O óxido de titânio, também conhecido como dióxido de titânio, é um pigmento branco natural comumente usado em tintas, revestimentos, plásticos e protetores solares. Possui alto índice de refração e opacidade.
| Nome IUPAC | Óxido de titânio (IV) |
| Fórmula molecular | TiO2 |
| Número CAS | 13463-67-7 |
| Sinônimos | Dióxido de titânio, titânio, anatase, brookita, rutilo, peneira molecular octaédrica (OMS), E171 |
| InChI | InChI=1S/2O.Ti |
| InChIKey=ZQIUJXQCIJLZJK-UHFFFAOYSA-N |
Propriedades do dióxido de titânio
Massa molar de Óxido de Titânio
A massa molar do óxido de titânio (TiO2) é de aproximadamente 79,87 g/mol. É um pó branco, inodoro e insípido, insolúvel em água e solventes orgânicos. A massa molar é calculada adicionando as massas atômicas de um átomo de titânio e dois átomos de oxigênio que constituem uma única molécula de TiO2. Este valor é importante para determinar a estequiometria de reações químicas envolvendo óxido de titânio.
Ponto de ebulição do óxido de titânio
O óxido de titânio não possui ponto de ebulição bem definido, pois se decompõe antes de atingir o ponto de fusão. A temperatura de decomposição do TiO2 depende da estrutura cristalina, do tamanho das partículas e da pureza do material. Por exemplo, o TiO2 rutilo se decompõe a cerca de 1850°C, enquanto o TiO2 anatase se decompõe a uma temperatura mais baixa, em torno de 1600°C. Em temperaturas mais altas, o óxido de titânio é reduzido a titânio metálico. Esta propriedade o torna um material útil em aplicações de alta temperatura, como revestimentos de fornos e tijolos refratários.
Ponto de fusão do óxido de titânio
O ponto de fusão do óxido de titânio depende da sua estrutura cristalina. Anatase TiO2 tem um ponto de fusão de aproximadamente 1550°C, enquanto o rutilo TiO2 tem um ponto de fusão mais alto de aproximadamente 1850°C. O ponto de fusão do TiO2 também é afetado por impurezas presentes no material, como ferro e outros metais de transição, que podem diminuir o ponto de fusão e alterar a estrutura cristalina. Em altas temperaturas, o óxido de titânio pode sofrer redução para formar titânio metálico.
Densidade de óxido de titânio g/ml
A densidade do óxido de titânio depende da estrutura cristalina e do tamanho das partículas. Anatase TiO2 tem densidade de 3,78 g/cm3, enquanto rutilo TiO2 tem densidade maior de 4,23 g/cm3. As impurezas presentes no material afetam a estrutura cristalina do TiO2 e podem alterar a densidade de empacotamento de suas partículas, afetando assim sua densidade. Comparado a outros óxidos metálicos, o óxido de titânio tem baixa densidade, tornando-o um material útil em aplicações onde é desejada uma baixa relação peso/volume.
Peso molecular do óxido de titânio
O peso molecular do óxido de titânio (TiO2) é de aproximadamente 79,87 g/mol. É um composto composto por um átomo de titânio e dois átomos de oxigênio. O peso molecular é importante na determinação da estequiometria das reações químicas envolvendo o óxido de titânio, bem como de suas propriedades físicas e químicas.
Estrutura do dióxido de titânio
O dióxido de titânio possui três estruturas cristalinas principais: rutilo, anatásio e brookita. O rutilo é o mais estável e possui uma estrutura cristalina tetragonal, enquanto o anatásio possui uma estrutura tetragonal mais aberta e distorcida. Brookite tem uma estrutura cristalina ortorrômbica. A estrutura cristalina do dióxido de titânio afeta suas propriedades físicas e químicas, como densidade, ponto de fusão e reatividade. A estrutura do dióxido de titânio pode ser modificada por dopagem com outros metais ou pela alteração das condições de síntese, resultando em materiais com propriedades e aplicações únicas.
Fórmula de dióxido de titânio
A fórmula química do dióxido de titânio é TiO2, o que indica que cada molécula de TiO2 contém um átomo de titânio e dois átomos de oxigênio. A fórmula é importante para determinar a estequiometria das reações químicas envolvendo o dióxido de titânio, bem como suas propriedades físicas e químicas. A fórmula também pode ser usada para calcular a quantidade de dióxido de titânio necessária em uma aplicação específica, como na produção de pigmentos, revestimentos e cerâmicas.
| Aparência | pó branco |
| Gravidade Específica | 3,9 – 4,25 |
| Cor | Branco |
| Cheiro | Inodoro |
| Massa molar | 79,87 g/mol |
| Densidade | 3,78 – 4,23g/cm3 |
| Ponto de fusão | 1550°C (anatáse) – 1850°C (rutilo) |
| Ponto de ebulição | Decompõe-se antes de ferver |
| Ponto flash | Não aplicável |
| Solubilidade em Água | Insolúvel |
| Solubilidade | Insolúvel em água e solventes orgânicos |
| Pressão de vapor | Não aplicável |
| Densidade do vapor | Não aplicável |
| pKa | Não aplicável |
| pH | 6,5 – 8,5 |
O dióxido de titânio é seguro?
O dióxido de titânio é geralmente considerado seguro e não tóxico. Não é inflamável, explosivo ou reativo com outros produtos químicos. No entanto, como qualquer partícula fina, pode ser irritante respiratório se inalado em altas concentrações, o que pode causar tosse, aperto no peito e falta de ar. A exposição prolongada a altos níveis de poeira também pode causar danos aos pulmões. É importante manusear o dióxido de titânio em uma área bem ventilada e usar equipamento de proteção individual adequado, como máscara contra poeira, ao manusear grandes quantidades. Além disso, deve-se evitar a ingestão acidental ou o contato visual com dióxido de titânio.
| Símbolos de perigo | Nenhum |
| Descrição de segurança | Não é considerado perigoso em condições normais de uso |
| Números de identificação da ONU | Não aplicável |
| Código SH | 28230000 |
| Classe de perigo | Não classificado como perigoso |
| Grupo de embalagem | Não aplicável |
| Toxicidade | Geralmente considerado não tóxico, mas pode ser irritante respiratório se inalado em altas concentrações. |
Métodos para sintetizar óxido de titânio
O óxido de titânio pode ser sintetizado por diversos métodos, incluindo processos químicos e físicos. Os métodos mais comuns são:
- O processo de sulfato reage minérios de titânio com ácido sulfúrico para produzir uma forma hidratada de dióxido de titânio, que sofre calcinação em altas temperaturas para obter o produto final.
- O processo de cloreto envolve a reação de minérios de titânio com cloro gasoso para formar tetracloreto de titânio, que então sofre hidrólise para obter dióxido de titânio.
- No método sol-gel, a hidrólise dos alcóxidos de titânio em solução é seguida por uma reação de condensação que forma um gel. Em seguida, o gel passa por secagem e calcinação para produzir óxido de titânio.
- O processo de síntese de chama produz partículas de óxido de titânio queimando um combustível e um oxidante em uma chama para gerar um fluxo de gás em alta temperatura. O precursor de titânio é injetado na chama, onde reage e forma as partículas.
- No método de síntese hidrotérmica, um precursor de titânio sofre dissolução em solução aquosa a alta temperatura e alta pressão, o que promove o crescimento de cristais de óxido de titânio.
A escolha do método depende das propriedades desejadas do produto de óxido de titânio, bem como do custo e da viabilidade do processo. Cada método tem suas próprias vantagens e limitações, e os pesquisadores continuam a explorar novos métodos para sintetizar óxido de titânio com propriedades e desempenho aprimorados.
Para que é usado o dióxido de titânio?
O óxido de titânio tem uma ampla gama de aplicações devido às suas propriedades únicas, incluindo seu alto índice de refração, alta opacidade e excelente resistência aos raios UV. Alguns dos usos mais comuns do óxido de titânio são:
- A indústria de pigmentos utiliza amplamente o dióxido de titânio em tintas, revestimentos, plásticos e papel porque oferece alta opacidade, brilho e resistência aos raios UV, tornando-o uma escolha popular para aplicações externas.
- Os fabricantes costumam usar dióxido de titânio em protetores solares e outros produtos cosméticos como um absorvedor de UV eficaz para proteger a pele dos raios UV.
- A produção de materiais cerâmicos, incluindo cerâmica elétrica, conversores catalíticos e esmaltes cerâmicos, depende fortemente do dióxido de titânio como componente chave.
- Em diversas reações químicas, incluindo a produção de polietileno e outros polímeros, o dióxido de titânio atua como catalisador.
- A indústria eletrônica utiliza dióxido de titânio na produção de dispositivos eletrônicos, como capacitores e resistores, devido à sua alta constante dielétrica e baixa condutividade elétrica.
- Para melhorar a sua reflectividade e durabilidade, os fabricantes aplicam uma fina camada de dióxido de titânio em lentes, espelhos e outros componentes ópticos, que é amplamente utilizado na indústria de revestimentos ópticos.
- Devido à sua excelente biocompatibilidade e resistência à corrosão, os implantes médicos, como os implantes dentários, utilizam dióxido de titânio em aplicações biomédicas.
A diversidade de aplicações do óxido de titânio destaca sua importância em diversas indústrias e seu potencial para inovações futuras.
Perguntas: Dióxido de titânio em alimentos
O dióxido de titânio é um aditivo alimentar comumente usado para branquear e iluminar produtos alimentícios. O rótulo dos ingredientes dos produtos alimentícios geralmente o lista como E171 ou “dióxido de titânio”. É aprovado como corante alimentar nos Estados Unidos, na União Europeia e em muitos outros países. Os fabricantes o utilizam para dar uma aparência branca e brilhante e para melhorar a textura e consistência de produtos alimentícios, incluindo doces, chicletes, assados, laticínios e bebidas. Além disso, é utilizado como agente difusor de luz para melhorar a opacidade de certos produtos alimentícios.
Embora o dióxido de titânio seja geralmente considerado seguro para uso alimentar, existe a preocupação de que consumi-lo em grandes quantidades possa ser prejudicial. Estudos sugerem que as nanopartículas de dióxido de titânio podem ter efeitos tóxicos na saúde humana, particularmente no sistema digestivo. No entanto, são necessárias mais pesquisas para determinar a segurança do dióxido de titânio nos alimentos.
Alguns países tomaram medidas para limitar o uso de dióxido de titânio nos alimentos. Por exemplo, a França proibiu a utilização de dióxido de titânio como aditivo alimentar em 2020, e a União Europeia está atualmente a rever a segurança do dióxido de titânio nos alimentos. Os consumidores devem estar conscientes dos potenciais riscos e benefícios do dióxido de titânio, tal como acontece com qualquer aditivo alimentar, e fazer escolhas informadas sobre os alimentos que consomem.