Titanium (IV) oxidstruktur, egenskaber, anvendelser

4088
Philip Kelley

Det titanium (IV) oxid er et hvidt krystallinsk uorganisk fast stof, hvis kemiske formel er TiOto, Derfor er det også kendt som titandioxid. Den findes i tre krystallinske former: rutil, anatase og brookit. Selvom det i naturen normalt er farvet på grund af tilstedeværelsen af ​​urenheder såsom jern, krom eller vanadium, TiOto ren bruges som hvidt pigment.

Blandt dets egenskaber kan vi fremhæve, at opløseligheden af ​​TiOto det afhænger meget af dets kemiske og termiske historie. Ud over at når det opvarmes til høje temperaturer (900 ºC), bliver det kemisk inaktivt. Dens vigtigste kilder er ilmenit (jerntitaniumoxid), rutil og anatase.

Titandioxidpulver. Den oprindelige uploader var Walkerma på engelsk Wikipedia. [Offentligt domæne]

Det produceres primært i en kvalitet, der er egnet til brug som pigment, hvilket sikrer dets fremragende lysspredningsegenskaber i applikationer, der kræver hvid opacitet og glans..

Det produceres også som et ultratyndt materiale til applikationer, hvor gennemsigtighed og maksimal absorption af ultraviolette (UV) stråler er påkrævet. For eksempel som en del af solcreme til huden. I disse er TiOto fungerer som et filter og blokerer således absorptionen af ​​disse stråler.

På grund af dets kemiske inaktivitet er det det foretrukne hvide pigment. Dog den amerikanske Food and Drug Administration eller FDA OS. Food and Drug Administration), har fastlagt parametrene for dets sikre anvendelse i mad og kosmetik.

Der er også en grænse for eksponering for titaniumoxidstøv, da når støvet inhaleres, kan det deponeres i lungerne..

Artikelindeks

  • 1 Struktur
    • 1.1 Rutil
    • 1.2 Anatase
    • 1.3 Brookite
  • 2 egenskaber
    • 2.1 Fysisk tilstand
    • 2.2 Mohs hårdhed
    • 2.3 Molekylvægt
    • 2.4 Smeltepunkt
    • 2,5 Massefylde
    • 2.6 Opløselighed
    • 2,7 pH
    • 2.8 Brydningsindeks
    • 2.9 Andre egenskaber
  • 3 Nomenklatur
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Hvide pigmenter
    • 4.2 Plast
    • 4.3 Andre anvendelser
  • 5 Referencer

Struktur

Onkelento Det har tre krystallinske ændringer: rutil, anatase og brookit. Disse krystallinske sorter findes alle i naturen.

Rutil

Rutil krystalliserer i det tetragonale system med to TiO-enhederto for hver celle. Titanium er oktaedralt koordineret. Rutil har ved kalorimetriske undersøgelser vist sig at være den mest termisk stabile krystallinske form..

Rutil krystalstruktur. Grå kugler: Titanium, Lyserøde kugler: Oxygen. Solid State [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Kilde: Wikipedia Commons

Anatase

Denne form krystalliserer også i det tetragonale system, men anatase forekommer i form af stærkt forvrænget octahedra af iltatomer i forhold til hvert titaniumatom, hvoraf to er relativt tættere. Den har 4 enheder TiOto for hver krystallinske celle.

Anatase krystalstruktur. Benjah-bmm27 [Public domain] Kilde: Wikipedia Commons

Brookite

Krystalliserer i det orthorhombiske system med 8 TiO-enhederto for hver krystallinske celle.

Ejendomme

Fysisk tilstand

Krystallinsk fast stof.

Mohs hårdhed

Rutil: 7-7,5.

Anatase: 5,5-6.

Molekylær vægt

79,87 g / mol.

Smeltepunkt

Rutil: 1830-1850 ºC.

Anatase: ved opvarmning bliver det rutil.

Massefylde

Rutil: 4.250 g / cm3

Anatase: 4,133 g / cm3

Brookit: 3,895 g / cm3

Opløselighed

Uopløselig i vand og organiske opløsningsmidler. Opløses langsomt i HF og H.toSW4 varmt koncentrat. Uopløselig i HCI og HNO3.

pH

7.5.

Brydningsindeks

Rutil: 2,75 ved 550 nm.

Anatase: 2,54 ved 550 nm.

Har det højeste brydningsindeks af alle uorganiske pigmenter.

Andre egenskaber

Anatase omdannes hurtigt til rutil ved temperaturer over 700 ° C. Onkelento der er kalcineret ved 900 ºC, opløses det svagt i baser, flussyre og varm svovlsyre. Det angribes ikke af svage uorganiske syrer eller organiske syrer. Det reduceres eller oxideres ikke let.

Anatase og rutil er bredbånds halvledere, men deres elektriske ledningsevne afhænger af tilstedeværelsen af ​​urenheder og defekter i krystallen..

Nomenklatur

-Titandioxid

-Rutil

-Anatase

-Brookite

-Titania

Ansøgninger

Hvide pigmenter

Titanium (IV) oxids vigtigste anvendelse er som et hvidt pigment i en lang række produkter, herunder maling, lak, klæbemidler, plast, papir og trykfarver. Dette skyldes dets høje brydningsindeks og kemiske inaktivitet..

Kilde: Pexels.com

Titandioxiden, der anvendes som det hvide pigment, skal have høj renhed. Dens opacitet og lysstyrke stammer fra dets evne til at sprede lys. Det er lysere end diamant. Kun rutil og anatase har gode pigmenteringsegenskaber. 

Plast

TiO i plastto minimerer skørhed og revner, der kan opstå som følge af udsættelse for lys.

Det er det vigtigste pigment til fremstilling af udendørs PVC-plastartikler, fordi det giver UV-beskyttelse til materialet.

Den optimale krystallinske form er i dette tilfælde rutil. I denne ansøgning skal rutilen have en overfladebelægning af zirconium, silica eller aluminium for at minimere den fotokatalytiske virkning af TiO.to ved nedbrydning af PVC.

Andre anvendelser

Andre anvendelser inkluderer glasagtige emaljer anvendt på stål og støbejern, som det giver opacitet og modstandsdygtighed over for syrer..

I tekstilindustrien bruges det i garnguider, så de glider let under spinding. Friktionen mellem ledningerne og styrene genererer statisk elektricitet. For at sprede det TiOto den skal brændes ved 1300 ºC for at have en højere elektrisk ledningsevne.

Andre anvendelser inkluderer pigmentering af trykfarver, gummi, tekstiler, læder, syntetiske fibre, keramik, hvid cement, gulvbelægning og tagmaterialer. Som papirbelægning TiOto gør den hvidere, lysere og mere uigennemsigtig.

Det bruges i kosmetik til at dække hudfejl samt til at gøre tandpasta og sæbe hvid..

Det giver mulighed for at beskytte mad, drikkevarer, kosttilskud og farmaceutiske produkter mod for tidlig nedbrydning produceret af lysets virkning, hvilket forlænger produktets levetid.

Det er en komponent i produktionen af ​​glas, keramik og elektrokeramik. Det bruges i elementer af elektriske kredsløb. Anvendes også i iltføleren til motorkøretøjets udstødningssystem.

Onkelento Ultrafine bruges som en komponent i solcreme, da det er en stærk absorber af ultraviolette (UV) stråler, både UV-A og UV-B. UV-A-stråler forårsager rynker og ældning af huden, og UV-B forårsager forbrændinger og erytem.

TiO nanopartiklerto anvendes som bæremateriale til kemiske reaktionskatalysatorer.

Anatase er en effektiv fotokatalysator, der oxiderer organiske forbindelser. Jo mindre partiklerne er, desto mere effektiv er den.

Referencer

  1. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. John Wiley & Sons.
  2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Bind 19 og 24. fjerde udgave. John Wiley & Sons.
  3. Kemiske sikkerhedsfakta. (2019). Titandioxid. Gendannet fra: chemicalafetyfacts.org
  4. Wypych, George. (2015). PVC-tilsætningsstoffer. In PVC Formulary (Anden udgave). Gendannet fra sciencedirect.com
  5. Denning, R. (2009). Forbedring af uldprodukter ved hjælp af nanoteknologi. Fremskridt inden for uldteknologi. Gendannet fra sciencedirect.com
  6. National Library of Medicine. (2019). Titandioxid. Gendannet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Endnu ingen kommentarer