Titanyum dioksit olarak da bilinen titanyum oksit, boyalarda, kaplamalarda, plastiklerde ve güneş kremlerinde yaygın olarak kullanılan doğal beyaz bir pigmenttir. Yüksek kırılma indisine ve opaklığa sahiptir.
| IUPAC Adı | Titanyum(IV)oksit |
| Moleküler formül | TiO2 |
| CAS numarası | 13463-67-7 |
| Eş anlamlı | Titanyum dioksit, titanyum, anataz, brookite, rutil, oktahedral moleküler elek (OMS), E171 |
| InChI | InChI=1S/2O.Ti |
| InChIKey=ZQIUJXQCIJLZJK-UHFFFAOYSA-N |
Titanyum dioksitin özellikleri
Titanyum Oksit’in molar kütlesi
Titanyum oksidin (TiO2) molar kütlesi yaklaşık 79,87 g/mol’dür. Suda ve organik çözücülerde çözünmeyen, beyaz, kokusuz ve tatsız bir tozdur. Molar kütle, tek bir TiO2 molekülünü oluşturan bir titanyum atomu ve iki oksijen atomunun atomik kütlelerinin toplanmasıyla hesaplanır. Bu değer, titanyum oksit içeren kimyasal reaksiyonların stokiyometrisini belirlemek için önemlidir.
Titanyum oksidin kaynama noktası
Titanyum oksit, erime noktasına ulaşmadan ayrıştığı için iyi tanımlanmış bir kaynama noktasına sahip değildir. TiO2’nin ayrışma sıcaklığı malzemenin kristal yapısına, parçacık boyutuna ve saflığına bağlıdır. Örneğin, rutil TiO2 yaklaşık 1850°C’de ayrışır, anataz TiO2 ise daha düşük bir sıcaklıkta, yaklaşık 1600°C’de ayrışır. Daha yüksek sıcaklıklarda titanyum oksit metalik titanyuma indirgenir. Bu özellik onu fırın astarları ve refrakter tuğlalar gibi yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanışlı bir malzeme haline getirir.
Titanyum oksidin erime noktası
Titanyum oksidin erime noktası kristal yapısına bağlıdır. Anataz TiO2’nin erime noktası yaklaşık 1550°C iken rutil TiO2’nin erime noktası yaklaşık 1850°C’dir. TiO2’nin erime noktası aynı zamanda malzemede bulunan demir ve diğer geçiş metalleri gibi erime noktasını düşürebilen ve kristal yapısını değiştirebilen yabancı maddelerden de etkilenir. Yüksek sıcaklıklarda titanyum oksit, titanyum metali oluşturmak üzere indirgenmeye uğrayabilir.
Titanyum oksit yoğunluğu g/ml
Titanyum oksidin yoğunluğu kristal yapısına ve parçacık boyutuna bağlıdır. Anataz TiO2’nin yoğunluğu 3,78 g/cm3 iken rutil TiO2’nin yoğunluğu 4,23 g/cm3’tür. Malzemede bulunan safsızlıklar TiO2’nin kristal yapısını etkiler ve parçacıklarının paketlenme yoğunluğunu değiştirerek yoğunluğunu etkileyebilir. Diğer metal oksitlerle karşılaştırıldığında titanyum oksitin yoğunluğu düşüktür, bu da onu düşük ağırlık/hacim oranının istendiği uygulamalarda kullanışlı bir malzeme haline getirir.
Titanyum oksidin moleküler ağırlığı
Titanyum oksidin (TiO2) moleküler ağırlığı yaklaşık 79,87 g/mol’dür. Bir titanyum atomu ve iki oksijen atomundan oluşan bir bileşiktir. Molekül ağırlığı, titanyum oksit içeren kimyasal reaksiyonların stokiyometrisinin yanı sıra fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesinde önemlidir.
Titanyum dioksitin yapısı
Titanyum dioksitin üç ana kristal yapısı vardır: rutil, anataz ve brookite. Rutil en kararlı olanıdır ve tetragonal bir kristal yapıya sahipken, anataz daha açık ve çarpık bir tetragonal yapıya sahiptir. Brookit ortorombik bir kristal yapıya sahiptir. Titanyum dioksitin kristal yapısı yoğunluğu, erime noktası ve reaktivitesi gibi fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkiler. Titanyum dioksitin yapısı, diğer metallerle katkı yapılarak veya sentez koşulları değiştirilerek, benzersiz özelliklere ve uygulamalara sahip malzemelerle sonuçlanarak değiştirilebilir.
Titanyum Dioksit Formülü
Titanyum dioksitin kimyasal formülü TiO2’dir; bu, her TiO2 molekülünün bir titanyum atomu ve iki oksijen atomu içerdiğini gösterir. Formül, titanyum dioksit içeren kimyasal reaksiyonların stokiyometrisinin yanı sıra fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi için önemlidir. Formül ayrıca pigmentlerin, kaplamaların ve seramiklerin üretimi gibi belirli bir uygulamada ihtiyaç duyulan titanyum dioksit miktarını hesaplamak için de kullanılabilir.
| Dış görünüş | Beyaz toz |
| Spesifik yer çekimi | 3,9 – 4,25 |
| Renk | Beyaz |
| Koku | Kokusuz |
| Molar kütle | 79,87 gr/mol |
| Yoğunluk | 3,78 – 4,23 g/cm3 |
| Füzyon noktası | 1550°C (anataz) – 1850°C (rutil) |
| Kaynama noktası | Kaynamadan önce parçalanır |
| Flaş noktası | Uygulanamaz |
| sudaki çözünürlük | Çözünmez |
| çözünürlük | Suda ve organik çözücülerde çözünmez |
| Buhar basıncı | Uygulanamaz |
| Buhar yoğunluğu | Uygulanamaz |
| pKa | Uygulanamaz |
| pH | 6,5 – 8,5 |
Titanyum dioksit güvenli midir?
Titanyum dioksit genellikle güvenli ve toksik değildir. Yanıcı, patlayıcı değildir ve diğer kimyasallarla reaksiyona girmez. Bununla birlikte, herhangi bir ince parçacık gibi, yüksek konsantrasyonlarda solunduğunda öksürüğe, göğüste sıkışmaya ve nefes darlığına neden olabilecek solunum yolu tahriş edici olabilir. Yüksek düzeyde toza uzun süre maruz kalmak da akciğer hasarına neden olabilir. Titanyum dioksitin iyi havalandırılan bir alanda işlenmesi ve büyük miktarlarda işlem yapılırken toz maskesi gibi uygun kişisel koruyucu ekipmanların kullanılması önemlidir. Ek olarak, titanyum dioksitin kazara yutulması veya gözle temasından kaçınılmalıdır.
| Tehlike sembolleri | Hiçbiri |
| Güvenlik Açıklaması | Normal kullanım koşullarında tehlikeli sayılmaz |
| BM kimlik numaraları | Uygulanamaz |
| HS kodu | 28230000 |
| Tehlike sınıfı | Tehlikeli olarak sınıflandırılmadı |
| Paketleme grubu | Uygulanamaz |
| Toksisite | Genellikle toksik olmadığı kabul edilir, ancak yüksek konsantrasyonlarda solunması halinde solunumu tahriş edici olabilir. |
Titanyum oksit sentezleme yöntemleri
Titanyum oksit, kimyasal ve fiziksel işlemler de dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle sentezlenebilir. En yaygın yöntemler şunlardır:
- Sülfat işlemi, titanyum cevherlerini sülfürik asitle reaksiyona sokarak titanyum dioksitin hidratlı bir formunu üretir; bu, nihai ürünü elde etmek için yüksek sıcaklıklarda kalsinasyona tabi tutulur.
- Klorür işlemi, titanyum cevherlerinin klor gazı ile reaksiyona girerek titanyum tetraklorür oluşturmasını ve daha sonra titanyum dioksit elde etmek için hidrolize tabi tutulmasını içerir.
- Sol-jel yönteminde, titanyum alkoksitlerin çözelti içinde hidrolizini, bir jel oluşturan yoğunlaşma reaksiyonu takip eder. Daha sonra jel, titanyum oksit üretmek için kurutma ve kalsinasyona tabi tutulur.
- Alev sentezi işlemi, yüksek sıcaklıkta bir gaz akışı oluşturmak için bir yakıtı ve bir oksitleyiciyi alevde yakarak titanyum oksit parçacıkları üretir. Titanyum öncüsü aleve enjekte edilir ve burada reaksiyona girerek parçacıkları oluşturur.
- Hidrotermal sentez yönteminde, bir titanyum öncüsü, yüksek sıcaklık ve yüksek basınçta sulu bir çözelti içinde çözünmeye maruz kalır ve bu, titanyum oksit kristallerinin büyümesini destekler.
Yöntemin seçimi, titanyum oksit ürününün istenen özelliklerine ve ayrıca işlemin maliyetine ve uygulanabilirliğine bağlıdır. Her yöntemin kendine özgü avantajları ve sınırlamaları vardır ve araştırmacılar, gelişmiş özelliklere ve performansa sahip titanyum oksidi sentezlemek için yeni yöntemler keşfetmeye devam etmektedir.
Titanyum dioksit ne için kullanılır?
Titanyum oksit, yüksek kırılma indeksi, yüksek opaklığı ve mükemmel UV direnci gibi benzersiz özellikleri nedeniyle geniş bir uygulama alanına sahiptir. Titanyum oksidin en yaygın kullanımlarından bazıları şunlardır:
- Pigment endüstrisi, yüksek opaklık, parlaklık ve UV direnci sunduğu için boyalarda, kaplamalarda, plastiklerde ve kağıtta yaygın olarak titanyum dioksit kullanıyor ve bu da onu dış uygulamalar için popüler bir seçim haline getiriyor.
- Üreticiler, cildi UV ışınlarından korumak için güneş kremlerinde ve diğer kozmetik ürünlerinde etkili bir UV emici olarak titanyum dioksiti yaygın olarak kullanırlar.
- Elektrikli seramikler, katalitik konvertörler ve seramik sırlar da dahil olmak üzere seramik malzemelerin üretimi, önemli bir bileşen olarak büyük ölçüde titanyum dioksite dayanmaktadır.
- Polietilen ve diğer polimerlerin üretimi de dahil olmak üzere çeşitli kimyasal reaksiyonlarda titanyum dioksit katalizör görevi görür.
- Elektronik endüstrisi, yüksek dielektrik sabiti ve düşük elektrik iletkenliği nedeniyle kapasitör ve direnç gibi elektronik cihazların üretiminde titanyum dioksit kullanır.
- Üreticiler, yansıtıcılıklarını ve dayanıklılıklarını geliştirmek için merceklere, aynalara ve diğer optik bileşenlere optik kaplama endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ince bir titanyum dioksit tabakası uyguluyor.
- Mükemmel biyouyumluluğu ve korozyon direnci nedeniyle diş implantları gibi tıbbi implantlar biyomedikal uygulamalarda titanyum dioksit kullanır.
Titanyum oksitin uygulama çeşitliliği, onun çeşitli endüstrilerdeki önemini ve gelecekteki inovasyon potansiyelini vurgulamaktadır.
Sorular: Gıdalardaki titanyum dioksit
Titanyum dioksit, gıda ürünlerini beyazlatmak ve parlatmak için yaygın olarak kullanılan bir gıda katkı maddesidir. Gıda ürünlerinin içerik etiketi genellikle E171 veya “titanyum dioksit” olarak listelenir. Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa Birliği ve diğer birçok ülkede gıda boyası olarak onaylanmıştır. Üreticiler bunu beyaz, parlak bir görünüm vermek ve şeker, sakız, unlu mamuller, süt ürünleri ve içecekler dahil olmak üzere gıda ürünlerinin dokusunu ve kıvamını geliştirmek için kullanıyor. Ek olarak, bazı gıda ürünlerinin opaklığını arttırmak için ışık yayıcı bir madde olarak kullanılır.
Titanyum dioksitin gıda kullanımı için genellikle güvenli olduğu düşünülse de, onu büyük miktarlarda tüketmenin zararlı olabileceğine dair endişeler var. Araştırmalar, titanyum dioksit nanopartiküllerinin insan sağlığı, özellikle de sindirim sistemi üzerinde toksik etkileri olabileceğini öne sürüyor. Ancak gıdalardaki titanyum dioksitin güvenliğini belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
Bazı ülkeler gıdalarda titanyum dioksit kullanımını sınırlamak için adımlar attı. Örneğin Fransa 2020 yılında titanyum dioksitin gıda katkı maddesi olarak kullanımını yasakladı ve Avrupa Birliği şu anda gıdalarda titanyum dioksitin güvenliğini gözden geçiriyor. Tüketiciler, herhangi bir gıda katkı maddesinde olduğu gibi titanyum dioksitin potansiyel riskleri ve faydalarının farkında olmalı ve tükettikleri gıdalar konusunda bilinçli seçimler yapmalıdır.