Tlenek tytanu(IV)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Tlenek tytanu(IV)
komórka elementarna TiO2 Niepodpisana grafika związku chemicznego; prawdopodobnie struktura chemiczna bądź trójwymiarowy model cząsteczki
komórka elementarna TiO2
Ogólne informacje
Wzór sumaryczny TiO2
Masa molowa 79,87 g/mol
Wygląd biały[1] bezwonny proszek
Identyfikacja
Numer CAS 13463-67-7
PubChem 26042[4]
Podobne związki
Inne kationy tlenek cyrkonu(IV), tlenek hafnu(IV)
Podobne związki tlenek tytanu(II), tlenek tytanu(III), kwas tytanowy
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
stanu standardowego (25 °C, 1000 hPa)

Tlenek tytanu(IV), biel tytanowa, TiO
2
nieorganiczny związek chemiczny, tlenek tytanu na IV stopniu utlenienia.

Otrzymywanie[edytuj | edytuj kod]

Otrzymywany może być metodą siarczanową lub chlorkową[7].

W metodzie siarczanowej surowcem był pierwotnie ilmenit; obecnie zwykle wykorzystuje się żużel bogaty w tytan. W obu przypadkach stosuje się działanie kwasem siarkowym w celu uzyskania siarczanu tytanylu (TiOSO
4
), np.[7]:

FeTiO
3
+ 2H
2
SO
4
→ TiOSO
4
+ FeSO
4
+ H
2
O

TiOSO
4
oddziela się i poddaje hydrolizie do uwodnionego tlenku, który następnie wypraża się w temp. ok. 1000 °C w celu uzyskania produktu o odpowiedniej wielkości ziaren[7].

W metodzie chlorkowej poza ilmenitem i żużlem wykorzystuje się też inne minerały bogate w tytan, leukoksen i rutyl. Surowiec miesza się ze źródłem węgla i praży w obecności chloru, uzyskując gazowy TiCl
4
. Produkt ten izoluje się w czystej formie i poddaje utlenieniu tlenem do końcowego produktu. Powstający równocześnie chlor jest zawracany do pierwszego etapu[7]:

TiCl
4
+ O
2
→ TiO
2
↓ + 2Cl
2

Właściwości[edytuj | edytuj kod]

Dwutlenek tytanu występuje naturalnie w trzech odmianach polimorficznych: jako minerały rutyl i anataz o strukturze tetragonalnej oraz rombowy brukit. Dwie ostatnie przechodzą w najtrwalszy rutyl powyżej temperatury 800–900 °C.

Dwutlenek tytanu jest najpowszechniejszym i najtrwalszym tlenkiem tytanu. Jest to biały proszek o temperaturze topnienia ok. 1830 °C i temperaturze wrzenia ok. 2500 °C. Ma właściwości amfoteryczne – reaguje ze stężonym kwasem siarkowym, a stapiany z wodorotlenkami, węglanami lub tlenkami innych metali przechodzi w tytaniany. Nie jest rozpuszczalny w wodzie.

W układzie tytan-tlen istnieje szereg niższych tlenków o ogólnym wzorze TinO2n–1 dla n = 4–10 (fazy Mangnèliego).

TiO2 charakteryzuje się:

Zastosowanie[edytuj | edytuj kod]

W Unii Europejskiej TiO
2
jest dopuszczony jako dodatek do żywności o numerze E171[8].

W nowoczesnych technologiach znajduje on zastosowanie do wytwarzania:

Jest również stosowany w tradycyjny już sposób jako pigment (biel tytanowa) do produkcji papieru, żywności, tworzyw sztucznych, kosmetyków, farmaceutyków, porcelany, farb i emalii oraz jako stabilizator koloru szkliw.

Charakterystyka fotochemiczna[edytuj | edytuj kod]

Właściwości fotoelektrochemiczne TiO2 związane są z absorpcją promieniowania. Dwutlenek tytanu charakteryzuje się wysoką absorpcją w zakresie UV i dochodzącą do zaledwie kilku procent absorpcją promieniowania w zakresie widzialnym ViS. Aby zwiększyć zakres absorpcji światła w zakresie widzialnym, co ma zasadnicze znaczenie w ogniwach słonecznych oraz w fotorozkładzie wody, trwają nieustanne prace nad modyfikacją jego właściwości.

Zagrożenia[edytuj | edytuj kod]

W 2019 r. rząd francuski podjął jednak decyzję o zakazie jego stosowania w tym celu od 2020 r. ze względu na brak wystarczających dowodów, że jego spożywanie jest bezpieczne dla zdrowia[9].

TiO
2
w formie nanocząstek może powodować zagrożenia dla zdrowia osób przewlekle narażonych na jego wdychanie. W badaniach na zwierzętach stwierdzono wzrost ryzyka wystąpienia nowotworów oraz negatywny wpływ na rozwój płodu i funkcjonowanie układu rozrodczego u osobników narażonych na nano-TiO
2
. Nie ma jednak dowodów naukowych potwierdzających występowanie tego typu negatywnych efektów u ludzi[10].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. a b Encyklopedia popularna. Wyd. XVII. Warszawa: PWN, 1982, s. 815. ISBN 83-01-01750-3.
  2. a b c d Encyklopedia popularna, Tom IV. Wyd. II. Warszawa: PWN, 1989, s. 571. ISBN 83-01-00000-7.
  3. Podręczny słownik chemiczny, Romuald Hassa (red.), Janusz Mrzigod (red.), Janusz Nowakowski (red.), Katowice: Videograf II, 2004, s. 55, ISBN 83-7183-240-0.
  4. Tlenek tytanu(IV) (CID: 26042) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  5. a b Titanium(IV) oxide (nr 718467) w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck KGaA). [dostęp 2011-02-21].
  6. Tlenek tytanu(IV) (nr 718467) w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck KGaA). [dostęp 2011-06-24].
  7. a b c d François Cardarelli, Materials Handbook. A Concise Desktop Reference, wyd. 2, London: Springer, 2008, s. 286-288, DOI/10.1007/978-1-84628-669-8, ISBN 978-1-84628-669-8, OCLC 261324602.
  8. E171: Titanium dioxide (ang.). [dostęp 2019-05-09].
  9. France to ban titanium dioxide whitener in food from 2020, Reuters, 17 kwietnia 2019 [dostęp 2019-05-09] (ang.).
  10. Publikacja w otwartym dostępie – możesz ją bezpłatnie przeczytać Anna Maria Świdwińska-Gajewska, Sławomir Czerczak, Nanocząstki ditlenku tytanu – działanie biologiczne, „Medycyna Pracy”, 2015, DOI10.13075/mp.5893.00096, PMID25812394.