Przejdź do zawartości

Tlenek tytanu(IV)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Tlenek tytanu(IV)
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

DrugBank

DB09536

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[6].

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. [6]:

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[6].

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[6]:

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
był dopuszczony jako dodatek do żywności o numerze E171[7]. W 2019 r. rząd francuski podjął decyzję o zakazie jego stosowania od 2020 r. jako dodatku do żywności ze względu na brak wystarczających dowodów, że jego spożywanie jest bezpieczne dla zdrowia[8]. W 2021 r. eksperci z European Food Safety Authority (EFSA) zmienili swoją opinię z 2016 r. i także uznali, że nie jest on w pełni bezpieczny[9] i w roku 2022 jego stosowanie w żywności zostało zakazane, zezwolono natomiast na jego dalsze stosowanie w produktach medycznych, o ile nie istnieje bezpieczniejszy odpowiednik[10].

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]

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[11].

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. a b Titanium(IV) oxide (nr 718467) w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck). [dostęp 2011-02-21].
  5. Tlenek tytanu(IV) (nr 718467) w katalogu produktów Sigma-Aldrich (Merck). [dostęp 2011-06-24].
  6. a b c d François Cardarelli, Materials Handbook. A Concise Desktop Reference, wyd. 2, London: Springer, 2008, s. 286–288, DOI10.1007/978-1-84628-669-8, ISBN 978-1-84628-669-8, OCLC 261324602.
  7. E171: Titanium dioxide. [dostęp 2019-05-09]. (ang.).
  8. France to ban titanium dioxide whitener in food from 2020 [online], Reuters, 17 kwietnia 2019 [dostęp 2019-05-09] (ang.).
  9. Titanium dioxide: E171 no longer considered safe when used as a food additive [online], European Food Safety Authority [dostęp 2021-11-06] (ang.).
  10. Sabine Juelicher, Goodbye E171: The EU bans titanium dioxide as a food additive [online], European Commission Newsroom, 18 stycznia 2022 [dostęp 2022-11-03] (ang.).
  11. Anna Maria Świdwińska-Gajewska, Sławomir Czerczak, Nanocząstki ditlenku tytanu – działanie biologiczne, „Medycyna Pracy”, 2015, DOI10.13075/mp.5893.00096, PMID25812394.