TITANYUM OKSIT (IV): YAPISI, ÖZELLIKLERI, KULLANIMLARI - KIMYA - 2025

Titanyum oksit (IV) 'ün , kimyasal formül TiO edilebilen bir katı inorganik kristalin beyaz ₂ aynı zamanda titanyum dioksit olarak da bilinir, böylece. Üç kristal formda bulunur: rutil, anataz ve brookit. Doğada genellikle demir, krom veya vanadyum gibi safsızlıkların varlığından dolayı renklendirilmesine rağmen, saf TiO ₂ beyaz pigment olarak kullanılır.

Özellikleri arasında TiO _2'nin çözünürlüğünün büyük ölçüde kimyasal ve termal geçmişine bağlı olduğunu vurgulayabiliriz . Ayrıca, yüksek sıcaklıklara (900 ºC) ısıtıldığında kimyasal olarak inert hale gelir. En önemli kaynakları ilmenit (demir ve titanyum oksit), rutil ve anatazdır.

Titanyum dioksit tozu. Orijinal yükleyici, İngilizce Wikipedia'daki Walkerma idi.

Beyaz opaklık ve parlaklık gerektiren uygulamalarda mükemmel ışık saçma özelliklerini sağlayan, öncelikle pigment olarak kullanıma uygun bir kalitede üretilmiştir.

Şeffaflık ve maksimum ultraviyole (UV) absorpsiyonunun gerekli olduğu uygulamalar için ultra ince bir malzeme olarak da üretilmektedir. Örneğin, cilt için güneş koruyucu bir bileşen olarak. Bunlarda TiO ₂ bir filtre görevi görerek bu ışınların emilimini engeller.

Kimyasal inertliğinden dolayı tercih edilen beyaz pigmenttir. Bununla birlikte, Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi veya FDA, gıda ve kozmetikte güvenli kullanımı için parametreler belirlemiştir.

Toz solunduğunda akciğerlerde birikebileceği için titanyum oksit tozuna maruz kalma konusunda da bir sınır vardır.

yapı

TiO _2'nin üç kristal modifikasyonu vardır: rutil, anataz ve brookit. Bu kristal çeşitlerin hepsi doğada bulunur.

Rutil

Rutil, hücre başına iki TiO ₂ birimi ile tetragonal sistemde kristalleşir . Titanyum oktahedral olarak koordine edilmiştir. Rutil, kalorimetrik çalışmalarla termal olarak en kararlı kristal form olduğu gösterilmiştir.

Rutil kristal yapı. Gri toplar: Titanyum, Pembe toplar: Oksijen. Katı Hal Kaynağı: Wikipedia Commons

Anataz

Bu form aynı zamanda tetragonal sistemde de kristalleşir, ancak anataz, ikisi nispeten daha yakın olmak üzere, her bir titanyum atomuna göre yüksek oranda bozulmuş oksijen atomu oktahedrası şeklinde oluşur. Her kristalin hücre için 4 birim TiO _2'ye sahiptir .

Anatazın kristal yapısı. Benjah-bmm27 Kaynak: Wikipedia Commons

Brookit

Ortorombik sistemde, her bir kristalin hücre için 8 TiO ₂ birimi ile kristalize olur.

Özellikleri

Fiziksel durum

Kristalin katı.

Mohs sertliği

Rutil: 7-7.5.

Anataz: 5.5-6.

Moleküler ağırlık

79.87 g / mol.

Erime noktası

Rutil: 1830-1850 ° C

Anataz: Isıtıldığında rutil hale gelir.

Yoğunluk

Rutil: 4,250 g / cm ³

Anataz: 4.133 g / cm ³

Brookit: 3.895 g / cm ³

Çözünürlük

Suda ve organik çözücülerde çözünmez. Yavaş çözünür HF ve sıcak konsantre edildi , H ₂ SO ₄ . HCl ve HNO'da çözünmez ₃ .

pH

7.5.

Kırılma indisi

Rutil: 550 nm'de 2,75.

Anataz: 550 nm'de 2,54.

Tüm inorganik pigmentler arasında en yüksek kırılma indisine sahiptir.

Diğer özellikler

Anataz 700ºC'nin üzerindeki sıcaklıklarda hızla rutile dönüşür. 900 ° C'de kalsine edilmiş TiO ₂ , bazlarda, hidroflorik asit ve sıcak sülfürik asitte zayıf bir şekilde çözünür. Zayıf inorganik asitler veya organik asitler tarafından saldırıya uğramaz. Kolayca indirgenmez veya oksitlenmez.

Anataz ve rutil, geniş bant yarı iletkenlerdir, ancak bunların elektriksel iletkenlikleri, kristaldeki safsızlıkların ve kusurların varlığına bağlıdır.

terminoloji

-Titanyum dioksit

-Rutile

-Anataz

-Brookita

Titania

Uygulamalar

Beyaz pigmentler

Titanyum (IV) oksit için en önemli kullanım, boyalar, cilalar, yapıştırıcılar, plastikler, kağıt ve baskı mürekkepleri dahil olmak üzere çok çeşitli ürünlerde beyaz bir pigmenttir. Bunun nedeni yüksek kırılma indisi ve kimyasal inertliğidir.

Kaynak: Pexels.com

Beyaz pigment olarak kullanılan titanyum dioksit yüksek saflıkta olmalıdır. Opaklığı ve parlaklığı ışığı saçma özelliğinden kaynaklanmaktadır. Elmastan daha parlaktır. Sadece rutil ve anataz iyi pigmentasyon özelliklerine sahiptir.

Plastikler

Plastiklerde TiO ₂ , ışığa maruz kalmanın bir sonucu olarak ortaya çıkabilecek kırılganlığı ve çatlamayı en aza indirir.

Malzemeye UV koruması sağladığı için dış mekan PVC plastik eşyaların imalatında en önemli pigmenttir.

Bu durumda optimum kristal form rutildir. Bu uygulamada, rutil TiO fotokatalitik etkisinin en aza indirmek için, zirkonyum, silika ya da bir alüminyum bir yüzey kaplamasına sahip olmalıdır ₂ PVC parçalanmasında.

Diğer kullanımlar

Diğer kullanımlar, donukluk ve asitlere karşı direnç kazandıran çelik ve dökme demir üzerinde kullanılan camsı emayeleri içerir.

Tekstil endüstrisinde eğirme sırasında kolayca kaymaları için iplik kılavuzlarında kullanılır. İplikler ve kılavuzlar arasındaki sürtünme statik elektrik oluşturur. Daha fazla elektrik iletkenliğine sahip olması için TiO _2'nin dağılması için 1300 ºC'de yakılması gerekir.

Diğer uygulamalar arasında baskı mürekkepleri, kauçuk, tekstil, deri, sentetik elyaf, seramik, beyaz çimento, zemin kaplaması ve çatı kaplama malzemelerinin pigmentasyonu yer alır. Bir kağıt kaplama olarak TiO ₂ , onu daha beyaz, daha parlak ve daha opak hale getirir.

Kozmetikte cilt kusurlarını kapatmaya yardımcı olmak, diş macunu ve sabunu beyaz yapmak için kullanılır.

Gıdaları, içecekleri, takviyeleri ve farmasötik ürünleri ışığın etkisiyle oluşan erken bozulmadan koruyarak ürünün ömrünü uzatır.

Cam, seramik ve elektro seramik üretiminde bir bileşendir. Elektrik devrelerinin elemanlarında kullanılır. Motorlu taşıt egzoz sisteminin oksijen sensöründe de kullanılır.

Ultra ince TiO ₂ , hem UV-A hem de UV-B ultraviyole (UV) ışınlarının güçlü bir absorbe edicisi olduğu için güneş koruyucusunun bir bileşeni olarak kullanılır. UV-A ışınları kırışıklıklara ve cilt yaşlanmasına neden olurken, UV-B yanıklara ve kızarıklığa neden olur.

TiO ₂ nanopartiküller , kimyasal reaksiyon katalizörleri için destek malzemesi olarak kullanılır.

Anataz, organik bileşikleri oksitleyen etkili bir fotokatalizördür. Parçacıklar ne kadar küçükse, o kadar etkilidir.

Referanslar

1. Cotton, F. Albert ve Wilkinson, Geoffrey. (1980). İleri İnorganik Kimya. John Wiley & Sons.
2. Kirk-Othmer (1994). Kimyasal Teknoloji Ansiklopedisi. Cilt 19 ve 24. Dördüncü Baskı. John Wiley & Sons.
3. Kimyasal Güvenlik Gerçekleri. (2019). Titanyum dioksit. Kurtarılan: Chemicalafetyfacts.org
4. Wypych, George. (2015). PVC Katkı Maddeleri. PVC Formülerinde (İkinci Baskı). Sciencedirect.com'dan kurtarıldı
5. Denning, R. (2009). Nanoteknoloji kullanarak yün ürünlerini geliştirmek. Yün Teknolojisindeki Gelişmelerde. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı
6. Ulusal Tıp Kütüphanesi. (2019). Titanyum dioksit. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov