Titanij dioksid | |
---|---|
Općenito | |
Hemijski spoj | Titanij dioksid |
Druga imena | Titanij (IV) oksid, rutil, anatas, brukit |
Molekularna formula | TiO2 |
CAS registarski broj | 13463-67-7 |
Kratki opis | bijeli prah |
Osobine1 | |
Molarna masa | 79,866 g/mol |
Agregatno stanje | čvrsto |
Gustoća | 4,23 g/cm3 |
Tačka topljenja | 1843 °C |
Tačka ključanja | 2972 °C |
Rastvorljivost | nerastvorljiv u vodi |
1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima. |
Titanij dioksid ili titanij (IV) oksid je prirodni oksid titanija, čija je formula TiO2. Ako se upotrebljava kao pigment, naziva se titanijsko bijelo, bijeli pigment 6 ili CI 77891. Titanij-dioksid ima jako široku upotrebu, između ostalog kao sastojak boja, krema za sunčanje ili za bojenje hrane. Kao dodatak hrani ima oznaku E171.
U prirodi dolazi u obliku minerala rutila, anatasa i brukita. Najčešće je zastupljen rutil. Postoje još i tri sintetički proizvedene metastabilne forme i pet formi stabilnih pod visokim pritiskom. Ovi minerali se koriste kao ruda za dobijanje titanija (također i mineral ilmenit). Nedavno su u Bavarskoj u krateru Ries pronađene monoklinska (slična kristalu badelejitu) i ortorompska forma (slična olovo(IV)-oksidu).[1][2] Najčešća forma je rutil, koji je ujedno i najstabilnija forma. Anatas i brukit prelaze u rutil putem zagrijavanja.
Forma | Kristalni sistem | Sinteza |
---|---|---|
rutil | tetragonalni | |
anatas | tetragonalni | |
brukit | ortorompski | |
TiO2(B)[3] | monoklinski | Hidroliza K2Ti4O9 nakon zagrijavanja |
TiO2(H), forma slična holanditu[4] | tetragonalni | Oksidacija povezane kalij-titanat bronze, K0.25TiO2 |
TiO2(R), forma slična ramsdelitu[5] | ortorompski | Oksidacija povezane litij-titanat bronze Li0.5TiO2 |
TiO2(II)- forma slična (?-PbO2)[6] | ortorompski | |
forma slična badelejitu (sedmostrano koordinirani Ti)[7] | monoklinski | |
TiO2 -OI[8] | ortorompski | |
kubična forma[9] | kubični | |
TiO2 -OII, forma slična kotunitu (PbCl2)[10] | ortorompski |
Prirodno pronađeni oksidi se kopaju u rudnicima, a služe i kao komercijalni izvor titanija. Metal titanij se može dobiti i iz drugih minerala poput ilmenita ili leukoksena, ali i iz jedne od najčišćih formi: rutila sa pješčanih plaža. Zvjezdani safiri i rubini dobijaju svoj asterizam zbog prisutnog rutila u njima.[11]
Titanij-dioksid (B) je pronađen kao mineral u nekim pukotinama na tektitima, te kao lamele u anatasu iz hidrotermalnih vrela. Ova forma TiO2 ima relativno nisku gustoću.[12]
Spektralne linije iz titanij-dioksida su dosta izražene u zvijezdama klase M, koje su dovoljno hladne da omoguće formiranje molekula ovog hemijskog spoja.
Kod hloridnog procesa ruda se reducira ugljikom, a zatim oksidira hlorom, pri čemu nastaje titanij-tetrahlorid. Nastali proizvod se destilira i oksidira kisikom, pri čemu nastaje čisti TiO2, dok se istovremeno regenerira hlor.[13]
Sulfatni postupak koristi ilmenit za dobijanje titanij-dioksida. Ilmenit reakcijom sa sulfatnom kiselinom daje titanijsku so, koja se dalje procesira do čistog TiO2, a nusproizvod željezo(II)-sulfat se kristalizira i isfiltrira. Druga metoda za obogaćivanje ilmenita je Becherov proces. Jedna od metoda za proizvodnju titanij-dioksida sa velikim značajem u nanotehnologiji je solvotermalna sinteza titanij-dioksida.
U laboratoriji, anatas se može pretvoriti putem hidrotermalne sinteze u TiO2(B) nanocijevi i nanožice, koje su od potencijalnog interesa kao katalizatorska podrška i fotokatalizator. Da bi se ovo odvijalo, anatas se miješa sa 15 mola natrij-hidroksida (NaOH) i zagrijava na 150 °C u trajanju od 72 sata. Proizvod reakcije se ispira rastvorenom HCl i zagrijava na 400 °C slijedećih 15 sati. Dobijanje nanotuba je kvantitativno, a tube imaju vanjski prečnik od 10 do 20 nanometara, unutrašnji od 5 do 8 nanometara, te dužinu od 1 mikrona. Višim temperaturama reakcije (170 °C) i manjim zapreminama reaktanata dobijaju se odgovarajuće nanožice.[14]
Titanij dioksid se koristi kao bijeli pigment, zahvaljujući izrazito velikom indeksu prelamanja svjetlosti (n = 2,7); samo nekoliko poznatih supstanci ima veći indeks prelamanja. Oko 4 miliona tona pigmenta TiO2 se proizvede i potroši u svijetu godišnje. Ako se koristi kao tanki film ili emulzija, njegov indeks prelamanja i boja daju mu odlična optička reflektivna i pokrivna svojstva, koja se koriste u dielektričnim ogledalima i nekim dragim kamenjima poput "mističnog vatrenog topaza". Također se dodaje pri proizvodnji plastike, papira, tinte, lijekova, kozmetičkih proizvoda, paste za zube, itd. Titanij dioksid se upotrebljava i u fotokatalitičkim procesima (uz ultraljubičasto zračenje).
U kozmetici i proizvodima za njegu kože, titanij dioksid se koristi kao pigment, ali i kao sredstvo za zgrušavanje. Također se koristi i kao pigment za pravljenje tetovaža. Ovaj pigmet se dosta koristi pri proizvodnji plastike i drugim aplikacijama zbog svoje otpornosti na ultraljubičasto zračenje, gdje apsorbira UV zračenje efikasno pretvarajući UV svjetlost u toplotu. Zbog takvih osobina, TiO2 se koristi u većini krema za sunčanje. Većina proizvođača krema za sunčanje svoje proizvode zasniva na titanij-dioksidu i cink-oksidu, jer ove supstance izazivaju daleko manju iritaciju kože od drugih hemijskih supstanci koje apsoribiraju UV zračenje.
Titanij-dioksid se koristi za označavanje bijelih linija na teniskim terenima All England Lawn Tennis and Croquet kluba, gdje se održava godišnji teniski turnir u Wimbledonu.[15]
Naročito u formi anatasa, titanij dioksid je fotokatalizator pod ultraljubičastim svjetlom. Nedavno je pronađeno da se fotokataliza pojavljuje i pod uticajem vidljivog svjetla, ukoliko se titanij dioksidu dodaju ioni dušika ili metalni oksidi poput volfram-trioksida. Snažni oksidacioni potencijal pozitivnih elektronskih rupa oksidira vodu i stvara hidroksil radikale. Također može direktno oksidirati kisik i organske materije. Zbog svojih sterilizirajućih, deodorizirajućih i drugih osobina, TiO2 se dodaje u boje, cemente, prozore i slične proizvode. Koristi se i u Graetzelovim ćelijama, vrsti hemijskih solarnih ćelija. Fotokatalitičke osobine titanij-dioksida je otkrio Akira Fudžišima 1967. godine, a svoje otkriće je objavio 1972. godine.[16] U njegovu čast, proces koji se odvija na površini kristala titanij dioksida se naziva "Honda-Fudžišima efekt".[17]
|author=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
|1=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
|author=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)[mrtav link]
|author=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
|author=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
|author=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
|author=
(pomoć)CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
|author=
(pomoć)
Commons ima datoteke na temu: Titanij-dioksid |