Chemia Ciekawostki

Molekuła Miesiąca – tytanowy złoty środek

Czy jesteście posiadaczami pięknego, błyszczącego jak złoto tytanowego zegarka, za którego zapłaciliście fortunę? Jeśli tak, jest duża szansa, że przepłaciliście (jeśli jest to Rolex, to przepłaciliście za markę, jeśli inna marka, to przepłaciliście za etykietkę). Znakomita większość wyrobów użytkowych ometkowana jako wyroby tytanowe – głównie noże, zegarki, ostrza do maszynek do golenie, ale także na przykład ultra-twarde wiertła – nie jest tytanowa sensu stricte…

Wietrło pokryte azotkiem tytanu (by Peter Robert Binter 2005 www.wikipedia.org)

Tym, co odpowiada za trwałość takich produktów, a także za złotawy połysk jest w istocie azotek tytanu. Brzmi podobnie, ale jednak nie to samo. Azotek tytanu jest materiałem ceramicznym wykorzystywanym jako materiał powłokowy – albo warstwa wzmacniająca czy też ochronna, ale także dekoracyjna. Większość produktów tzw. tytanowych jest tak naprawdę wykonana ze stali pokrytej właśnie tym niezwykłym związkiem.

A ma azotek tytanu właściwości niemal niebywałe (przesadzam, ale w istocie jest to substancja bardzo wszechstronna): jest niezwykle trwały, termicznie stabilny, odporny na trawienie chemiczne (niereaktywny, może poza atakiem bardzo stężonymi kwasami), ma niesamowite własności optyczne – znakomicie odbija promieniowanie podczerwone (ta jego własność, bardzo zbliżona do złota, odpowiada właśnie za złotawy połysk).

Struktura krystaliczna azotku tytanu(www.wikipedia.org; dom. publ.)

Zastosowań dzięki temu znajduje mnóstwo. Po pierwsze więc do tych wszystkich świecących cacek, przede wszystkich jako ochrona przez zniszczeniem, zadrapaniem itd. Stosuje się go także do różnych świecidełek – sztucznej biżuterii. Jako warstwę ochronną na wszelkiego rodzaju produktach metalowych, które muszą mieć długi okres życia – np. na rurach. Z ciekawszych zastosowań: ponieważ jest azotek tytanu związkiem z biologicznego punktu widzenia nietoksycznym, a do tego, jak już podkreśliłem, bardzo niereaktywnym, jest więc bardzo chętnie stosowany jako pokrycie po pierwsze narzędzi chirurgicznych, a po drugie – różnego rodzaju implantów.

Jest też wszechstronnie stosowany w różnego rodzaju technologiach kosmicznych. A już całkiem inna kategoria jeśli chodzi o wytrzymałość, to kompozyty azotku tytanu z azotkiem węgla.

Dwa lata temu azotek tytanu otarł się o Nature w nowym kontekście – opisany został przez międzynarodową grupę badaczy jako pierwszy superizolator. Oczywiście w bardzo niskich temperaturach, więc zastosowania są chwilowo ograniczone, co nie zmienia faktu, że w tej dziedzinie leży przyszłość nie rozładowujących się samoczynnie baterii.

Wreszcie ostatnim (opisanym przeze mnie, gdyż z pewnością nie ostatnim w ogóle) zastosowaniem azotku tytanu będzie być może w przyszłości stosowanie go jako warstwę ochronną statków (nie, nie kosmicznych, zwykłych morskich barył). Otóż okazuje się, że za pomocą elektrod z azotku tytanu udało się zdeaktywować (nie jestem do końca pewien, co na myśli mieli autorzy pracy, używając tego słowa) bakterie morske Vibrio alginolyticus. Ponieważ bakteria ta porasta burty statków, tworząc na ich powierzchni biowarstwę, w której zalęgają się potem glony i inne żyjątka, ma bezpośredni wpływ na degradację tychże okrętów. Kto kiedykolwiek żeglował, wie, jak bolesne jest czyszczenie burt małych nawet jachtów. A wyobraźcie sobie te olbrzymie rdzewiejące frachtowce! Bez obaw jednak, żeglarze, azotek tytanu nadciąga.

Kiedy więc następnym razem sięgniecie w sklepie po tytanowe cacko, pamiętajcie, że tytanu w tym wiele raczej nie ma. Co nie zmienia faktu, że produkt trwałością Was pewnie i tak zaskoczy – albo i nie, bo powinnieście być mądrzejsi o tę jedną Molekułę Miesiąca…

Więcej informacji:
Carmalt, C., Cowley, A., Culp, R., Jones, R., Sun, Y., Fitts, B., Whaley, S., & Roesky, H. (1997). Monomeric Titanium(IV) Azides as a New Route to Titanium Nitride Inorganic Chemistry, 36 (14), 3108-3112 DOI: 10.1021/ic9614834
Vinokur, V., Baturina, T., Fistul, M., Mironov, A., Baklanov, M., & Strunk, C. (2008). Superinsulator and quantum synchronization Nature, 452 (7187), 613-615 DOI: 10.1038/nature06837
Nakayama, T., Wake, H., Ozawa, K., Kodama, H., Nakamura, N., & Matsunaga, T. (1998). Use of a Titanium Nitride for Electrochemical Inactivation of Marine Bacteria Environmental Science & Technology, 32 (6), 798-801 DOI: 10.1021/es970578h
Artykuł pochodzi z nicprostszego.wordpress.com
Print Friendly

O autorze

Rafał Marszałek

Ja to ja. Rafał, student chemii na Imperial College London.
Biolog amator. Chemik eksperymentator. Poza tym – domator.
Kocham góry. I nie wstydzę się do tego przyznać.
Tyle. Reszta wyjdzie w praniu.

  • Czyli kolejna marketingowa ściema producentów czy zwykłe niedomówienie?:)

    • Agata Kukwa

      raczej niedomówienie ;) Chociaż można to łatwo sprawdzić, wystarczy zadać kilka dodatkowych pytań sprzedawcy lub przeczytać etykietkę, ale komu się chce ;)

  • Ale i tak tytanowe zęby dodają lansu. Mimo, że to tylko azotek… ;)