Struktura tlenku tytanu (IV), właściwości, zastosowania

On tlenek tytanu (IV) Jest to krystaliczna biała nieorganiczna substancja stała, której wzorem chemicznym jest wujek₂, Jest więc znany również jako dwutlenek tytanu. Istnieje w trzech krystalicznych formach: Rutilo, Anatasa i Brookita. Chociaż w naturze jest zwykle zabarwiona ze względu na obecność zanieczyszczeń, takich jak żelazo, chrom lub wanad, wujek₂ Czysty jest używany jako biały pigment.

Wśród jego cech możemy podkreślić, że rozpuszczalność wuja₂ Zależy to znacznie od historii chemicznej i termicznej. A także po ogrzewaniu do wysokich temperatur (900 ° C) staje się chemicznie obojętne. Jego najważniejszymi źródłami są ilmenit (tlenek żelaza i tytanu), rutilo i anataza.

Pył dwutlenku tytanu. Oryginalnym przesyłaniem była Walkerma w angielskiej Wikipedii. [Domena publiczna]

Występuje głównie w odpowiednim stopniu do użytku jako pigment, który gwarantuje jego doskonałe właściwości dyspersji światła w zastosowaniach wymagających białej krycia i jasności.

Występuje również jako materiał ultrafine, do zastosowań, w których wymagana jest przezroczystość i maksymalne wchłanianie promieni ultrafioletowych (UV). Na przykład jako element filtrów przeciwsłonecznych dla skóry. W nich wujek₂ Działa jak filtr, blokując wchłanianie tych promieni.

Z powodu bezwładności chemicznej jest to preferowany biały pigment. Jednak United States Food and Drug Administration lub FDA (akronim dla angielskiego LUB.S. Administracja Jedzenia i Leków), ustalił parametry do bezpiecznego stosowania w żywności i kosmetykach.

Istnieje również granica narażenia na pył tlenku tytanu, ponieważ po wdychaniu kurzu można go osadzić w płucach.

Może ci służyć: calcogeny lub amphumos

[TOC]

Struktura

Wujek₂ Ma trzy modyfikacje krystaliczne: Rutilo, Anatasa i Brookita. Te odmiany krystaliczne mają charakter.

Rutilo

Rutho krystalizuje w układzie tetragonalnym za pomocą dwóch jednostek Tio₂ dla każdej komórki. Tytanium jest skoordynowane okłaskoconicznie. W badaniach kalorymetrycznych wykazano, że Rutilo jest najbardziej stabilną postacią krystaliczną.

Krystaliczna struktura Rutilo. Grey Balls: Titanium, Pink Balls: Tlengen. Stan stały [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0)] Źródło: Wikipedia Commons

Anatasa

Ta forma krystalizuje w układzie tetragonalnym, ale anataza jest prezentowana w postaci bardzo zniekształconych oktomów atomów tlenu w odniesieniu do każdego atomu tytanu, z których dwa są stosunkowo najbliższe. Ma 4 jednostki wuja₂ Dla każdej komórki krystalicznej.

Krystaliczna struktura anatazy. Benjah-BMM27 [domena publiczna] Źródło: Wikipedia Commons

Brookita

Krystalizuje w układzie ortorrombiec, z 8 jednostkami Tio₂ Dla każdej komórki krystalicznej.

Nieruchomości

Stan fizyczny

Krystaliczne ciało stałe.

Twardość mohs

Rutilo: 7-7,5.

Anatasa: 5.5-6.

Waga molekularna

79,87 g/mol.

Temperatura topnienia

Rutilo: 1830-1850 ºC.

Anatasa: Gdy ogrzewanie staje się Rutilo.

Gęstość

Rutilo: 4250 g/cm³

Anatasa: 4133 g/cm³

Brookita: 3 895 g/cm³

Rozpuszczalność

Nierozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych. Rozpuszcza się powoli w HF i H₂południowy zachód₄ Gorący koncentrat. Nierozpuszczalne w HCl i HNO₃.

Ph

7.5.

Współczynnik załamania światła

Rutilo: 2,75 do 550 nm.

Anatasa: 2,54 do 550 nm.

Ma najwyższy współczynnik załamania wszystkich pigmentów nieorganicznych.

Inne właściwości

Anataza jest szybko przekształcana w Rutilo w temperaturach powyżej 700 ° C. Wujek₂ który został kalcynowany w 900 ° C, jest słabo rozpuszczona w zasadach, kwasie fluorhorycznym i gorącym kwas. Nie jest atakowany przez słabe kwasy nieorganiczne lub kwasy organiczne. Nie jest łatwo zmniejszony ani utleniony.

Może ci służyć: Scandio: History, właściwości, reakcje, ryzyko i zastosowania

Anataza i Rutil.

Nomenklatura

-Dwutlenek tytanu

-Rutilo

-Anatasa

-Brookita

-Titania

Aplikacje

Białe pigmenty

Najważniejsze zastosowanie tlenku tytanu (IV) jest jak biały pigment w szerokiej gamie produktów, w tym farby, lakiery, kleje, tworzywa sztuczne, papierowe i drukowane atramenty. Wynika to z wysokiego wskaźnika refrakcji i bezwładności chemicznej.

Źródło: Pexels.com

Dwutlenek tytanu stosowany jako biały pigment musi mieć wysoką czystość. Jego krycie i jasność wynikają z jego zdolności do rozproszenia światła. Jest jaśniejszy niż diament. Tylko Rutilo i anataza mają dobre właściwości pigmentacyjne. 

Tworzywa sztuczne

W tworzyw sztucznych wujek₂ Minimalizuje kruchość i pękanie, które mogą wystąpić w wyniku narażenia światła.

Jest to najważniejszy pigment w produkcji zewnętrznych plastik.

Optymalną postacią krystaliczną w tym przypadku jest Rutilo. W tym zastosowaniu Rutilo musi mieć powłokę powierzchniową cyrkonu, krzemionki lub aluminium, aby zminimalizować efekt fotokatalityczny wuja₂ W degradacji PVC.

Inne zastosowania

Inne zastosowania obejmują szkliste emalie stosowane w stopionej stali i żelazie, które nadają nieprzezroczystość i oporność na kwas.

W przemyśle tekstylnym jest używany w przewodnikach wątków, aby łatwo się przesuwać podczas przędzy. Tarcie między niciami a przewodnikami generuje statyczną elektryczność. Aby go rozproszyć, wujek₂ Należy go spalić w temperaturze 1300 ° C, aby mieć większą przewodność elektryczną.

Może ci służyć: fluor litowy: struktura, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Inne aplikacje obejmują pigmentację atramentu do wydruku. Jako powłoka papierowa, wujek₂ Sprawia, że ​​jest bielszy, jasny i bardziej nieprzezroczysty.

Jest stosowany w kosmetykach, aby pomóc w zakłóceniu niedoskonałości skóry, a także do zapewnienia białej pasty do zębów i mydła.

Pozwala na ochronę żywności, napojów, suplementów i produktów farmaceutycznych przed przedwczesną degradacją wytwarzaną przez efekt światła, przedłużając żywotność produktu.

Jest to element produkcji szkła, ceramiki i elektryki elektrycznej. Jest stosowany w elementach obwodu elektrycznego. Jest również stosowany w czujniku tlenu układu wydechowego pojazdów silnikowych.

Wujek₂ Ultrafino jest używane jako składnik blokerów słonecznych, ponieważ jest silnym chłonnością 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.

Nanocząstki wuja₂ Są one stosowane jako reakcje chemiczne materiału wspierającego katalizator.

Anataza jest skuteczną fotokatyzacją, która utlenia związki organiczne. Podczas gdy nieletni są jego cząsteczkami, tym bardziej skuteczne jest.

Bibliografia

1. Bawełna, f. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. John Wiley & Sons.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyklopedia technologii chemicznej. Tom 19 i 24. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
3. Fakty bezpieczeństwa chemicznego. (2019). Dwutlenek tytanu. Odzyskane z: chemicalsafetyfacts.org
4. Wypych, George. (2015). Dodatki PVC. W formulacji PCV (druga edycja). Odzyskane z naukowym.com
5. Denning, r. (2009). Ulepszanie produktów wełny za pomocą nanotechnologii. W postępach w technologii wełny. Odzyskane z naukowym.com
6. National Library of Medicine. (2019). Dwutlenek tytanu. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov