Structure d'oxyde de titane (IV), propriétés, utilisations

Il Oxyde de titane (IV) C'est un solide inorganique blanc cristallin dont la formule chimique est l'oncle₂, Il est donc également connu sous le nom de dioxyde de titane. Existe sous trois formes cristallines: Rutilo, Anatasa et Brookita. Bien que dans la nature, il soit généralement coloré en raison de la présence d'impuretés telles que le fer, le chrome ou le vanadium, l'oncle₂ Pure est utilisé comme un pigment blanc.

Parmi ses caractéristiques, nous pouvons souligner que la solubilité de l'oncle₂ Cela dépend considérablement de son histoire chimique et thermique. Ainsi que cela lorsqu'il est chauffé à des températures élevées (900 ºC), il devient chimiquement inerte. Ses sources les plus importantes sont l'ilménite (fer et oxyde de titane), Rutilo et anatase.

Poussière de dioxyde de titane. Le téléchargeur d'origine était Walkerma à l'anglais Wikipedia. [Domaine public]

Il se produit principalement dans un degré suffisant pour une utilisation comme pigment, qui garantit ses excellentes propriétés de dispersion de lumière dans les applications qui nécessitent une opacité blanche et une luminosité.

Il se produit également sous forme de matériau ultrafine, pour les applications dans lesquelles la transparence et l'absorption maximale des rayons ultraviolets (UV) sont nécessaires. Par exemple, comme composant des écrans solaires pour la peau. Dans ceux-ci, l'oncle₂ Il agit comme un filtre, bloquant ainsi l'absorption de ces rayons.

En raison de son inertie chimique, c'est le pigment blanc préféré. Cependant, la United States Food and Drug Administration, ou FDA (acronyme pour l'anglais OU.S. Food and Drug Administration), a établi les paramètres pour une utilisation sûre dans les aliments et les cosmétiques.

Il y a aussi une limite d'exposition à la poussière d'oxyde de titane, car lorsque la poussière est inhalée, elle peut être déposée dans les poumons.

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Structure

L'oncle₂ Il a trois modifications cristallines: Rutilo, Anatasa et Brookita. Ces variétés cristallines sont toutes de nature.

Rutilo

La Rutho cristallise dans le système tétragonal avec deux unités Tio₂ Pour chaque cellule. Le titane est coordonné octaéconochique. Il a été démontré par des études calorimétriques que Rutilo est la forme cristalline la plus stable.

Structure cristalline de Rutilo. Boules grises: titane, boules roses: oxygène. Solide [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)] Source: Wikipedia Commons

Anatasa

Cette forme cristallise dans le système tétragonal, mais l'anatase est présentée sous la forme d'octomes très déformés des atomes d'oxygène par rapport à chaque atome de titane, deux d'entre eux étant relativement proches. A 4 unités d'oncle₂ Pour chaque cellule cristalline.

Structure cristalline de l'anatase. Benjah-Bmm27 [Domaine public] Source: Wikipedia Commons

Brookita

Cristallise dans le système Ortorrombique, avec 8 unités Tio₂ Pour chaque cellule cristalline.

Propriétés

État physique

Solide cristallin.

Dureté mohs

Rutilo: 7-7,5.

Anatasa: 5.5-6.

Poids moléculaire

79,87 g / mol.

Point de fusion

Rutilo: 1830-1850 ºC.

Anatasa: lorsque le chauffage devient Rutilo.

Densité

Rutilo: 4 250 g / cm³

Anatasa: 4 133 g / cm³

Brookita: 3 895 g / cm³

Solubilité

Insoluble dans l'eau et les solvants organiques. Il se dissout lentement en hf et h₂Swin₄ Concentré à chaud. Insoluble dans HCL et HNO₃.

pH

7.5.

Indice de réfraction

Rutilo: 2,75 à 550 nm.

Anatasa: 2,54 à 550 nm.

Il a l'indice de réfraction le plus élevé de tous les pigments inorganiques.

Autres propriétés

L'anatase est rapidement transformée en Rutilo à des températures supérieures à 700 ºC. L'oncle₂ qui a été calciné à 900 ° C est dissous faiblement dans les bases, l'acide fluorhorhorique et l'acide sulfurique chaud. Il n'est pas attaqué par des acides inorganiques faibles ou des acides organiques. Il n'est pas facilement réduit ou oxydé.

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Anatase et rutil.

Nomenclature

-Dioxyde de titane

-Rutilo

-Anatasa

-Brookita

-Titane

Applications

Pigments blancs

L'utilisation la plus importante de l'oxyde de titane (IV) est comme un pigment blanc dans une grande variété de produits, qui comprennent des peintures, des laques, des adhésifs, des plastiques, du papier et des encres d'impression. Cela est dû à son indice de réfraction élevé et à son inertie chimique.

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Le dioxyde de titane utilisé comme pigment blanc doit avoir une pureté élevée. Son opacité et sa luminosité découlent de sa capacité à disperser la lumière. Est plus brillant que le diamant. Seuls Rutilo et l'anatase ont de bonnes propriétés de pigmentation. 

Plastiques

Dans les plastiques, l'oncle₂ Minimise la fragilité et la fissuration qui peuvent se produire à la suite de l'exposition à la lumière.

C'est le pigment le plus important dans la fabrication d'articles en plastique PVC extérieurs, car il offre une protection UV au matériau.

La forme cristalline optimale dans ce cas est Rutilo. Dans cette application, le Rutilo doit avoir un revêtement de surface du zirconium, de la silice ou de l'aluminium, pour minimiser l'effet photocatalytique de l'oncle₂ En dégradation en PVC.

Autres utilisations

D'autres utilisations incluent les émaux vitreux utilisés en acier fondu et en fer, ce qui confère une opacité et une résistance à l'acide.

Dans l'industrie textile, il est utilisé dans les guides de fil, de sorte qu'ils glissent facilement pendant le fil. La friction entre les fils et les guides génère de l'électricité statique. Pour le dissiper, l'oncle₂ Il doit être brûlé à 1300 ºC, afin d'avoir une plus grande conductivité électrique.

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Les autres applications incluent la pigmentation de l'encre pour imprimer. En tant que revêtement en papier, l'oncle₂ Cela le rend plus blanc, brillant et plus opaque.

Il est utilisé dans les cosmétiques pour aider à couvrir les imperfections cutanées, ainsi que pour donner un dentifrice blanc et du savon.

Il permet de protéger les aliments, les boissons, les suppléments et les produits pharmaceutiques de la dégradation prématurée produite par l'effet de la lumière, prolongeant la durée de vie du produit.

C'est un composant dans la production de verre, de céramique et d'électrocéramique. Il est utilisé dans les éléments de circuit électrique. Il est également utilisé dans le capteur d'oxygène du système d'échappement des véhicules à moteur.

L'oncle₂ Ultrafino est utilisé comme composant des bloqueurs de soleil, car il s'agit d'un fort absorbant des rayons ultraviolets (UV), UV-A et UV-B. Les rayons UV-A provoquent des rides et un vieillissement cutané, et les UV-B provoquent des brûlures et un érythème.

Les nanoparticules de l'oncle₂ Ils sont utilisés comme matériau de soutien aux réactions chimiques.

L'anatase est une photocatisation efficace qui oxyde les composés organiques. Alors que les mineurs sont ses particules, plus elle est efficace.

Les références

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2. Kirk-othmer (1994). Encyclopédie de la technologie chimique. Volume 19 et 24. Quatrième édition. John Wiley & Sons.
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