Titanium (IV) oxidestructuur, eigenschappen, gebruik

De titanium (IV) oxide is een witte kristallijne anorganische vaste stof waarvan de chemische formule TiO is_twee, daarom staat het ook bekend als titaniumdioxide. Het bestaat in drie kristallijne vormen: rutiel, anataas en brookiet. Hoewel het in de natuur meestal gekleurd is vanwege de aanwezigheid van onzuiverheden zoals ijzer, chroom of vanadium, TiO_twee puur wordt gebruikt als wit pigment.

Onder zijn kenmerken kunnen we benadrukken dat de oplosbaarheid van TiO_twee het hangt sterk af van zijn chemische en thermische geschiedenis. Evenals dat wanneer het wordt verwarmd tot hoge temperaturen (900 ºC), het chemisch inert wordt. De belangrijkste bronnen zijn ilmeniet (ijzer-titaniumoxide), rutiel en anataas.

Het wordt voornamelijk geproduceerd in een kwaliteit die geschikt is voor gebruik als pigment, waardoor de uitstekende lichtverstrooiingseigenschappen worden gegarandeerd in toepassingen die witte opaciteit en glans vereisen..

Het wordt ook geproduceerd als een ultradun materiaal, voor toepassingen waar transparantie en maximale absorptie van ultraviolette (UV) straling vereist zijn. Bijvoorbeeld als onderdeel van zonnebrandcrème voor de huid. In deze, de TiO_twee werkt als een filter en blokkeert zo de absorptie van deze stralen.

Vanwege zijn chemische inertie is dit het geprefereerde witte pigment. De Amerikaanse Food and Drug Administration of FDA ONS. Food and Drug Administration), heeft de parameters vastgesteld voor een veilig gebruik in voeding en cosmetica.

Er is ook een limiet voor blootstelling aan titaniumoxidestof, aangezien het bij inademing in de longen kan worden afgezet..

Artikel index

• 1 Structuur
  • 1.1 Rutiel
  • 1.2 Anatase
  • 1.3 Brookite
• 2 Eigenschappen
  • 2.1 Fysieke toestand
  • 2.2 Mohs-hardheid
  • 2.3 Molecuulgewicht
  • 2.4 Smeltpunt
  • 2.5 Dichtheid
  • 2.6 Oplosbaarheid
  • 2,7 pH
  • 2.8 Brekingsindex
  • 2.9 Overige eigenschappen
• 3 Nomenclatuur
• 4 toepassingen
  • 4.1 Witte pigmenten
  • 4.2 Kunststoffen
  • 4.3 Andere toepassingen
• 5 referenties

Structuur

De oom_twee Het heeft drie kristallijne modificaties: rutiel, anataas en brookiet. Deze kristallijne variëteiten komen allemaal in de natuur voor.

Rutiel

Rutiel kristalliseert in het tetragonale systeem met twee TiO-eenheden_twee voor elke cel. Titanium is octaëdrisch gecoördineerd. Van rutiel is door calorimetrische studies aangetoond dat het de thermisch meest stabiele kristallijne vorm is..

Anatase

Deze vorm kristalliseert ook in het tetragonale systeem, maar anatase komt voor in de vorm van sterk vervormde octaëders van zuurstofatomen ten opzichte van elk titaniumatoom, waarvan er twee relatief dichterbij zijn. Het heeft 4 eenheden TiO_twee voor elke kristallijne cel.

Brookite

Kristalliseert in het orthorhombische systeem, met 8 TiO-eenheden_twee voor elke kristallijne cel.

Eigendommen

Fysieke toestand

Kristallijne vaste stof.

Mohs-hardheid

Rutiel: 7-7,5.

Anatase: 5,5-6.

Molecuulgewicht

79,87 g / mol.

Smeltpunt

Rutiel: 1830-1850 ºC.

Anatase: bij verhitting wordt het rutiel.

Dichtheid

Rutiel: 4250 g / cm³

Anataas: 4,133 g / cm³

Brookite: 3,895 g / cm³

Oplosbaarheid

Onoplosbaar in water en organische oplosmiddelen. Lost langzaam op in HF en H_tweeSW₄ heet concentraat. Onoplosbaar in HCl en HNO₃.

pH

7.5.

Brekingsindex

Rutiel: 2,75 bij 550 nm.

Anatase: 2,54 bij 550 nm.

Heeft de hoogste brekingsindex van alle anorganische pigmenten.

Andere eigenschappen

Anatase wordt snel omgezet in rutiel bij temperaturen boven 700ºC. De oom_twee dat is gecalcineerd bij 900 ºC, lost het zwak op in basen, fluorwaterstofzuur en heet zwavelzuur. Het wordt niet aangetast door zwakke anorganische zuren of organische zuren. Het wordt niet gemakkelijk gereduceerd of geoxideerd.

Anataas en rutiel zijn breedband halfgeleiders, maar hun elektrische geleidbaarheid hangt af van de aanwezigheid van onzuiverheden en defecten in het kristal..

Nomenclatuur

-Titaandioxide

-Rutiel

-Anatase

-Brookite

-Titania

Toepassingen

Witte pigmenten

Het belangrijkste gebruik van titanium (IV) oxide is als wit pigment in een breed scala aan producten, waaronder verven, lakken, kleefstoffen, kunststoffen, papier en drukinkten. Dit komt door de hoge brekingsindex en chemische inertie..

Het titaniumdioxide dat als het witte pigment wordt gebruikt, moet van hoge zuiverheid zijn. De ondoorzichtigheid en helderheid zijn afkomstig van het vermogen om licht te verstrooien. Het is helderder dan diamant. Alleen rutiel en anataas hebben goede pigmentatie-eigenschappen. 

Kunststoffen

TiO in kunststoffen_twee minimaliseert broosheid en barsten die kunnen optreden als gevolg van blootstelling aan licht.

Het is het belangrijkste pigment bij de vervaardiging van PVC-kunststofartikelen voor buitengebruik, omdat het het materiaal UV-bescherming biedt.

De optimale kristallijne vorm is in dit geval rutiel. Bij deze toepassing moet het rutiel een oppervlaktecoating hebben van zirkonium, silica of aluminium om het fotokatalytische effect van TiO te minimaliseren._twee in de afbraak van PVC.

Andere gebruiken

Andere toepassingen zijn onder meer glasachtig email dat wordt gebruikt op staal en gietijzer, waaraan het ondoorzichtigheid en weerstand tegen zuren verleent..

In de textielindustrie wordt het gebruikt in garengeleiders, zodat ze gemakkelijk glijden tijdens het spinnen. De wrijving tussen de draden en de geleiders wekt statische elektriciteit op. Om het te verdrijven, TiO_twee het moet worden verbrand op 1300 ºC om een ​​hogere elektrische geleidbaarheid te hebben.

Andere toepassingen zijn onder meer pigmentatie van drukinkten, rubber, textiel, leer, synthetische vezels, keramiek, wit cement, vloerbedekking en dakbedekkingsmaterialen. Als papiercoating, TiO_twee maakt het witter, helderder en ondoorzichtiger.

Het wordt in cosmetica gebruikt om huidonvolkomenheden te bedekken en om tandpasta en zeep wit te maken..

Het maakt het mogelijk om voedsel, dranken, supplementen en farmaceutische producten te beschermen tegen voortijdige afbraak veroorzaakt door het effect van licht, waardoor de levensduur van het product wordt verlengd.

Het is een onderdeel bij de productie van glas, keramiek en elektrokeramiek. Het wordt gebruikt in elementen van elektrische circuits. Ook gebruikt in de zuurstofsensor van het uitlaatsysteem van motorvoertuigen.

De oom_twee Ultrafijn wordt gebruikt als onderdeel van zonnebrandcrème, omdat het een sterke absorber is van ultraviolette (UV) straling, zowel UV-A als UV-B. UV-A-stralen veroorzaken rimpels en huidveroudering, en UV-B-stralen veroorzaken brandwonden en erytheem.

TiO-nanodeeltjes_twee worden gebruikt als dragermateriaal voor chemische reactiekatalysatoren.

Anatase is een effectieve fotokatalysator die organische verbindingen oxideert. Hoe kleiner de deeltjes, hoe effectiever het is.

Referenties

1. Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. John Wiley & Sons.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedie van chemische technologie. Deel 19 en 24. Vierde editie. John Wiley & Sons.
3. Feiten over chemische veiligheid. (2019). Titaandioxide. Hersteld van: chemicaliënafetyfacts.org
4. Wypych, George. (2015). PVC-additieven. In PVC-formularium (tweede editie). Opgehaald van sciencedirect.com
5. Denning, R. (2009). Wolproducten verbeteren met behulp van nanotechnologie. Vooruitgang in woltechnologie. Opgehaald van sciencedirect.com
6. Nationale bibliotheek van geneeskunde. (2019). Titaandioxide. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov