Оксид титана, также известный как диоксид титана, представляет собой натуральный белый пигмент, обычно используемый в красках, покрытиях, пластмассах и солнцезащитных кремах. Имеет высокий показатель преломления и непрозрачность.
| Название ИЮПАК | Оксид титана(IV) |
| Молекулярная формула | ТиО2 |
| Количество CAS | 13463-67-7 |
| Синонимы | Диоксид титана, титан, анатаз, брукит, рутил, октаэдрические молекулярные сита (ОМС), Е171 |
| ИнЧИ | ИнЧИ=1С/2О.Ти |
| InChIKey=ZQIUJXQCIJLZJK-UHFFFAOYSA-N |
Свойства диоксида титана
Молярная масса of оксид титана
Молярная масса оксида титана (TiO2) составляет примерно 79,87 г/моль. Это белый порошок без запаха и вкуса, нерастворимый в воде и органических растворителях. Молярная масса рассчитывается путем сложения атомных масс одного атома титана и двух атомов кислорода, составляющих одну молекулу TiO2. Эта величина важна для определения стехиометрии химических реакций с участием оксида титана.
Температура кипения оксида титана
Оксид титана не имеет четко определенной температуры кипения, поскольку он разлагается, не достигнув точки плавления. Температура разложения TiO2 зависит от кристаллической структуры, размера частиц и чистоты материала. Например, рутиловый TiO2 разлагается при температуре около 1850°С, а анатаз TiO2 разлагается при более низкой температуре — около 1600°С. При более высоких температурах оксид титана восстанавливается до металлического титана. Это свойство делает его полезным материалом для применения при высоких температурах, например, для футеровки печей и огнеупорного кирпича.
Температура плавления оксида титана
Температура плавления оксида титана зависит от его кристаллической структуры. Анатазный TiO2 имеет температуру плавления примерно 1550°C, тогда как рутиловый TiO2 имеет более высокую температуру плавления примерно 1850°C. На температуру плавления TiO2 также влияют примеси, присутствующие в материале, такие как железо и другие переходные металлы, которые могут снизить температуру плавления и изменить кристаллическую структуру. При высоких температурах оксид титана может восстанавливаться с образованием металлического титана.
Плотность оксида титана г/мл
Плотность оксида титана зависит от кристаллической структуры и размера частиц. Анатазный TiO2 имеет плотность 3,78 г/см3, а рутиловый TiO2 имеет более высокую плотность – 4,23 г/см3. Присутствующие в материале примеси влияют на кристаллическую структуру TiO2 и могут изменять плотность упаковки его частиц, влияя тем самым на его плотность. По сравнению с оксидами других металлов оксид титана имеет низкую плотность, что делает его полезным материалом в тех случаях, когда желательно низкое соотношение веса к объему.
Молекулярный вес оксида титана
Молекулярная масса оксида титана (TiO2) составляет примерно 79,87 г/моль. Это соединение, состоящее из одного атома титана и двух атомов кислорода. Молекулярная масса важна при определении стехиометрии химических реакций с участием оксида титана, а также его физических и химических свойств.
Структура диоксида титана
Диоксид титана имеет три основные кристаллические структуры: рутил, анатаз и брукит. Рутил наиболее стабилен и имеет тетрагональную кристаллическую структуру, тогда как анатаз имеет более открытую и искаженную тетрагональную структуру. Брукит имеет ромбическую кристаллическую структуру. Кристаллическая структура диоксида титана влияет на его физические и химические свойства, такие как плотность, температура плавления и реакционная способность. Структуру диоксида титана можно модифицировать путем легирования другими металлами или изменения условий синтеза, в результате чего получаются материалы с уникальными свойствами и возможностями применения.
Формула диоксида титана
Химическая формула диоксида титана — TiO2, что указывает на то, что каждая молекула TiO2 содержит один атом титана и два атома кислорода. Формула важна для определения стехиометрии химических реакций с участием диоксида титана, а также его физических и химических свойств. Формулу также можно использовать для расчета количества диоксида титана, необходимого для конкретного применения, например, при производстве пигментов, покрытий и керамики.
| Появление | белый порошок |
| Удельный вес | 3,9 – 4,25 |
| Цвет | Белый |
| Запах | Без запаха |
| Молярная масса | 79,87 г/моль |
| Плотность | 3,78 – 4,23 г/см3 |
| Точка плавления | 1550°С (анатаз) – 1850°С (рутил) |
| Точка кипения | Разлагается перед кипячением |
| Мигающая точка | Непригодный |
| Растворимость в воде | нерастворимый |
| Растворимость | Нерастворим в воде и органических растворителях. |
| Давление газа | Непригодный |
| Плотность пара | Непригодный |
| пКа | Непригодный |
| рН | 6,5 – 8,5 |
Безопасен ли диоксид титана?
Диоксид титана обычно считается безопасным и нетоксичным. Он не горюч, взрывоопасен и не вступает в реакцию с другими химическими веществами. Однако, как и любые мелкие частицы, при вдыхании в высоких концентрациях он может вызывать раздражение дыхательных путей, что может вызвать кашель, стеснение в груди и одышку. Длительное воздействие высокого уровня пыли также может привести к повреждению легких. Важно обращаться с диоксидом титана в хорошо проветриваемом помещении и при работе с большими количествами надевать соответствующие средства индивидуальной защиты, такие как пылезащитную маску. Кроме того, следует избегать случайного проглатывания или контакта с глазами диоксида титана.
| Символы опасности | Никто |
| Описание безопасности | Не считается опасным при нормальных условиях использования. |
| Идентификационные номера ООН | Непригодный |
| код ТН ВЭД | 28230000 |
| Класс опасности | Не классифицируется как опасный |
| Группа упаковки | Непригодный |
| Токсичность | Обычно считается нетоксичным, но при вдыхании в высоких концентрациях может вызывать раздражение дыхательных путей. |
Методы синтеза оксида титана
Оксид титана можно синтезировать несколькими методами, включая химические и физические процессы. Наиболее распространенными методами являются:
- Сульфатный процесс взаимодействует с титановыми рудами с серной кислотой с образованием гидратированной формы диоксида титана, который подвергается прокаливанию при высоких температурах для получения конечного продукта.
- Хлоридный процесс включает реакцию титановых руд с газообразным хлором с образованием тетрахлорида титана, который затем подвергается гидролизу с получением диоксида титана.
- В золь-гель методе гидролиз алкоксидов титана в растворе сопровождается реакцией конденсации, в результате которой образуется гель. Затем гель подвергается сушке и прокаливанию с получением оксида титана.
- Процесс пламенного синтеза производит частицы оксида титана путем сжигания топлива и окислителя в пламени с образованием высокотемпературного газового потока. Прекурсор титана впрыскивается в пламя, где он вступает в реакцию и образует частицы.
- В методе гидротермального синтеза прекурсор титана растворяется в водном растворе при высокой температуре и высоком давлении, что способствует росту кристаллов оксида титана.
Выбор метода зависит от желаемых свойств продукта оксида титана, а также стоимости и осуществимости процесса. Каждый метод имеет свои преимущества и ограничения, и исследователи продолжают исследовать новые методы синтеза оксида титана с улучшенными свойствами и производительностью.
Для чего используется диоксид титана?
Оксид титана имеет широкий спектр применения благодаря своим уникальным свойствам, включая высокий показатель преломления, высокую непрозрачность и отличную устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Некоторые из наиболее распространенных применений оксида титана:
- Пигментная промышленность широко использует диоксид титана в красках, покрытиях, пластмассах и бумаге, поскольку он обеспечивает высокую непрозрачность, яркость и устойчивость к ультрафиолетовому излучению, что делает его популярным выбором для наружного применения.
- Производители обычно используют диоксид титана в солнцезащитных кремах и других косметических продуктах в качестве эффективного поглотителя ультрафиолета для защиты кожи от ультрафиолетовых лучей.
- Производство керамических материалов, в том числе электрокерамики, каталитических конвертеров и керамических глазурей, в значительной степени зависит от диоксида титана как ключевого компонента.
- В различных химических реакциях, в том числе при производстве полиэтилена и других полимеров, диоксид титана выступает катализатором.
- Электронная промышленность использует диоксид титана при производстве электронных устройств, таких как конденсаторы и резисторы, из-за его высокой диэлектрической проницаемости и низкой электропроводности.
- Чтобы улучшить их отражательную способность и долговечность, производители наносят на линзы, зеркала и другие оптические компоненты тонкий слой диоксида титана, который широко используется в индустрии оптических покрытий.
- Благодаря своей превосходной биосовместимости и устойчивости к коррозии в медицинских имплантатах, таких как зубные имплантаты, диоксид титана используется в биомедицинских целях.
Разнообразие применений оксида титана подчеркивает его важность в различных отраслях промышленности и потенциал для будущих инноваций.
Вопросы: Диоксид титана в пищевых продуктах.
Диоксид титана – это пищевая добавка, обычно используемая для отбеливания и придания блеска пищевым продуктам. На этикетке ингредиентов пищевых продуктов он часто указан как E171 или «диоксид титана». Он одобрен в качестве пищевого красителя в США, Европейском Союзе и многих других странах. Производители используют его для придания белого блестящего вида, а также для улучшения текстуры и консистенции пищевых продуктов, включая конфеты, жевательную резинку, хлебобулочные изделия, молочные продукты и напитки. Кроме того, он используется в качестве светорассеивающего агента для улучшения непрозрачности некоторых пищевых продуктов.
Хотя диоксид титана обычно считается безопасным для употребления в пищу, существуют опасения, что его употребление в больших количествах может быть вредным. Исследования показывают, что наночастицы диоксида титана могут оказывать токсическое воздействие на здоровье человека, особенно на пищеварительную систему. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы определить безопасность диоксида титана в пищевых продуктах.
Некоторые страны предприняли шаги по ограничению использования диоксида титана в пищевых продуктах. Например, Франция запретила использование диоксида титана в качестве пищевой добавки в 2020 году, а Европейский Союз сейчас проверяет безопасность диоксида титана в пищевых продуктах. Потребители должны знать о потенциальных рисках и преимуществах диоксида титана, как и любой пищевой добавки, и делать осознанный выбор продуктов, которые они потребляют.