- estructura
- rútil
- anatasa
- brookita
- propietats
- estat físic
- duresa Mohs
- pes molecular
- Punt de fusió
- densitat
- solubilitat
- pH
- Índex de refracció
- altres propietats
- Nomenclatura
- usos
- pigments blancs
- plàstics
- altres usos
- referències
El òxid de titani (IV) és un sòlid inorgànic blanca cristal·lina la fórmula química és TiO 2, de manera que també se li coneix com a diòxid de titani. Existeix en tres formes cristal·lines: rútil, anatasa i brookita. Encara que en la naturalesa és usualment acolorit causa de la presència d'impureses com ferro, crom o vanadi, el TiO 2 pur és usat com a pigment blanc.
Entre les seves característiques podem destacar que la solubilitat de l'TiO 2 depèn considerablement de la seva història química i tèrmica. Així com que quan s'escalfa a altes temperatures (900 ºC) es torna químicament inert. Les seves fonts més importants són la ilmenita (òxid de ferro i titani), el rútil i l'anatasa.
Pols de diòxid de titani. The original uploader was Walkerma at English Wikipedia.
Es produeix principalment en un grau adequat per al seu ús com a pigment, el que garanteix les seves excel·lents propietats de dispersió de llum en aplicacions que requereixen opacitat blanca i brillant.
També es produeix com a material ultrafí, per a aplicacions en les quals es requereix transparència i màxima absorció de raigs ultraviolats (UV). Per exemple, com a component dels protectors solars per a la pell. En aquests, el TiO 2 actua com a filtre, bloquejant així l'absorció d'aquests raigs.
Per la seva inèrcia química, és el pigment blanc preferit. No obstant això, l'Administració d'Aliments i Drogues dels Estats Units, o FDA (sigles de l'anglès US Food and Drug Administration), ha establert els paràmetres per al seu ús segur en aliments i cosmètics.
Existeix també un límit d'exposició a la pols d'òxid de titani, ja que a l'inhalar la pols aquest pot dipositar-se en els pulmons.
estructura
El TiO 2 posseeix tres modificacions cristal·lines: rútil, anatasa i brookita. Aquestes varietats cristal·lines es troben totes a la natura.
rútil
El rútil cristal·litza en el sistema tetragonal amb dues unitats TiO 2 per cada cel·la. El titani es troba coordinat octaedricamente. S'ha demostrat per estudis calorimètrics que el rútil és la forma cristal·lina més tèrmicament estable.
Estructura cristal·lina de l'Rútil. Boles grisos: Titani, Boles rosades: Oxigen. Solid State Font: Wikipedia Commons
anatasa
També aquesta forma cristal·litza en el sistema tetragonal, però la anatasa es presenta en forma d'octàedres molt distorsionats d'àtoms d'oxigen respecte a cada àtom de titani, sent dos d'ells relativament propera. Posseeix 4 unitats de TiO 2 per cada cel·la cristal·lina.
Estructura cristal·lina de la anatasa. Benjah-bmm27 Font: Wikipedia Commons
brookita
Cristal·litza en el sistema ortoròmbic, amb 8 unitats TiO 2 per cada cel·la cristal·lina.
propietats
estat físic
Sòlid cristal·lí.
duresa Mohs
Rútil: 7-7,5.
Anatasa: 5,5-6.
pes molecular
79,87 g / mol.
Punt de fusió
Rútil: 1830-1850 ºC.
Anatasa: a l'escalfar es converteix en rútil.
densitat
Rútil: 4,250 g / cm 3
Anatasa: 4,133 g / cm 3
Brookita: 3,895 g / cm 3
solubilitat
Insoluble en aigua i solvents orgànics. Es dissol lentament en HF i en H 2 SO 4 concentrat calent. Insoluble en HCl i en HNO 3.
pH
7,5.
Índex de refracció
Rútil 2,75 a 550 nm.
Anatasa 2,54 a 550 nm.
Té l'índex de refracció més alt de tots els pigments inorgànics.
altres propietats
La anatasa es transforma ràpidament en rútil a temperatures superiors als 700 ºC. El TiO 2 que ha estat calcinat a 900 ºC es dissol feblement en bases, àcid fluorhídric i àcid sulfúric calent. No és atacat per àcids inorgànics febles ni àcids orgànics. No és reduït fàcilment ni oxidat.
La anatasa i el rútil són semiconductors en banda ampla, però la seva conductivitat elèctrica depèn de la presència d'impureses i defectes a la plataforma.
Nomenclatura
-Diòxid de titani
-Rutilo
-Anatasa
-Brookita
-Titania
usos
pigments blancs
L'ús més important de l'òxid de titani (IV) és com a pigment blanc en una gran varietat de productes, els quals inclouen pintures, laques, adhesius, plàstics, paper i tintes d'impressió. Això es deu al seu alt índex de refracció i al seu inèrcia química.
Font: Pexels.com
El diòxid de titani utilitzat com a pigment blanc ha de tenir una alta puresa. La seva opacitat i brillantor es deriven de la seva capacitat per dispersar la llum. És més brillant que el diamant. Només el rútil i l'anatasa posseeixen bones propietats de pigmentació.
plàstics
En els plàstics el TiO 2 minimitza la fragilitat i el esquerdament que pot ocórrer com a resultat de l'exposició a la llum.
És el pigment més important en la manufactura dels articles de plàstic de PVC per a exteriors, pel fet que proporciona protecció UV a l'material.
La forma cristal·lina òptima en aquest cas és el rútil. En aquesta aplicació, el rútil ha de posseir un recobriment superficial de zirconi, sílice o alumini, per minimitzar de l'efecte fotocatalític de l'TiO 2 en la degradació de l'PVC.
altres usos
Altres usos inclouen esmalts vitris usats en acer i ferro colat, als quals confereix opacitat i resistència als àcids.
En la indústria tèxtil s'empra en les guies de fil, perquè llisquin fàcilment durant el filat. La fricció entre els fils i les guies genera electricitat estàtica. Per dissipar-la, el TiO 2 ha de ser cremat a 1300 ºC, amb l'objecte que posseeixi una major conductivitat elèctrica.
Altres aplicacions inclouen la pigmentació de tintes per impressió, goma, tèxtils, cuir, fibres sintètiques, ceràmiques, ciment blanc, recobriment de pisos i materials per a sostres. Com recobriment de paper, el TiO 2 ho fa més blanc, brillant i més opac.
S'empra en cosmètics per ajudar a cobrir imperfeccions de la pell, així com per donar el color blanc a la pasta de dents i en sabó.
Permet protegir aliments, begudes, suplements i productes farmacèutics de la degradació prematura produïda per l'efecte de la llum, allargant la vida del producte.
És un component en la producció de vidre, ceràmiques i electrocerámicas. S'empra en elements de circuits elèctrics. També s'usa en el sensor d'oxigen de sistema d'escapament dels vehicles automotors.
El TiO 2 ultrafí s'usa com a component dels bloquejadors solars, ja que és un fort absorbent dels raigs ultraviolats (UV), tant els UV-A com els UV-B. Els raigs UV-A causen arrugues i envelliment de la pell, i els UV-B causen cremades i eritemes.
Les nanopartícules de TiO 2 s'empren com a material de suport de catalitzadors de reaccions químiques.
La anatasa és un efectiu fotocatalitzador que oxida els compostos orgànics. Mentre menors són les seves partícules, més efectiva és.
referències
- Cotton, F. Albert and Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced Inorganic Chemistry. John Wiley & Sons.
- Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Volume 19 and 24. Fourth Edition. John Wiley & Sons.
- Chemical Safety Facts. (2019). Titanium Dioxide. Recuperat de: chemicalsafetyfacts.org
- Wypych, George. (2015). PVC Additives. In PVC Formulary (Second Edition). Recuperat de sciencedirect.com
- Denning, R. (2009). Enhancing wool products using nanotechnology. In Advances in Wool Technology. Recuperat de sciencedirect.com
- National Library of Medicine. (2019). Titanium Dioxide. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov