuk alfa heksagonalnya berubah menjadi beta kubus secara
perlahan-lahan pada sekitar 880 °C. Apabila ia merah membara, logam ini
bergabung dengan oksigen, dan apabila menjangkau 550 °C akan bergabung dengan
klorin. Ia bertindak balas dengan halogen-halogen lain dan menyerap hidrogen.
Kira-kira 95% penghasilan titanium digunapakai dalam
bentuk titanium dioxida (TiO2), sejenis pigmen putih terang yang kekal dengan
kuasa liputan yang baik dalam cat, kertas, ubat gigi, dan plastik. Cat yang
diperbuat daripada titanium dioksida adalah pemantul sinaran inframerah yang
sangat baik dan oleh sebab itu digunakan secara meluas oleh ahli astronomi dan
dalam cat luaran. Ia juga digunakan dalam simen, dalam batu permata, dan
sebagai bahan pengisi penguat dalam kertas. Baru-baru ini, ia digunakan dalam
penulen udara (sebagai salutan penuras) atau dalam saput tingkap pada bangunan,
yang apabila terdedah kepada cahaya ultraungu (sama ada daripada matahari atau
buatan manusia) dan kandungan lembapan dalam udara, akan mengubah pencemaran
udara tidak berturas menjadi radikal hidroksil.
Oleh sebab sifat-sifatnya seperti mempunyai kekuatan
tegangan tinggi (walau pada suhu tinggi), ringan, daya tahan kakisan yang luar
biasa, dan kebolehan untuk menahan suhu lampau; aloi titanium digunakan pada
pesawat, plat perisai, kapal angkatan laut, kapal angkasa lepas, dan peluru
berpandu. Ia digunakan dalam aloi keluli untuk mengurangkan saiz butiran dan
sebagai penyahoksida, dan dalam keluli tahan karat untuk mengurangkan kandungan
karbon. Titanium sering dialoikan bersama aluminium (untuk menghaluskan saiz butiran),
vanadium, tembaga (untuk mengeraskannya), besi, mangan, molibdenum dan
logam-logam lain.
Paip titanium terkimpal digunakan dalam industri
kimia oleh sebab daya tahan kakisannya dan kini dilihat mempunyai penggunaan
meningkat dalam penggerudian petroleum, terutamanya luar pesisir, oleh sebab
kekuatan, keringanan dan daya tahan kakisannya.
Titanium yang dialoikan bersama vanadium digunakan
dalam kulit luaran pesawat terbang, pengadang bahang api, peralatan pendaratan,
dan saluran hidraulik. Dijangkakan 58 ton logam ini digunakan dalam Boeing 777,
43 ton dalam 747, 18 ton dalam 737, 24 ton dalam Airbus A340, 17 ton dalam A330
dan 12 ton dalam A320, menurut laporan tahunan 2004 oleh Perbadanan Logam-logam
Titanium (Titanium Metals Corporation). Secara amnya, model terbaru menggunakan
lebih banyak dan badan lebar menggunakan terbanyak. A380 mungkin menggunakan 77
ton, termasuk kira-kira 10 or 11 ton pada enjin-enjinnya.
Penggunaan titanium dalam barangan pengguna seperti
raket tenis, kayu golf, basikal, radas makmal, cincin belah rotan, dan komputer
riba menjadi semakin lazim.
Pengunaan-penggunaan
lain:
Oleh sebab daya tahannya yang baik terhadap air
laut, ia digunakan untuk menghasilkan aci perejang dan pemasangan dan dalam
penukar haba loji penyahgaram dan pemanas-pendingin akuarium air masin, dan
baru-baru ini pisau juruselam.
Kerana kekuatannya dan kelengaiannya terhadap air
laut, dan juga kerana longgokan bijih yang besar di Russia, ia merupakan bahan
utama dalam pembuatan kebanyakan kapal selam maju Russia, termasuklah kapal
selam ketenteraan terdalam sehingga ke hari ini, kelas Alfa dan Mike, dan juga
kelas Typhoon.
Ia digunakan untuk menghasilkan batu permata buatan
manusia yang secara relatifnya agak lembut.
Titanium tetraklorida (TiCl4), sejenis cecair tak
berwarna, digunakan untuk memendarrona kaca dan kerana ia mengeluarkan wasap
dengan kuatnya dalam udara lembap, ia juga digunakan sebagai pengadang asap dan
dalam penulisan pada langit.
Di samping menjadi pigmen yang penting, titanium
dioksida juga digunakan dalam pelindung matahari oleh sebab ketahannya terhadap
ultraungu.
Kerana ia dianggap lengai secara fisiologi, logam
ini digunakan dalam implan penggantian sendi seperti sendi lesung pinggul,
pembuatan peralatan perubatan dan dalam lapis paip/tangki dalam pemprosesan
makanan. Oleh sebab titanium tidak feromagnet, pesakit dengan implan titanium
boleh diperiksa dengan selamatnya menggunakan pengimejan resonans magnet
(sesuai untuk implan jangka panjang).
Titanium juga digunakan untuk peralatan pembedahan
yang digunakan dalam pembedahan dengan panduan imej.
Kelengaiannya dan kebolehannya untuk menjadi warna
yang menarik menyebabkan menjadi logam popular untuk menindik badan.
Titanium mempunyai kemampuan luar biasa untuk
berpadu dengan tulang hidup (osseointegrate), membolehkan penggunaan dalam
implan gigi. Kemampuan ini juga dimanfaatkan dalam sesetengah implan ortopedik.
Aplikasi ortopedik juga mempergunakan modulus kekenyalan titanium yang rendah
untuk dipadankan lebih dekat dengan modulus tulang yang ingin dibetulkan oleh
peralatan-peralatan tersebut. Hasilnya, bebanan rangka dikongsi dengan lebih
sama rata antara tulang dan implan, menjurus kepada insidens lebih rendah dalam
pemerosotan tulang akibat pemerisaian tegasan dan patah tulang periprostetik
yang berlaku pada sempadan impan ortopedik yang bertindak sebagai penaik
tegasan. Walau bagaimanapun, kekakuan aloi titanium adalah dua kali ganda
kekakuan tulang, lambat laun akan menjurus kepada kemerosotan sendi.
Aloi titanium digunakan dalam bingkai kaca mata.
Bingkai-bingkai ini agak mahal, tetapi juga tahan lama. Aloi-aloi tradisional
dan aloi ingatan bentuk digunakan dalam aplikasi ini.
Kebanyakan backpacker menggunakan peralatan
titanium, termasuk perkakas dapur, alat makan, lantera dan pancang khemah.
Walaupun sedikit mahal berbanding alternatif keluli atau aluminium tradisional,
bahan buatan titanium ini secara ketaranya lebih ringan tanpa menjejaskan
kekuatan. Akan tetapi sifat terma perkakas dapur titanium membuatkannya tidak
sesuai sebagai aplikasi memasak yang lebih khusus.
Titanium mempunyai penggunaan yang meningkat dalam
aci kayu lacrosse.
Titanium digunakan dengan meningkatnya dalam kekisi
topi keledar kriket.
Titanium boleh dianodkan untuk menghasilkan beraneka
warna.
Sejarah
Titanium ditemui di Creed, Cornwall di England oleh
ahli geologi amatur Reverend William Gregor pada 1791. Beliau mengiktiraf
kehadiran unsur baru ini dalam iaitu ilmenit, dan menamakannya menachite (ejaan
lain manaccanite), sempena mukim berdekatan Manaccan [3]. Pada sekitar masa
yang sama, Franz Joseph Muller juga menghasilkan bahan yang sama, tetapi tidak
dapat mengenalinya. Unsur ini ditemui kembali secara berasingan beberapa tahun
kemudian oleh ahli kimia Jerman Martin Heinrich Klaproth dalam bijih rutil. Klaproth
mengesahkannya sebagai unsur baru dan pada 1795 menamakannya sempena Titan
dalam mitologi Yunani.
Unsur ini amat sukar disarikan daripada bijihnya
sejak bertahun lamanya. Logam titanium tulen (99.9%) pertama kalinya disediakan
pada tahun 1910 oleh Matthew A. Hunter melalui pemanasan TiCl4 dengan natrium
dalam bom keluli pada suhu 700–800 °C dalam proses Hunter. Logam titanium tidak
digunakan di luar makmal sehinggalah 1946 apabila William Justin Kroll
membuktikan bahawa titanium boleh dihasilkan secara komersil dengan menurunkan
titanium tetraklorida dengan magnesium dalam proses Kroll, iaitu proses yang
masih digunakan pada hari ini.
Dalam tahun 1950–1960 Kesatuan Soviet cuba untuk
memonopoli pasaran titanium dunia sebagai taktik dalam Perang Dingin untuk
menghalang ketenteraan Amerika daripada memanfaatkannya.[perlu rujukan] Walau
dengan usaha-usaha ini, Amerika Syarikat memperoleh jumlah titanium yang besar
apabila sebuah syarikat Eropah menubuhkan perwakilan bagi membolehkan agensi
perisikan luar negeri A.S. untuk membelinya. Malahan, titanium bagi pesawat
peninjau A.S. SR-71 yang sangat berjaya, diperolehi daripada Kesatuan Soviet
pada kemuncak Perang Dingin.
Sehingga 1956 penghasilan hasil keluaran kilang
titanium adalah lebih daripada 6 million kg/setahun.(1)
Kewujudan
Logam titanium selalunya bergabung dengan
unusr-unsur lain dalam alam semulajadi. Ia merupakan unsur kesembilan paling
berlimpah pada kerak bumi (0.63% mengikut jisim) dan hadir dalam kebanyakan
batuan igneus dan endapan yang diterbitkan daripadanya (termasuk juga hidupan
dan jasad air semula jadi). Ia teragih dengan meluas dan wujud utamanya dalam
mineral anatas, brukit, ilmenit, perovskit, rutil, titanit (sfen), dan juga
dalam kebanyakan bijih besi. Antara mineral-mineral ini, hanya ilmenit dan
rutil mempunyai kepentingan ekonomi yang ketara, namun kedua-dua mineral ini
juga sukar untuk dijumpai dalam kepekatan yang tinggi. Oleh sebab titanium
dengan mudahnya bertindak bersama oksigen dan karbon pada suhu tinggi, adalah
amat sukar sekali untuk menyediakan logam, hablur, atau serbuk titanium yang
tulen. Mendapan bijih titanium yang besar boleh dijumpai di Australia,
Skandinavia, Amerika Utara, dan Malaysia. Jumlah besar juga dikesan di rantau
Kwale di Kenya, yang mana sebuah firma Kanada, Tiomin, mendapat hak
perlombongan.
Anda juga bisa lihat web berikut untuk mengetahui lebih lanjut.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar