TITANOV OKSID (IV): STRUKTURA, SVOJSTVA, UPORABE - KEMIJA - 2026

Titan oksid (IV) je anorganska krutina bijele kristalne čija je kemijska formula TiO ₂, tako da je također poznat kao titanov dioksid. Postoji u tri kristalna oblika: rutil, anataza i brookit. Iako se u prirodi obično oboji zbog prisutnosti nečistoća kao što su željezo, krom ili vanadij, čisti TiO ₂ koristi se kao bijeli pigment.

Među njegovim karakteristikama možemo istaknuti da topljivost TiO ₂ uvelike ovisi o njegovoj kemijskoj i toplinskoj povijesti. Kao i da kada se zagrijava na visoke temperature (900 ºC) postaje kemijski inertna. Njegovi najvažniji izvori su ilmenit (željezo i titanov oksid), rutil i anataza.

Prah titanovog dioksida. Originalni učitavač bio je Walkerma na engleskoj Wikipediji.

Proizvodi se prvenstveno u stupnju pogodnom za upotrebu kao pigment, čime se osiguravaju njegova izvrsna svojstva raspršivanja svjetlosti u aplikacijama koje zahtijevaju neprozirnost i sjaj bijele boje.

Proizvodi se i kao vrlo tanak materijal, za aplikacije u kojima je potrebna transparentnost i maksimalna apsorpcija ultraljubičastog (UV) zraka. Na primjer, kao komponenta kože za sunčanje. U njima, TiO ₂ djeluje kao filter, blokirajući tako apsorpciju tih zraka.

Zbog svoje kemijske inertnosti, preferirani je bijeli pigment. Međutim, američka Uprava za hranu i lijekove (FDA) utvrdila je parametre za njegovu sigurnu upotrebu u hrani i kozmetici.

Postoji i ograničenje izloženosti prašini titanovog oksida, jer kada se prašina udiše, može se taložiti u plućima.

Struktura

TiO ₂ ima tri kristalne modifikacije: rutil, anatazu i brookit. Ove kristalne sorte nalaze se u prirodi.

rutil

Rutile kristalizira u tetragonalnom sustavu s dvije TiO ₂ jedinice po stanici. Titan je oktaedralno koordiniran. Kalorimetrijskim studijama pokazalo se da su za rutil najtermalnije stabilni kristalni oblik.

Rutilna kristalna struktura. Sive kuglice: Titan, Ružičaste kuglice: Kisik. Izvor čvrstog stanja: Wikipedia Commons

Anatas

Ovaj oblik se također kristalizira u tetragonalnom sustavu, ali anataza se pojavljuje u obliku visoko iskrivljenih oktaedra atoma kisika u odnosu na svaki atom titana, od kojih su dva relativno bliža. Sadrži 4 jedinice TiO ₂ za svaku kristalnu stanicu.

Kristalna struktura anataze. Benjah-bmm27 Izvor: Wikipedia Commons

Brookite

Kristalizira se u ortorombičnom sustavu, s 8 TiO ₂ jedinica za svaku kristalnu stanicu.

Svojstva

Psihičko stanje

Kristalna krutina.

Mohsova tvrdoća

Rutile: 7-7.5.

Anataza: 5,5-6.

Molekularna težina

79,87 g / mol.

Talište

Rutile: 1830-1850 ° C.

Anataza: zagrijavanjem postaje nepristojna.

Gustoća

Rutil: 4.250 g / cm ³

Anatas: 4,133 g / cm ³

Brookite: 3895 g / ³

Topljivost

Netopljivi en agua y solventes orgánicos. Ako se ne koristi HF i H ₂ SO _4, koncentrirani su. Netopljiv u HCl i u HNO ₃.

pH

7,5.

Índice de refracción

Rutilo: 2,75 a 550 nm.

Anatasa: 2,54 a 550 nm.

Tiene el índice de refracción más alto de todos los pigmentos inorgánicos.

Otras propiedade

Anastaza se može pretvoriti u temperaturnu temperaturu i iznad 700 ° C. El TiO _{2 je} već postavljen na 900 ºC i može se nalaziti u bazama, a fluidirati na ccido i ácido sulfúrico caliente. Nema es atacado por ácidos inorgánicos débiles ni ácidos orgánicos. Nema es reducido fácilmente ni oxidado.

Anataza i rutil su širokopojasni poluvodiči, ali njihova električna vodljivost ovisi o prisutnosti nečistoća i nedostataka u kristalu.

Nomenklatura

-Titanijev dioksid

-Rutile

-Anatase

-Brookita

-Titania

Prijave

Bijeli pigmenti

Najvažnija primjena titanijevog (IV) oksida je kao bijeli pigment u širokom rasponu proizvoda, uključujući boje, lakove, ljepila, plastiku, papir i tiskarske boje. To je zbog visokog indeksa loma i kemijske inertnosti.

Izvor: Pexels.com

Titan dioksid koji se koristi kao bijeli pigment mora biti visoke čistoće. Njegova neprozirnost i svjetlina proizlaze iz njegove sposobnosti raspršivanja svjetlosti. Svjetliji je od dijamanta. Samo rutil i anataza imaju dobra pigmentacijska svojstva.

Plastika

U plastici TiO ₂ minimizira krhkost i pucanje koji mogu nastati kao rezultat izloženosti svjetlosti.

Najvažniji je pigment u proizvodnji vanjskih PVC plastičnih proizvoda, jer materijalima pruža UV zaštitu.

Optimalni kristalni oblik u ovom je slučaju rutilski. U ovoj primjeni, rutil mora imati površinski premaz cirkonija, silike ili aluminija, kako bi se minimalizirao fotokatalitički učinak TiO ₂ na razgradnju PVC-a.

Ostale uporabe

Ostale uporabe uključuju staklaste emajle koji se koriste na čeliku i lijevanom željezu kojima daju neprozirnost i otpornost na kiseline.

U tekstilnoj industriji koristi se u vodičima pređe, tako da se tijekom predenja lako kliznu. Trenje između navoja i vodilica stvara statički elektricitet. Da bi se rasipao, TiO ₂ mora biti spaljen na 1300 ºC, kako bi imao veću električnu vodljivost.

Ostale aplikacije uključuju pigmentaciju tiskarskih boja, gume, tekstila, kože, sintetičkih vlakana, keramike, bijelog cementa, podne obloge i krovnih materijala. Kao papirnati premaz, TiO ₂ čini je svjetlijom, svjetlijom i neprozirnijom.

Koristi se u kozmetici za pomoć u prekrivanju nesavršenosti kože, kao i za postizanje bijele paste i sapuna.

Štiti hranu, pića, dodatke i farmaceutske proizvode od prijevremene razgradnje nastale djelovanjem svjetlosti, produžujući životni vijek proizvoda.

Komponenta je u proizvodnji stakla, keramike i elektrokeramike. Koristi se u elementima električnih krugova. Koristi se i u senzoru za kisik u ispušnom sustavu motornog vozila.

Ultrafini TiO ₂ koristi se kao komponenta u kremi za sunčanje, jer je snažni apsorber ultraljubičastih (UV) zraka, i UV-A i UV-B. UV-A zrake uzrokuju bore i starenje kože, a UV-B uzrokuju opekline i eritem.

Nanočestice TiO ₂ koriste se kao potporni materijal za katalizatore kemijske reakcije.

Anataza je učinkovit fotokatalizator koji oksidira organske spojeve. Što su manje čestice, to je učinkovitiji.

Reference

1. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. John Wiley & Sinovi.
2. Kirk-Othmer (1994). Enciklopedija kemijske tehnologije. Svezak 19 i 24. Četvrto izdanje. John Wiley & Sinovi.
3. Činjenice kemijske sigurnosti. (2019). Titan dioksid. Oporavilo sa: chemicalsafetyfacts.org
4. Wypych, George. (2015). PVC aditivi. U PVC formulama (drugo izdanje). Oporavljeno od sciencedirect.com
5. Denning, R. (2009). Poboljšanje proizvoda od vune pomoću nanotehnologije. Napredak u tehnologiji vune. Oporavljeno od sciencedirect.com
6. Nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Titan dioksid. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov