ТИТАНИЈУМ ОКСИД (ИВ): СТРУКТУРА, СВОЈСТВА, УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Титанијум оксид (ИВ) је добар неоргански кристалне беле чија хемијска формула ТиО ₂ , тако да је такође познат као титанијум диоксид. Постоји у три кристална облика: рутил, анатаза и броокит. Иако се у природи обично обоји због присуства нечистоће као што су гвожђе, хром или ванадијум, чисти ТиО ₂ се користи као бели пигмент.

Међу његовим карактеристикама можемо истаћи да растворљивост ТиО _{2 у} великој мери зависи од његове хемијске и термичке историје. Као и да када се загрева на високе температуре (900 ºЦ) постаје хемијски инертан. Њени најважнији извори су илменит (гвожђе и титанов оксид), рутил и анатаза.

Прах титановог диоксида. Оригинални учитавач био је Валкерма на енглеској Википедији.

Производи се првенствено у класи погодној за употребу као пигмент, што обезбеђује његова одлична својства распршења светлости у апликацијама које захтевају непрозирност и сјај беле боје.

Производи се и као ултра танки материјал, за примену у којима је потребна транспарентност и максимална апсорпција ултраљубичастог (УВ) зрака. На пример, као компонента креме за сунчање за кожу. У њима, ТиО ₂ делује као филтер, блокирајући тако апсорпцију ових зрака.

Због своје хемијске инертности, предност је белог пигмента. Међутим, америчка Управа за храну и лијекове или ФДА утврдила је параметре за његову сигурну употребу у храни и козметици.

Такође постоји ограничење изложености прашини титанијум оксида, јер када се прашина удише, може се таложити у плућима.

Структура

ТиО ₂ има три кристалне модификације: рутил, анатазу и броокит. Ове кристалне сорте се налазе у природи.

Рутиле

Рутиле се кристализира у тетрагоналном систему са две јединице ТиО ₂ по ћелији. Титан је октаедрално координиран. Калориметријским студијама показало се да су рутил нај термички стабилнији кристални облик.

Рутилна кристална структура. Сиве куглице: Титанијум, Ружичасте куглице: Кисеоник. Извор чврстог стања: Википедиа Цоммонс

Анатасе

Овај облик се такође кристализира у тетрагоналном систему, али анатаза се јавља у облику изразито искривљених октаедра атома кисеоника у односу на сваки атом титанијума, од којих су два релативно ближа. Садржи 4 јединице ТиО ₂ за сваку кристалну ћелију.

Кристална структура анатазе. Извор: Бењах-бмм27 Извор: Википедиа Цоммонс

Брооките

Кристализира се у орторомбичном систему, са 8 ТиО ₂ јединица за сваку кристалну ћелију.

Својства

Физичко стање

Кристална чврста супстанца.

Мохсова тврдоћа

Рутиле: 7-7.5.

Анатаза: 5,5-6.

Молекуларна тежина

79,87 г / мол.

Тачка топљења

Рутиле: 1830-1850 ° Ц.

Анатаза: При загревању постаје рутилна.

Густина

Рутиле: 4.250 г / цм ³

Анатасе: 4.133 г / цм ³

Брооките: 3,895 г / цм ³

Растворљивост

Нерастворљив у води и органским растварачима. Раствара се полако у ХФ и вруће концентрована Х ₂ СО ₄ . Нерастворљив у ХЦл и ХНО ₃ .

пХ

7.5.

Индекс преламања

Рутиле: 2,75 на 550 нм.

Анатаза: 2,54 на 550 нм.

Има највиши индекс лома свих анорганских пигмената.

Остала својства

Анатаза се брзо претвара у рутил при температурама изнад 700 ° Ц. ТиО ₂ калциниран на 900 ° Ц слабо се раствара у базама, флуороводичној киселини и врућој сумпорној киселини. Не нападају је слабе неорганске киселине или органске киселине. Не редукује се или оксидује.

Анатаза и рутил су широкопојасни полуводичи, али њихова електрична проводљивост зависи од присуства нечистоћа и недостатака у кристалу.

Номенклатура

-Титанијум диоксид

-Рутиле

-Анатаза

-Броокита

-Титанија

Апликације

Бели пигменти

Најважнија употреба титанијум (ИВ) оксида је као бели пигмент у широком спектру производа, укључујући боје, лакове, лепила, пластику, папир и мастило за штампање. То је због високог индекса лома и хемијске инертности.

Извор: Пекелс.цом

Титан диоксид који се користи као бели пигмент мора бити високе чистоће. Његова непрозирност и светлина произлазе из његове способности распршивања светлости. Светлији је од дијаманта. Само рутил и анатаза имају добра пигментациона својства.

Пластика

У пластици, ТиО ₂ минимизира крхкост и пуцање који могу настати као резултат излагања светлости.

То је најважнији пигмент у производњи спољних ПВЦ пластичних предмета јер материјалу пружа УВ заштиту.

Оптимални кристални облик у овом случају је рутил. У овој примени, рутил мора да има површински премаз цирконијума, силицијума или алуминијума, да минимизира фотокаталитички ефекат ТиО ₂ на разградњу ПВЦ-а.

Друге намене

Остале употребе укључују стакласте емајле који се користе на челику и ливеном гвожђу, а који дају непрозирност и отпорност на киселине.

У текстилној индустрији користи се у водичима пређе, тако да се током предења лако клизну. Трење између навоја и водича ствара статички електрицитет. Да би се распршио, ТиО ₂ мора бити спаљен на 1300 ºЦ, како би имао већу електричну проводљивост.

Остале апликације укључују пигментацију штампарских мастила, гуме, текстила, коже, синтетичких влакана, керамике, белог цемента, подне облоге и кровних материјала. Као папирни премаз, ТиО ₂ чини белијим, светлијим и непрозирнијим.

Користи се у козметици да помогне да се прекрију несавршености коже, као и да се паста за зубе и сапун постану бели.

Штити храну, пића, суплементе и фармацеутске производе од преране разградње проузроковане дејством светлости, продужујући век производа.

То је компонента у производњи стакла, керамике и електрокерамике. Користи се у елементима електричних кола. Такође се користи у сензору за кисеоник издувног система моторног возила.

Ултрафини ТиО ₂ користи се као компонента у креми за заштиту од сунца, јер је снажан апсорбер ултраљубичастих (УВ) зрака, и УВ-А и УВ-Б. УВ-А зраке узрокују боре и старење коже, а УВ-Б узрокују опекотине и еритему.

Наночестице ТиО ₂ се користе као помоћни материјал за катализаторе хемијске реакције.

Анатаза је ефикасан фотокатализатор који оксидира органска једињења. Што су његове честице мање, то је ефикасније.

Референце

1. Цоттон, Ф. Алберт и Вилкинсон, Геоффреи. (1980). Напредна неорганска хемија. Јохн Вилеи & Сонс.
2. Кирк-Отхмер (1994). Енциклопедија хемијске технологије. Том 19 и 24. Четврто издање. Јохн Вилеи & Сонс.
3. Чињенице хемијске безбедности. (2019). Титанијум диоксид. Опоравак од: цхемицалсафетифацтс.орг
4. Випицх, Георге. (2015). ПВЦ адитиви. У ПВЦ формулама (друго издање). Опоравак од сциенцедирецт.цом
5. Деннинг, Р. (2009). Унапређење вунених производа коришћењем нанотехнологије. Напредак у технологији вуне. Опоравак од сциенцедирецт.цом
6. Национална медицинска библиотека. (2019). Титанијум диоксид. Опоравак од: пубцхем.нцби.нлм.них.гов