Titan (IV) oxidstruktur, egenskaper, användningsområden

2532
Jonah Lester

De titan (IV) oxid är ett vitt kristallint oorganiskt fast ämne vars kemiska formel är TiOtvå, varför det också är känt som titandioxid. Den finns i tre kristallina former: rutil, anatas och brookit. Även om den i naturen vanligtvis är färgad på grund av närvaron av föroreningar såsom järn, krom eller vanadin, TiOtvå ren används som vitt pigment.

Bland dess egenskaper kan vi belysa att lösligheten av TiOtvå det beror väsentligt på dess kemiska och termiska historia. Förutom att det blir kemiskt inert när det värms upp till höga temperaturer (900 ºC). Dess viktigaste källor är ilmenit (järn titanoxid), rutil och anatas.

Titandioxidpulver. Den ursprungliga uppladdaren var Walkerma på engelska Wikipedia. [Allmängods]

Den tillverkas främst i en kvalitet som är lämplig för användning som pigment, vilket säkerställer dess utmärkta ljusspridningsegenskaper i applikationer som kräver vit opacitet och glans..

Det tillverkas också som ett ultratunt material för applikationer där transparens och maximal absorption av ultravioletta (UV) strålar krävs. Till exempel som en del av solskyddsmedel för huden. I dessa är TiOtvå fungerar som ett filter och blockerar därmed absorptionen av dessa strålar.

På grund av sin kemiska tröghet är det det föredragna vita pigmentet. Men United States Food and Drug Administration, eller FDA USA Food and Drug Administration), har fastställt parametrarna för säker användning inom livsmedel och kosmetika.

Det finns också en gräns för exponering för titandioxiddamm, eftersom när dammet inhaleras kan det deponeras i lungorna..

Artikelindex

  • 1 Struktur
    • 1.1 Rutil
    • 1.2 Anatas
    • 1.3 Brookite
  • 2 fastigheter
    • 2.1 Fysiskt tillstånd
    • 2.2 Mohs hårdhet
    • 2.3 Molekylvikt
    • 2.4 Smältpunkt
    • 2.5 Densitet
    • 2.6 Löslighet
    • 2,7 pH
    • 2.8 Brytningsindex
    • 2.9 Övriga egenskaper
  • 3 Nomenklatur
  • 4 användningsområden
    • 4.1 Vita pigment
    • 4.2 Plast
    • 4.3 Andra användningsområden
  • 5 Referenser

Strukturera

Farbrortvå Den har tre kristallina modifieringar: rutil, anatas och brookit. Dessa kristallina sorter finns alla i naturen.

Rutil

Rutil kristalliserar i det tetragonala systemet med två TiO-enhetertvå för varje cell. Titan är oktaedralt samordnat. Rutil har visats genom kalorimetriska studier vara den mest termiskt stabila kristallina formen..

Rutil kristallstruktur. Grå bollar: Titan, Rosa bollar: Syre. Solid State [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Källa: Wikipedia Commons

Anatas

Denna form kristalliserar också i det tetragonala systemet, men anatas förekommer i form av starkt förvrängd oktaedra av syreatomer med avseende på varje titanatom, varav två är relativt närmare. Den har 4 enheter TiOtvå för varje kristallin cell.

Kristallstruktur av anatas. Benjah-bmm27 [Public domain] Källa: Wikipedia Commons

Brookite

Kristalliserar sig i det ortorombiska systemet med 8 TiO-enhetertvå för varje kristallin cell.

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Kristallint fast ämne.

Mohs hårdhet

Rutil: 7-7,5.

Anatas: 5,5-6.

Molekylvikt

79,87 g / mol.

Smältpunkt

Rutil: 1830-1850 ºC.

Anatas: vid uppvärmning blir det rutil.

Densitet

Rutil: 4250 g / cm3

Anatas: 4,133 g / cm3

Brookit: 3,895 g / cm3

Löslighet

Olösligt i vatten och organiska lösningsmedel. Lösas långsamt i HF och H.tvåSW4 hett koncentrat. Olöslig i HCl och HNO3.

pH

7.5.

Brytningsindex

Rutil: 2,75 vid 550 nm.

Anatas: 2,54 vid 550 nm.

Har det högsta brytningsindex av alla oorganiska pigment.

Andra egenskaper

Anatas omvandlas snabbt till rutil vid temperaturer över 700 ° C. Farbrortvå som har kalcinerats vid 900 ° C, löser det sig svagt i baser, fluorvätesyra och varm svavelsyra. Det attackeras inte av svaga oorganiska syror eller organiska syror. Det är inte lätt reduceras eller oxideras.

Anatas och rutil är bredband halvledare, men deras elektriska ledningsförmåga beror på närvaron av föroreningar och defekter i kristallen..

Nomenklatur

-Titandioxid

-Rutil

-Anatas

-Brookite

-Titania

Applikationer

Vita pigment

Titan (IV) oxid är den viktigaste användningen som ett vitt pigment i en mängd olika produkter, inklusive färger, lacker, lim, plast, papper och tryckfärger. Detta beror på dess höga brytningsindex och kemiska tröghet..

Källa: Pexels.com

Titandioxiden som används som vitt pigment måste ha hög renhet. Dess opacitet och ljusstyrka härrör från dess förmåga att sprida ljus. Det är ljusare än diamant. Endast rutil och anatas har bra pigmenteringsegenskaper. 

Plast

TiO i plasttvå minimerar sprödhet och sprickor som kan uppstå till följd av exponering för ljus.

Det är det viktigaste pigmentet vid tillverkning av PVC-plastprodukter utomhus, eftersom det ger UV-skydd mot materialet.

Den optimala kristallina formen i detta fall är rutil. I denna ansökan måste rutilen ha en ytbeläggning av zirkonium, kiseldioxid eller aluminium för att minimera den fotokatalytiska effekten av TiO.två vid nedbrytning av PVC.

Andra användningsområden

Andra användningsområden inkluderar glashaltiga emaljer som används på stål och gjutjärn, vilket det ger opacitet och motståndskraft mot syror..

I textilindustrin används den i garnguider så att de lätt glider under snurrningen. Friktionen mellan ledningarna och styrningarna genererar statisk elektricitet. För att skingra det, TiOtvå den måste brännas vid 1300 ºC för att ha en högre elektrisk ledningsförmåga.

Andra applikationer inkluderar pigmentering av tryckfärger, gummi, textilier, läder, syntetfibrer, keramik, vit cement, golvbeläggning och takmaterial. Som pappersbeläggning, TiOtvå gör den vitare, ljusare och mer ogenomskinlig.

Det används i kosmetika för att täcka hudfel och göra tandkräm och tvål vita..

Det gör det möjligt att skydda mat, drycker, kosttillskott och farmaceutiska produkter från för tidig nedbrytning som produceras av ljusets effekt, vilket förlänger produktens livslängd.

Det är en komponent i produktionen av glas, keramik och elektrokeramik. Den används i delar av elektriska kretsar. Används även i syresensorn för motorfordons avgassystem.

Farbrortvå Ultrafine används som en del av solskyddsmedel, eftersom det är en stark absorberare av ultravioletta (UV) strålar, både UV-A och UV-B. UV-A-strålar orsakar rynkor och åldrande av huden och UV-B orsakar brännskador och erytem.

TiO nanopartiklartvå används som stödmaterial för kemiska reaktionskatalysatorer.

Anatas är en effektiv fotokatalysator som oxiderar organiska föreningar. Ju mindre partiklar det är desto effektivare är det.

Referenser

  1. Cotton, F. Albert och Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avancerad oorganisk kemi. John Wiley & Sons.
  2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Volym 19 och 24. Fjärde upplagan. John Wiley & Sons.
  3. Fakta om kemisk säkerhet. (2019). Titandioxid. Återställd från: chemicalafetyfacts.org
  4. Wypych, George. (2015). PVC-tillsatser. In PVC Formulary (andra upplagan). Återställd från sciencedirect.com
  5. Denning, R. (2009). Förbättra ullprodukter med nanoteknik. I framsteg inom ullteknik. Återställd från sciencedirect.com
  6. National Library of Medicine. (2019). Titandioxid. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Ingen har kommenterat den här artikeln än.