ANG TITANIUM OXIDE (IV): ISTRAKTURA, MGA KATANGIAN, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang titanium oxide (IV) ay isang solidong tulagay na kristal na puti na ang formula ng kemikal ay TiO ₂ , kaya kilala rin ito bilang titanium dioxide. Ito ay umiiral sa tatlong mga anyong mala-kristal: rutile, anatase, at brookite. Bagaman sa kalikasan ito ay karaniwang may kulay dahil sa pagkakaroon ng mga impurities tulad ng iron, chromium o vanadium, ang purong TiO ₂ ay ginagamit bilang isang puting pigment.

Kabilang sa mga katangian nito maaari nating i-highlight na ang solubility ng TiO _{2 ay} nakasalalay sa malaki sa kasaysayan ng kemikal at thermal. Pati na rin na kapag pinainit sa mataas na temperatura (900 ºC) ito ay nagiging mabibigat na kemikal. Ang pinakamahalagang mapagkukunan nito ay ilmenite (iron at titanium oxide), rutile at anatase.

Titanium dioxide pulbos. Ang orihinal na uploader ay Walkerma sa Ingles Wikipedia.

Ito ay ginawa lalo na sa isang grado na angkop para magamit bilang isang pigment, tinitiyak ang mahusay na ilaw na mga pag-aalis ng mga katangian sa mga application na nangangailangan ng puting opacity at gloss.

Ginagawa din ito bilang isang ultra-manipis na materyal, para sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang transparency at maximum na ultraviolet (UV) pagsipsip. Halimbawa, bilang isang bahagi ng sunscreen para sa balat. Sa mga ito, ang TiO _{2 ay} kumikilos bilang isang filter, sa gayon hinaharangan ang pagsipsip ng mga sinag.

Dahil sa inertness ng kemikal nito, ito ay ang ginustong puting pigment. Gayunpaman, ang Pamamahala ng Pagkain at Gamot ng Estados Unidos, o FDA, ay nagtatag ng mga parameter para sa ligtas na paggamit nito sa pagkain at kosmetiko.

Mayroon ding limitasyon sa pagkakalantad sa dust ng titanium oxide, dahil kapag ang inuming si dust, maaari itong magdeposito sa baga.

Istraktura

Ang TiO ₂ ay may tatlong mga pagbabago sa mala-kristal: rutile, anatase, at brookite. Ang mga crystalline varieties na ito ay matatagpuan sa kalikasan.

Rutile

Ang crystallize ng rutile ay nasa tetragonal system na may dalawang TiO _{2 na} yunit bawat cell. Ang Titanium ay octahedrally coordinated. Ang Rutile ay ipinakita ng mga pag-aaral ng calorimetric upang maging ang pinaka thermally matatag na crystalline form.

Rutile crystal na istraktura. Mga kulay abong bola: Titanium, Pink ball: Oxygen. Pinagkukunan ng Solid State: Wikipedia Commons

Anatase

Ang form na ito ay nag-crystallize din sa tetragonal system, ngunit ang anatase ay nangyayari sa anyo ng lubos na nagulong na octahedra ng mga atomo ng oxygen na may paggalang sa bawat atom na titanium, dalawa sa kanila ang medyo malapit. Mayroon itong 4 na yunit ng TiO ₂ para sa bawat kristal na selula.

Crystal na istraktura ng anatase. Benjah-bmm27 Pinagmulan: Wikipedia Commons

Brookite

Nag-crystallize ito sa orthorhombic system, na may 8 TiO _{2 na} yunit para sa bawat crystalline cell.

Ari-arian

Pisikal na estado

Ang solid ng mala-kristal.

Katigasan ng Mohs

Rutile: 7-7.5.

Anatase: 5.5-6.

Ang bigat ng molekular

79.87 g / mol.

Temperatura ng pagkatunaw

Rutile: 1830-1850 ° C

Anatase: sa pag-init ay nagiging rutile.

Density

Rutile: 4,250 g / cm ³

Anatase: 4.133 g / cm ³

Brookite: 3,895 g / cm ³

Solubility

Hindi matutunaw sa tubig at mga organikong solvent. Dahan-dahan sa HF at mainit na puro H ₂ KAYA ₄ . Hindi matutunaw sa HCl at HNO ₃ .

pH

7.5.

Refractive index

Rutile: 2.75 sa 550 nm.

Anatase: 2.54 sa 550 nm.

Ito ay may pinakamataas na repraktibo na indeks ng lahat ng mga tulagay na mga pigment.

Iba pang mga pag-aari

Mabilis na nagko-convert ang Anatase sa rutile sa temperatura na higit sa 700ºC. Ang TiO ₂ na na-calcined sa 900 ° C ay natutunaw nang mahina sa mga base, hydrofluoric acid at mainit na asupre acid. Hindi ito inaatake ng mahina na mga organikong acid o mga organikong acid. Hindi ito madaling bawasan o i-oxidized.

Ang Anatase at rutile ay mga broadband semiconductors, ngunit ang kanilang koryenteng conductivity ay nakasalalay sa pagkakaroon ng mga impurities at mga depekto sa kristal.

Pangngalan

-Titanium dioxide

-Rutile

-Anatase

-Brookita

-Titania

Aplikasyon

Puti na mga pigment

Ang pinakamahalagang gamit para sa titanium (IV) oxide ay bilang isang puting pigment sa isang iba't ibang uri ng mga produkto, kabilang ang mga pintura, lacquer, adhesives, plastik, papel, at mga inks sa pag-print. Ito ay dahil sa mataas na refractive index at ang kemikal na kawalan nito.

Pinagmulan: Pexels.com

Ang titanium dioxide na ginamit bilang puting pigment ay dapat na may mataas na kadalisayan. Ang opacity at ningning na ito ay nagmula sa kakayahang magkalat ng ilaw. Ito ay mas maliwanag kaysa sa brilyante. Ang rutile at anatase lamang ang may mahusay na mga katangian ng pigmentation.

Mga plastik

Sa plastik, pinapaliit ng TiO _{2 ang pagiging} britensya at pag-crack na maaaring mangyari bilang isang resulta ng pagkakalantad sa ilaw.

Ito ang pinakamahalagang pigment sa paggawa ng mga artikulo sa plastik na panlabas na PVC, sapagkat nagbibigay ito ng proteksyon ng UV sa materyal.

Ang pinakamainam na pormang kristal sa kasong ito ay walang katuturan. Sa application na ito, ang rutile ay dapat magkaroon ng isang coating ng ibabaw ng zirconium, silica o aluminyo, upang mabawasan ang photocatalytic na epekto ng TiO ₂ sa pagkasira ng PVC.

Iba pang mga gamit

Ang iba pang mga gamit ay may kasamang vitreous enamels na ginamit sa bakal at cast iron, na kung saan ito ay nagpapahiwatig ng opacity at paglaban sa mga acid.

Sa industriya ng hinabi ginagamit ito sa mga gabay sa sinulid, upang madali silang mag-slide sa panahon ng pag-ikot. Ang alitan sa pagitan ng mga thread at mga gabay ay bumubuo ng static na kuryente. Upang mawala ito, ang TiO _{2 ay} dapat sunugin sa 1300 ºC, upang magkaroon ito ng higit na kondaktibiti na koryente.

Ang iba pang mga aplikasyon ay kasama ang pigmentation ng mga inks sa pag-print, goma, tela, katad, gawa ng tao fibre, keramika, puting semento, sahig na pantakip, at mga materyales sa bubong. Bilang isang patong ng papel, ginagawa ng TiO _{2 na} mas puti, mas maliwanag, at mas malabo.

Ginagamit ito sa mga pampaganda upang makatulong na masakop ang mga pagkadilim ng balat, pati na rin upang maputi ang toothpaste at sabon.

Pinoprotektahan nito ang pagkain, inumin, suplemento at mga produktong parmasyutiko mula sa napaaga na pagkasira dulot ng epekto ng ilaw, pinalawak ang buhay ng produkto.

Ito ay isang sangkap sa paggawa ng salamin, keramika at electroceramics. Ginagamit ito sa mga elemento ng electrical circuit. Ginagamit din ito sa oxygen sensor ng sistemang maubos ng sasakyan ng motor.

Ang Ultrafine TiO ₂ ay ginagamit bilang isang bahagi sa sunscreen, dahil ito ay isang malakas na sumisipsip ng mga sinag ng ultraviolet (UV), kapwa UV-A at UV-B. Ang UV-A ray ay nagdudulot ng mga wrinkles at pag-iipon ng balat, at UV-B sanhi ng pagkasunog at erythema.

Ang mga nanoparticle ng TiO ₂ ay ginagamit bilang materyal ng suporta para sa mga catalysts ng reaksyon ng kemikal.

Ang Anatase ay isang mabisang photocatalyst na nag-oxidize ng mga organikong compound. Ang mas maliit na mga particle nito, mas epektibo ito.

Mga Sanggunian

1. Cotton, F. Albert at Wilkinson, Geoffrey. (1980). Advanced na Diorganikong Chemistry. John Wiley at Mga Anak.
2. Kirk-Othmer (1994). Encyclopedia ng Chemical Technology. Dami ng 19 at 24. Ika-apat na Edisyon. John Wiley at Mga Anak.
3. Mga Katotohanan sa Kaligtasan ng Chemical. (2019). Titanium Dioxide. Nabawi mula sa: chemicalafetyfacts.org
4. Wypych, George. (2015). Mga Additives ng PVC. Sa Formula ng PVC (Pangalawang Edisyon). Nabawi mula sa sciencedirect.com
5. Denning, R. (2009). Pagpapahusay ng mga produktong lana gamit ang nanotechnology. Sa Advance sa Wool Technology. Nabawi mula sa sciencedirect.com
6. National Library of Medicine. (2019). Titanium Dioxide. Nabawi mula sa: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov