Титанијум диоксид

С Википедије, слободне енциклопедије

Титанијум диоксид
Титаниум(IV) оxиде
Тхе унит целл оф рутиле
Називи
IUPAC називс
Titanijum dioksid
Titanijum(IV) oksid
Други називи
Идентификација
3Д модел (Jmol)
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.033.327
Е-бројеви Е171 (боје)
КЕГГ[1]
RTECS XР2775000
УНИИ
  • O=[Ti]=O
Својства
TiO
2
Моларна маса 79,866 g/mol
Агрегатно стање Бели прах
Густина 4,23 g/cm3
Тачка топљења 1843 °C
Тачка кључања 2972 °C
Индекс рефракције (nD) 2.488 (анатас)
2.583 (брукит)
2.609 (рутил)
Опасности
Безбедност приликом руковања ICSC 0338
Nije na listi
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondКод запаљивости 0: Неће горети (нпр. вода)Health code 1: Exposure would cause irritation but only minor residual injury. E.g., turpentineКод реактивности 0: Нормално стабилан, чак и под стањем изложености ватри; није реактиван с водом (нпр. течни азот)Special hazards (white): no code
0
1
0
Tačka paljenja Nije zapaljiv
Srodna jedinjenja
Drugi katjoni
 Cirkonijum dioksid
Hafnijum dioksid
Srodne supstance: titanijum oksidi
 Titanijum(II) oksid
Titanijum(III) oksid
Titanijum(III,IV) oksid
Srodna jedinjenja
 Titanska kiselina
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ДаY верификуј (шта је ДаYНеН ?)
Референце инфокутије

Титанијум диоксид или титанијум (IV) оксид је природни оксид титанијума, чија је формула TiO2. Ако се употребљава као пигмент, назива се титанијумско бело, бели пигмент 6 или CI 77891. Титанијум диоксид има веома широку употребу, између осталог као састојак боја, крема за сунчање или за бојење хране. Као додатак храни има ознаку Е171.

Заступљеност[уреди | уреди извор]

У природи се налази у облику минерала рутила, анатаса и брукита. Највише је заступљен рутил. Постоје још и три синтетички произведене метастабилне форме и пет форми стабилних под високим притиском. Ови минерали се користе као руда за добијање титанијума (такође и минерал илменит). Недавно су у Баварској у кратеру Риес пронађене моноклинска (слична кристалу баделејиту) и орторомпска форма (слична олово (IV) оксиду).[4][5] Најчешћа форма је рутил, који је уједно и најстабилнија форма. Анатас и брукит прелазе у рутил путем загревања.

Форма Кристални систем Синтеза
рутил тетрагонални
анатас тетрагонални
брукит орторомпски
TiO2(B)[6] моноклински Хидролиза K2Ti4O9 након загревања
TiO2(H), форма слична холандиту[7] тетрагонални Оксидација повезане калијум титанат бронзе, K0.25TiO2
TiO2(R), форма слична рамсделиту[8] орторомпски Оксидација повезане литијум титанат бронзе Li0.5TiO2
TiO2(II)- форма слична (?-PbO2)[9] орторомпски
форма слична баделејиту (седмострано координирани Ti)[10] моноклински
TiO2 -OI[11] ortorompski
kubična forma[12] kubični
TiO2 -OII, форма слична котуниту (ПбЦл2)[13] орторомпски

Природно пронађени оксиди се копају у рудницима, а служе и као комерцијални извор титанијума. Метал титанијум се може добити и из других минерала попут илменита или леукоксена, али и из једне од најчишћих форми: рутила са пешчаних плажа. Звездани сафири и рубини добијају свој астеризам због присутног рутила у њима[14].

Титанијум диоксид (Б) је пронађен као минерал у неким пукотинама на тектитима, те као ламеле у анатасу из хидротермалних врела. Ова форма TiO2 има релативно ниску густину[15].

Спектралне линије из титанијум диоксида су доста изражене у звездама класе M, које су довољно хладне да омогуће формирање молекула овог хемијског једињења.

Производња[уреди | уреди извор]

Код хлоридног процеса руда се редукује угљеником, а затим оксидује хлором, при чему настаје титанијум тетрахлорид. Настали производ се дестилира и оксидира кисеоником, при чему настаје чисти TiO2, док се истовремено регенерише хлор[16].

Сулфатни поступак користи илменит за добијање титанијум диоксида. Илменит реакцијом са сумпорном киселином даје титанијумову со, која се даље процесира до чистог TiO2, а нуспроизвод гвожђе(II) сулфат се кристалише и изфилтрира. Друга метода за обогаћивање илменита је Бечеров процес. Једна од метода за производњу титанијум диоксида са великим значајем у нанотехнологији је солвотермална синтеза титанијум диоксида.

У лабораторији, анатас се може претворити путем хидротермалне синтезе у TiO2(B) наноцеви и наножице, које су од потенцијалног интереса као катализаторска подршка и фотокатализатор. Да би се ово одвијало, анатас се меша са 15 мола натријум хидроксида (NaOH) i zagreva na 150 °C u trajanju od 72 sata. Proizvod reakcije se ispira rastvorenom HCl и загрева на 400 °Ц следећих 15 сати. Добијање наноцеви је квантитативно, а оне имају спољашњи пречник од 10 до 20 нанометара, унутрашњи од 5 до 8 нанометара, те дужину од 1 микрона. На вишим температурама реакције (170 °Ц) и мањим запреминама реактаната добијају се одговарајуће наножице[17].

Употреба[уреди | уреди извор]

TiO влакна и спирале

Титанијум диоксид се користи као бели пигмент, захваљујући изразито великом индексу преламања светлости (н = 2,7); само неколико других познатих супстанци има већи индекс преламања. Око 4 милиона тона пигмента TiO2 се произведе и потроши у свету годишње. Ако се користи као танки филм или емулзија, његов индекс преламања и боја дају му одлична оптичка рефлективна и покривна својства, која се користе у диелектричним огледалима и неким драгим камењима попут "мистичног ватреног топаза". Такође се додаје при производњи пластике, папира, тинте, лекова, козметичких производа, пасте за зубе, итд. Титанијум диоксид се употребљава и у фотокаталитичким процесима (уз ултраљубичасто зрачење).

У козметици и производима за негу коже, титанијум диоксид се користи као пигмент, али и као средство за згрушавање. Такође се користи и као пигмент за прављење тетоважа. Овај пигмент се доста користи при производњи пластике и сродним применама због своје отпорности на ултраљубичасто зрачење, где апсорбује UV зрачење ефикасно претварајући UV светлост у топлоту. Због таквих особина, TiO2 се користи и у већини крема за сунчање. Већина произвођача крема за сунчање своје производе заснива на титанијум диоксиду и цинк оксиду, јер ове супстанце изазивају далеко мању иритацију коже од других хемијских супстанци које апсорбују UV зрачење.

Титанијум диоксид се користи за означавање белих линија на тениским теренима, нпр. клуб енгл. All England Lawn Tennis and Croquet, где се одржава годишњи тениски турнир у Вимблдону.[18]

Нарочито у форми анатаса, титанијум диоксид је фотокатализатор под ултраљубичастим светлом. Недавно је пронађено да се фотокатализа појављује и под утицајем видљивог светла, уколико се титанијум диоксиду додају јони азота или метални оксиди попут волфрам триоксида. Снажни оксидациони потенцијал позитивних електронских рупа оксидује воду и ствара хидроксилне радикале. Такође може да директно оксидује кисеоник и органске материје. Због својих стерилизирајућих, деодоризирајућих и других особина, TiO2 се додаје у боје, цементе, прозоре и сличне производе. Користи се и у Граетзеловим ћелијама, врсти хемијских соларних ћелија. Фотокаталитичке особине титанијум диоксида је открио Акира Фуџишима 1967. године, а своје откриће је објавио 1972. године[19]. У његову част, процес који се одвија на површини кристала титанијум диоксида се назива "Хонда-Фуџишима ефект"[20].

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Јоанне Wиxон; Доуглас Келл (2000). „Wебсите Ревиеw: Тхе Кyото Енцyцлопедиа оф Генес анд Геномес — КЕГГ”. Yеаст. 17 (1): 48—55. дои:10.1002/(СИЦИ)1097-0061(200004)17:1<48::АИД-YЕА2>3.0.ЦО;2-Х. 
  2. ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.  уреди
  3. ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  4. ^ El, Goresy; et al. (2001). „Ан ултраденсе полyморпх оф рутиле wитх севен-цоординатед титаниум фром тхе Риес цратер.”. Сциенце. 293 (5534): 1467—70. 
  5. ^ Ел Горесy, Ахмед (2001). „А натурал схоцк-индуцед денсе полyморпх оф рутиле wитх ?-ПбО2 струцтуре ин тхе суевите фром тхе Риес цратер ин Германy”. Еартх анд Планетарy Сциенце Леттерс. 192: 485—. 
  6. ^ Марцханд Р.; Брохан L.; Тоурноуx M. (1980). „А неw форм оф титаниум диоxиде анд тхе потассиум оцтатитанате К2Ти8О17”. Материалс Ресеарцх Буллетин. 15 (8): 1129—1133. 
  7. ^ Латроцхе M, Брохан L, Марцханд РТ (1989). „Неw холландите оxидес: ТиО2(Х) анд К0.06ТиО2”. Јоурнал оф Солид Стате Цхемистрy. 81 (1): 78—82. 
  8. ^ Ј. Акимото; Y. Готох; Y. Оосаwа; et al. (1994). „Топотацтиц Оxидатион оф Рамсделлите-Тyпе Ли0.5ТиО2, а Неw Полyморпх оф Титаниум Диоxиде: ТиО2(Р)”. Јоурнал оф Солид Стате Цхемистрy. 113 (1): 27—36. 
  9. ^ П. Y. Симонс; Ф. Дацхилле (1967). „Тхе струцтуре оф ТиО2ИИ, а хигх-прессуре пхасе оф ТиО2”. Ацта Црyсталлограпхица. 23 (2): 334—336. 
  10. ^ Сато Х.; С, Ендо; Сугиyама M; et al. (1991). „Бадделеyите-Тyпе Хигх-Прессуре Пхасе оф ТиО2”. Сциенце. 251 (4995): 786—788. 
  11. ^ Дубровинскаиа Н А; Дубровинскy L С.; Р, Ахуја; et al. (2001). „Еxпериментал анд Тхеоретицал Идентифицатион оф а Неw Хигх-Прессуре ТиО2 Полyморпх”. Пхyс. Рев. Летт. 87: 275501—. 
  12. ^ M, Маттесини; де Алмеида Ј. С.; Дубровинскy L.; et al. (2004). „Хигх-прессуре анд хигх-температуре сyнтхесис оф тхе цубиц ТиО2 полyморпх”. Пхyс. Рев. Б. 70: 212101—. 
  13. ^ Дубровинскy, L. С.; Дубровинскаиа, Н. А.; Сwамy V.; et al. (2001). „Материалс сциенце: Тхе хардест кноwн оxиде”. Натуре. 410 (6829): 653—654. 
  14. ^ Емслеy 2001, стр. 451–453.
  15. ^ Банфиелд, Ј. Ф.; et al. (1991). „Тхе идентифицатион оф натураллy оццурринг ТиО2 (Б) бy струцтуре детерминатион усинг хигх-ресолутион елецтрон мицросцопy, имаге симулатион, анд дистанце-леаст-сqуарес рефинемент”. Америцан Минералогист. 76: 343. 
  16. ^ „Титаниум Диоxиде Мануфацтуринг Процессес”. Милленниум Инорганиц Цхемицалс. Архивирано из оригинала 14. 08. 2007. г. Приступљено 5. 9. 2007. 
  17. ^ Армстронг, Грахам; А. Роберт Армстронг; et al. (2005). „Нанотубес wитх тхе ТиО2-Б струцтуре”. Цхемицал Цоммуницатионс: 2454—. 
  18. ^ „Цхемистрy Wорлд'с wееклy роунд-уп оф монеy анд молецулес”. Архивирано из оригинала 03. 01. 2010. г. Приступљено 25. 12. 2011. 
  19. ^ Фујисхима, АКИРА (1972). „Елецтроцхемицал Пхотолyсис оф Wатер ат а Семицондуцтор Елецтроде”. Натуре. 238: 37. 
  20. ^ „"Јапан Нанонет Буллетин - 44. изд. - 12. мај 2005: Дисцоверy анд апплицатионс оф пхотоцаталyсис - Цреатинг а цомфортабле футуре бy макинг усе оф лигхт енергy"”. Архивирано из оригинала 08. 06. 2005. г. Приступљено 25. 12. 2011. 

Литература[уреди | уреди извор]

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Титанијум диоксид на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Titanijum_dioksid&oldid=27558347”