Estrutura de óxido de titânio (iv), propriedades, usos

Ele Óxido de titânio (IV) É um sólido inorgânico branco cristalino cuja fórmula química é tio₂, Portanto, também é conhecido como dióxido de titânio. Existe em três formas cristalinas: Rutilo, Anatasa e Brookita. Embora na natureza seja geralmente colorida devido à presença de impurezas como ferro, cromo ou vanádio, o tio₂ puro é usado como um pigmento branco.

Entre suas características, podemos destacar que a solubilidade do tio₂ Depende consideravelmente de sua história química e térmica. Assim como o quando é aquecido a altas temperaturas (900 ºC), torna -se quimicamente inerte. Suas fontes mais importantes são ilmenita (ferro e óxido de titânio), rutilo e anatase.

Poeira de dióxido de titânio. O uploader original era Walkingerma na Wikipedia inglesa. [Domínio público]

Ocorre principalmente em um grau adequado para uso como pigmento, o que garante suas excelentes propriedades de dispersão de luz em aplicações que requerem opacidade e brilho branco.

Também ocorre como material ultrafino, para aplicações nas quais a transparência e a absorção máxima dos raios ultravioleta (UV) são necessários. Por exemplo, como um componente de filtros solares para a pele. Nestes, o tio₂ Ele atua como um filtro, bloqueando assim a absorção desses raios.

Por causa de sua inércia química, é o pigmento branco preferido. No entanto, a Food and Drug Administration dos Estados Unidos, ou FDA (sigla para inglês OU.S. Administração de Alimentos e Medicamentos), estabeleceu os parâmetros para uso seguro em alimentos e cosméticos.

Há também um limite de exposição ao pó de óxido de titânio, pois quando a poeira é inalada, ele pode ser depositado nos pulmões.

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Estrutura

O tio₂ Tem três modificações cristalinas: Rutilo, Anatasa e Brookita. Essas variedades cristalinas são todas na natureza.

Rutilo

O Rutho cristaliza no sistema tetragonal com duas unidades₂ para cada célula. O titânio é coordenado octaéconicamente. Foi demonstrado por estudos calorimétricos que Rutilo é a forma cristalina mais estável.

Estrutura cristalina de rutilo. Bolas cinzas: titânio, bolas rosa: oxigênio. Estado sólido [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)] Fonte: Wikipedia Commons

Anatasa

Esta forma se cristaliza no sistema tetragonal, mas a anatase é apresentada na forma de octoms muito distorcidos de átomos de oxigênio em relação a cada átomo de titânio, dois deles sendo relativamente próximos. Tem 4 unidades de tio₂ Para cada célula cristalina.

Estrutura cristalina da anatase. Benjah-BMM27 [Domínio Público] Fonte: Wikipedia Commons

Brookita

Cristaliza no sistema Ortorrombic, com 8 unidades TIO₂ Para cada célula cristalina.

Propriedades

Estado físico

Sólido cristalino.

Dureza mohs

Rutilo: 7-7.5.

Anatasa: 5.5-6.

Peso molecular

79,87 g/mol.

Ponto de fusão

Rutilo: 1830-1850 ºC.

Anatasa: Quando o aquecimento se torna Rutilo.

Densidade

Rutilo: 4.250 g/cm³

Anatasa: 4.133 g/cm³

Brookita: 3.895 g/cm³

Solubilidade

Insolúvel em água e solventes orgânicos. Ele se dissolve lentamente em HF e H₂SW₄ Concentrado quente. Insolúvel em hcl e hno₃.

ph

7.5.

Índice de refração

Rutilo: 2,75 a 550 nm.

Anatasa: 2,54 a 550 nm.

Tem o maior índice de refração de todos os pigmentos inorgânicos.

Outras propriedades

A anatase é rapidamente transformada em rutilo a temperaturas acima de 700 ºC. O tio₂ que foi calcinado a 900 ° C é dissolvido fracamente em bases, ácido fluorhorérico e ácido sulfúrico quente. Não é atacado por ácidos inorgânicos fracos ou ácidos orgânicos. Não é facilmente reduzido ou oxidado.

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Anatase e Rutil.

Nomenclatura

-Dióxido de titânio

-Rutilo

-Anatasa

-Brookita

-Titania

Formulários

Pigmentos brancos

O uso mais importante do óxido de titânio (IV) é como um pigmento branco em uma ampla variedade de produtos, que incluem tintas, lacas, adesivos, plásticos, tintas de papel e impressão. Isso se deve ao seu alto índice de refração e sua inércia química.

Fonte: pexels.com

Dióxido de titânio usado como pigmento branco deve ter alta pureza. Sua opacidade e brilho derivam de sua capacidade de dispersar a luz. É mais brilhante que o diamante. Somente Rutilo e Anatase têm boas propriedades de pigmentação. 

Plásticos

Nos plásticos, o tio₂ Minimiza a fragilidade e rachaduras que podem ocorrer como resultado da exposição à luz.

É o pigmento mais importante na fabricação de itens de plástico de PVC externos, porque fornece proteção UV ao material.

A forma cristalina ideal neste caso é Rutilo. Nesta aplicação, o rutilo deve ter um revestimento superficial de zircônio, sílica ou alumínio, para minimizar o efeito fotocatalítico do tio₂ Na degradação do PVC.

Outros usos

Outros usos incluem esmaltes vítreo usados ​​em aço fundido e ferro, o que confere opacidade e resistência ao ácido.

Na indústria têxtil, é usada nos guias de threads, para que eles estejam facilmente deslizando durante o fio. O atrito entre fios e guias gera eletricidade estática. Para dissipar, o tio₂ Deve ser queimado a 1300 ºC, a fim de ter maior condutividade elétrica.

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Outras aplicações incluem pigmentação de tinta para impressão. Como revestimento de papel, o tio₂ Torna isso mais branco, brilhante e mais opaco.

É usado em cosméticos para ajudar a cobrir as imperfeições da pele, bem como para dar pasta de dente branca e sabão.

Ele permite proteger alimentos, bebidas, suplementos e produtos farmacêuticos da degradação prematura produzida pelo efeito da luz, estendendo a vida útil do produto.

É um componente na produção de vidro, cerâmica e eletrocerâmico. É usado em elementos de circuito elétrico. Também é usado no sensor de oxigênio do sistema de escape de veículos a motor.

O tio₂ O Ultrafino é usado como um componente dos bloqueadores solares, pois é um forte absorvente dos raios ultravioleta (UV), UV-A e UV-B. Os raios UV-A causam rugas e envelhecimento da pele, e UV-B causam queimaduras e eritema.

As nanopartículas do tio₂ Eles são usados ​​como reações químicas Catalyst Support Material.

A anatase é uma fotocatização eficaz que oxida compostos orgânicos. Enquanto menores são suas partículas, mais eficaz é.

Referências

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2. Kirk-Othmer (1994). Enciclopédia de tecnologia química. Volume 19 e 24. Quarta edição. John Wiley & Sons.
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4. Wypych, George. (2015). Aditivos de PVC. No formulário de PVC (segunda edição). Recuperado de cientedirect.com
5. Denning, r. (2009). Melhorando produtos de lã usando nanotecnologia. Em avanços na tecnologia de lã. Recuperado de cientedirect.com
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