Struktura oxidu titaničitého, vlastnosti, použití

3580
Charles McCarthy

The oxid titaničitý je bílá krystalická anorganická pevná látka, jejíž chemický vzorec je TiOdva, proto je také známý jako oxid titaničitý. Existuje ve třech krystalických formách: rutil, anatasa a brookit. I když je v přírodě obvykle zbarvený kvůli přítomnosti nečistot, jako je železo, chrom nebo vanad, TiOdva čistý se používá jako bílý pigment.

Mezi jeho vlastnosti můžeme zdůraznit, že rozpustnost TiOdva značně to závisí na jeho chemické a tepelné historii. Kromě toho se při zahřátí na vysoké teploty (900 ° C) stává chemicky inertním. Jeho nejdůležitějšími zdroji jsou ilmenit (oxid železitý a titaničitý), rutil a anatáza.

Prášek oxidu titaničitého. Původním uploaderem byla Walkerma na anglické Wikipedii. [Veřejná doména]

Vyrábí se primárně v kvalitě vhodné pro použití jako pigment, což zajišťuje jeho vynikající vlastnosti rozptylu světla v aplikacích vyžadujících krytí bílé a lesk..

Vyrábí se také jako ultratenký materiál pro aplikace, kde je vyžadována průhlednost a maximální absorpce ultrafialového (UV) záření. Například jako součást opalovacího krému na pokožku. V nich TiOdva působí jako filtr, čímž blokuje absorpci těchto paprsků.

Vzhledem ke své chemické inertnosti je preferovaným bílým pigmentem. Avšak Úřad pro kontrolu potravin a léčiv USA nebo FDA NÁS. Úřad pro kontrolu potravin a léčiv), stanovil parametry pro jeho bezpečné použití v potravinách a kosmetice.

Existuje také limit expozice prachu oxidu titaničitého, protože při vdechování prachu se může ukládat v plicích..

Rejstřík článků

  • 1 Struktura
    • 1.1 Rutil
    • 1.2 Anatase
    • 1.3 Brookit
  • 2 Vlastnosti
    • 2.1 Fyzický stav
    • 2.2 Mohsova tvrdost
    • 2.3 Molekulová hmotnost
    • 2.4 Teplota tání
    • 2.5 Hustota
    • 2.6 Rozpustnost
    • 2,7 pH
    • 2.8 Index lomu
    • 2.9 Další vlastnosti
  • 3 Názvosloví
  • 4 použití
    • 4.1 Bílé pigmenty
    • 4.2 Plasty
    • 4.3 Jiná použití
  • 5 Reference

Struktura

Strýcdva Má tři krystalické modifikace: rutil, anatas a brookit. Všechny tyto krystalické odrůdy se vyskytují v přírodě.

Rutil

Rutil krystalizuje v tetragonální soustavě se dvěma jednotkami TiOdva pro každou buňku. Titan je oktaedricky koordinován. Rutil byl prokázán kalorimetrickými studiemi jako tepelně nejstabilnější krystalická forma..

Rutilní krystalová struktura. Šedé koule: titan, růžové koule: kyslík. Solid State [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] Zdroj: Wikipedia Commons

Anatase

Tato forma také krystalizuje v tetragonálním systému, ale anatáza se vyskytuje ve formě vysoce zkreslených osmistěn atomů kyslíku vzhledem ke každému atomu titanu, přičemž dva z nich jsou relativně blíže. Má 4 jednotky TiOdva pro každou krystalickou buňku.

Krystalová struktura anatasu. Benjah-bmm27 [Public domain] Zdroj: Wikipedia Commons

Brookite

Krystalizuje v ortorombické soustavě s 8 jednotkami TiOdva pro každou krystalickou buňku.

Vlastnosti

Fyzický stav

Krystalická pevná látka.

Mohsova tvrdost

Rutil: 7-7,5.

Anatase: 5,5-6.

Molekulární váha

79,87 g / mol.

Bod tání

Rutil: 1830-1850 ° C.

Anatase: při zahřátí se stává rutil.

Hustota

Rutil: 4250 g / cm3

Anatasa: 4,133 g / cm3

Brookit: 3,895 g / cm3

Rozpustnost

Nerozpustný ve vodě a organických rozpouštědlech. Rozpouští se pomalu v HF a HdvaSW4 horký koncentrát. Nerozpustný v HCl a HNO3.

pH

7.5.

Index lomu

Rutil: 2,75 při 550 nm.

Anatáza: 2,54 při 550 nm.

Má nejvyšší index lomu ze všech anorganických pigmentů.

Další vlastnosti

Anatáza se při teplotách nad 700 ° C rychle převádí na rutil. Strýcdva který byl kalcinován při 900 ° C, se slabě rozpouští v zásadách, kyselině fluorovodíkové a horké kyselině sírové. Není napaden slabými anorganickými kyselinami nebo organickými kyselinami. Nelze jej snadno redukovat nebo oxidovat.

Anatasa a rutil jsou širokopásmové polovodiče, ale jejich elektrická vodivost závisí na přítomnosti nečistot a defektů v krystalu..

Nomenklatura

-Oxid titaničitý

-Rutil

-Anatase

-Brookite

-Titania

Aplikace

Bílé pigmenty

Nejdůležitější použití oxidu titaničitého je jako bílý pigment v široké škále produktů, včetně barev, laků, lepidel, plastů, papíru a tiskových barev. To je způsobeno jeho vysokým indexem lomu a chemickou inertností..

Zdroj: Pexels.com

Oxid titaničitý použitý jako bílý pigment musí být vysoce čistý. Jeho neprůhlednost a jas se odvozují od schopnosti rozptylovat světlo. Je jasnější než diamant. Pouze rutil a anatasa mají dobré pigmentační vlastnosti. 

Plasty

TiO v plastechdva minimalizuje křehkost a praskání, ke kterým může dojít v důsledku vystavení světlu.

Je to nejdůležitější pigment při výrobě venkovních plastových předmětů z PVC, protože poskytuje materiálu UV ochranu.

Optimální krystalickou formou je v tomto případě rutil. V této aplikaci musí mít rutil povrchový povlak zirkonia, oxidu křemičitého nebo hliníku, aby se minimalizoval fotokatalytický účinek TiO.dva při degradaci PVC.

Jiná použití

Jiná použití zahrnují skelné smalty používané na oceli a litině, kterým propůjčují neprůhlednost a odolnost vůči kyselinám..

V textilním průmyslu se používá ve vodítkách příze, takže se během otáčení snadno posouvají. Tření mezi dráty a vodiči generuje statickou elektřinu. Aby se to rozptýlilo, TiOdva musí být spálen při 1300 ° C, aby byla zajištěna vyšší elektrická vodivost.

Mezi další aplikace patří pigmentace tiskařských barev, gumy, textilu, kůže, syntetických vláken, keramiky, bílého cementu, podlahových krytin a střešních materiálů. Jako potah papíru, TiOdva je bělejší, jasnější a neprůhlednější.

Používá se v kosmetice k zakrytí nedokonalostí pokožky a také k vytvoření zubní pasty a mýdla..

Umožňuje chránit potraviny, nápoje, doplňky a farmaceutické výrobky před předčasnou degradací způsobenou účinkem světla, což prodlužuje životnost produktu.

Je součástí výroby skla, keramiky a elektrokeramiky. Používá se v prvcích elektrických obvodů. Používá se také ve snímači kyslíku ve výfukovém systému motorového vozidla.

Strýcdva Ultrafine se používá jako součást opalovacího krému, protože silně absorbuje ultrafialové (UV) paprsky, UV-A i UV-B. Paprsky UV-A způsobují vrásky a stárnutí pokožky a UV-B popáleniny a erytém.

TiO nanočásticedva se používají jako nosný materiál pro katalyzátory chemických reakcí.

Anatase je účinný fotokatalyzátor, který oxiduje organické sloučeniny. Čím menší jsou jeho částice, tím je účinnější.

Reference

  1. Cotton, F. Albert a Wilkinson, Geoffrey. (1980). Pokročilá anorganická chemie. John Wiley & Sons.
  2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia of Chemical Technology. Svazek 19 a 24. Čtvrté vydání. John Wiley & Sons.
  3. Fakta o chemické bezpečnosti. (2019). Oxid titaničitý. Obnoveno z: chemicalafetyfacts.org
  4. Wypych, Georgi. (2015). PVC přísady. V PVC Formulary (druhé vydání). Obnoveno ze sciencedirect.com
  5. Denning, R. (2009). Vylepšení vlněných výrobků pomocí nanotechnologií. In Advances in Wool Technology. Obnoveno ze sciencedirect.com
  6. Národní lékařská knihovna. (2019). Oxid titaničitý. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov

Zatím žádné komentáře