Struktura tlenku tytanu (IV), właściwości, zastosowania

1349
Alexander Pearson

Plik tlenek tytanu (IV) to białe krystaliczne nieorganiczne ciało stałe, którego wzór chemiczny to TiOdwa, dlatego jest również znany jako dwutlenek tytanu. Występuje w trzech formach krystalicznych: rutylu, anatazu i brukitu. Chociaż w naturze jest zwykle zabarwiony z powodu obecności zanieczyszczeń, takich jak żelazo, chrom lub wanad, TiOdwa czysty jest używany jako biały pigment.

Wśród jego cech można wyróżnić rozpuszczalność TiOdwa zależy to w dużym stopniu od jego historii chemicznej i termicznej. Oprócz tego po podgrzaniu do wysokich temperatur (900 ºC) staje się chemicznie obojętny. Jego najważniejszymi źródłami są ilmenit (tlenek żelaza i tytanu), rutyl i anataz.

Proszek dwutlenku tytanu. Pierwszym przesyłającym był Walkerma z angielskiej Wikipedii. [Domena publiczna]

Jest produkowany przede wszystkim w gatunku odpowiednim do stosowania jako pigment, zapewniający doskonałe właściwości rozpraszania światła w zastosowaniach wymagających białego krycia i połysku..

Jest również produkowany jako ultracienki materiał do zastosowań, w których wymagana jest przezroczystość i maksymalna absorpcja promieni ultrafioletowych (UV). Na przykład jako składnik kremu przeciwsłonecznego do skóry. W nich TiOdwa działa jak filtr, blokując w ten sposób wchłanianie tych promieni.

Ze względu na swoją obojętność chemiczną jest preferowanym białym pigmentem. Jednak United States Food and Drug Administration lub FDA NAS. Administracja Jedzenia i Leków), ustaliła parametry jego bezpiecznego stosowania w żywności i kosmetykach.

Istnieje również ograniczenie narażenia na pył tlenku tytanu, ponieważ wdychany pył może osadzać się w płucach..

Indeks artykułów

  • 1 Struktura
    • 1.1 Rutyl
    • 1.2 Anatase
    • 1.3 Brookite
  • 2 Właściwości
    • 2.1 Stan fizyczny
    • 2.2 Twardość Mohsa
    • 2.3 Masa cząsteczkowa
    • 2.4 Temperatura topnienia
    • 2.5 Gęstość
    • 2.6 Rozpuszczalność
    • 2,7 pH
    • 2.8 Współczynnik załamania światła
    • 2.9 Inne właściwości
  • 3 Nazewnictwo
  • 4 Zastosowania
    • 4.1 Białe pigmenty
    • 4.2 Tworzywa sztuczne
    • 4.3 Inne zastosowania
  • 5 Referencje

Struktura

Wujekdwa Ma trzy krystaliczne modyfikacje: rutyl, anataz i brukit. Te krystaliczne odmiany występują w przyrodzie.

Rutyl

Rutyl krystalizuje w układzie tetragonalnym z dwoma jednostkami TiOdwa dla każdej komórki. Tytan jest skoordynowany ośmiokrotnie. Badania kalorymetryczne wykazały, że rutyl jest najbardziej stabilną termicznie formą krystaliczną..

Struktura krystaliczna rutylu. Kulki szare: Tytan, Kulki różowe: Tlen. Solid State [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Źródło: Wikipedia Commons

Anataz

Ta forma również krystalizuje w układzie tetragonalnym, ale anataz występuje w postaci mocno zniekształconych oktaedrów atomów tlenu w odniesieniu do każdego atomu tytanu, z których dwa są stosunkowo bliżej. Posiada 4 jednostki TiOdwa dla każdej komórki krystalicznej.

Struktura krystaliczna anatazu. Benjah-bmm27 [domena publiczna] Źródło: Wikipedia Commons

Brookite

Krystalizuje w układzie rombowym z 8 jednostkami TiOdwa dla każdej komórki krystalicznej.

Nieruchomości

Stan fizyczny

Krystaliczne ciało stałe.

Twardość Mohsa

Rutyl: 7-7,5.

Anataz: 5,5-6.

Waga molekularna

79,87 g / mol.

Temperatura topnienia

Rutyl: 1830–1850 ° C.

Anataz: po podgrzaniu staje się rutylem.

Gęstość

Rutyl: 4250 g / cm3

Anataz: 4,133 g / cm3

Brookit: 3,895 g / cm3

Rozpuszczalność

Nierozpuszczalny w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Rozpuszcza się powoli w HF i H.dwapołudniowy zachód4 gorący koncentrat. Nierozpuszczalny w HCl i HNO3.

pH

7.5.

Współczynnik załamania światła

Rutyl: 2,75 przy 550 nm.

Anataz: 2,54 przy 550 nm.

Posiada najwyższy współczynnik załamania światła spośród wszystkich nieorganicznych pigmentów.

Inne właściwości

Anataz szybko przekształca się w rutyl w temperaturach powyżej 700 ° C. Wujekdwa kalcynowany w temperaturze 900 ° C słabo rozpuszcza się w zasadach, kwasie fluorowodorowym i gorącym kwasie siarkowym. Nie jest atakowany przez słabe kwasy nieorganiczne lub organiczne. Nie można go łatwo zredukować ani utlenić.

Anataz i rutyl są półprzewodnikami szerokopasmowymi, ale ich przewodnictwo elektryczne zależy od obecności zanieczyszczeń i defektów w krysztale..

Nomenklatura

-Dwutlenek tytanu

-Rutyl

-Anataz

-Brookite

-Titania

Aplikacje

Białe pigmenty

Najważniejszym zastosowaniem tlenku tytanu (IV) jest biały pigment w szerokiej gamie produktów, w tym w farbach, lakierach, klejach, tworzywach sztucznych, papierze i farbach drukarskich. Wynika to z wysokiego współczynnika załamania światła i obojętności chemicznej..

Źródło: Pexels.com

Dwutlenek tytanu użyty jako biały pigment musi mieć wysoką czystość. Jego krycie i jasność wynikają z jego zdolności do rozpraszania światła. Jest jaśniejszy niż diament. Tylko rutyl i anataz mają dobre właściwości pigmentacyjne. 

Tworzywa sztuczne

TiO w tworzywach sztucznychdwa minimalizuje kruchość i pękanie, które może wystąpić w wyniku ekspozycji na światło.

Jest to najważniejszy pigment do produkcji zewnętrznych artykułów z tworzyw sztucznych z PVC, ponieważ zapewnia materiałowi ochronę przed promieniowaniem UV.

Optymalną formą krystaliczną w tym przypadku jest rutyl. W tym zastosowaniu rutyl musi mieć powłokę powierzchniową z cyrkonu, krzemionki lub aluminium, aby zminimalizować efekt fotokatalityczny TiO.dwa w degradacji PVC.

Inne zastosowania

Inne zastosowania obejmują emalie szkliste stosowane na stali i żeliwie, którym nadaje nieprzezroczystość i odporność na kwasy..

W przemyśle tekstylnym stosowany jest w prowadnicach przędzy, dzięki czemu łatwo ślizgają się podczas przędzenia. Tarcie między drutami a prowadnicami generuje elektryczność statyczną. Aby to rozproszyć, TiOdwa musi być spalony w temperaturze 1300 ºC, aby miał wyższą przewodność elektryczną.

Inne zastosowania obejmują pigmentację farb drukarskich, gumy, tekstyliów, skóry, włókien syntetycznych, ceramiki, białego cementu, wykładzin podłogowych i pokryć dachowych. Jako powłoka papierowa TiOdwa sprawia, że ​​jest bielszy, jaśniejszy i bardziej nieprzejrzysty.

Stosowany jest w kosmetykach, aby pomóc zakryć niedoskonałości skóry, a także nadać pastę do zębów i mydło biel..

Pozwala chronić żywność, napoje, suplementy i produkty farmaceutyczne przed przedwczesną degradacją wywołaną działaniem światła, wydłużając żywotność produktu.

Jest składnikiem do produkcji szkła, ceramiki i elektroceramiki. Stosowany jest w elementach obwodów elektrycznych. Stosowany również w sondzie lambda w układzie wydechowym pojazdów silnikowych.

Wujekdwa Ultrafine jest stosowany jako składnik filtrów przeciwsłonecznych, ponieważ jest silnym pochłaniaczem promieni ultrafioletowych (UV), zarówno UV-A, jak i UV-B. Promienie UV-A powodują zmarszczki i starzenie się skóry, a UV-B powodują oparzenia i rumień.

Nanocząsteczki TiOdwa są stosowane jako materiał nośny dla katalizatorów reakcji chemicznych.

Anataz jest skutecznym fotokatalizatorem, który utlenia związki organiczne. Im mniejsze cząsteczki, tym skuteczniejsza.

Bibliografia

  1. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. John Wiley & Sons.
  2. Kirk-Othmer (1994). Encyklopedia technologii chemicznej. Tom 19 i 24. Wydanie czwarte. John Wiley & Sons.
  3. Fakty dotyczące bezpieczeństwa chemicznego. (2019). Dwutlenek tytanu. Odzyskany z: chemicalafetyfacts.org
  4. Wypych, Jerzy. (2015). Dodatki do PVC. W Formularzu PVC (wydanie drugie). Odzyskany z sciencedirect.com
  5. Denning, R. (2009). Ulepszanie produktów wełnianych za pomocą nanotechnologii. Postęp w technologii wełny. Odzyskany z sciencedirect.com
  6. National Library of Medicine. (2019). Dwutlenek tytanu. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Jeszcze bez komentarzy