lunes, 6 de junio de 2011


El dióxido de titanio, también conocido como titanita, tiene de fórmula química TiO2.

El dióxido de titanio se produce en la naturaleza como minerales conocidos: rutilo , anatasa y brookita , y, además, como dos formas de alta presión, una monoclínica, baddeleyita y una ortorrómbica α-PbO 2, La forma más común es el rutilo, que es también la fase de equilibrio en todas las temperaturas. Las fases metaestables anatasa y brookita se pueden convertir a rutilo por calentamiento. La coordinación del Ti en las tres estructuras es 6.


 

Estructura del rutilo

En esta estructura, el Ti+4 ocupa los vértices de la celda y el centro de la celda, rodeándose de átomos de O-2. La coordinación del Ti+4 es 6 (octaédrica) y la del O-2 es 3.



Estructura de la anatasa



Estructura de la brookita

El Ti+4 es un d0; por lo que no presenta color, es diamagnético y aislante. Los metales de transición prefieren la coordinación octaédrica.

En cuanto, a las propiedades físicas del TiO2:

 

 

Producción

Los óxidos de origen natural pueden ser extraídos y servir como fuente de titanio comercial. El metal también puede ser extraído de otros minerales como la ilmenita o leucoxeno.


El dióxido de titanio crudo se purifica a través de la conversión de tetracloruro de titanio en el proceso de cloruro. En este proceso, el mineral crudo (que contiene al menos el 70% de TiO 2) se reduce con carbono , se oxida con el cloro para dar tetracloruro de titanio ; es decir, cloración carbotérmica. Este tetracloruro de titanio se destila, y re-oxida en oxígeno de llama o plasma en 1500-2000 K para dar dióxido de titanio puro a la vez que la regeneración de cloro.  El cloruro de aluminio a menudo se añade al proceso como rutilo promotor, el producto es sobre todo anatasa en su ausencia.
Otro proceso utilizado ampliamente utiliza ilmenita como la fuente de dióxido de titanio, que se digiere en ácido sulfúrico . El subproducto, sulfato de hierro (II)  se cristaliza y se filtra para dar sólo la sal de titanio en la solución de digestión, para dar dióxido de titanio puro. Otro método para mejorar la ilmenita se llama el proceso de Becher . Un método para la producción de dióxido de titanio de mayor relevancia para la nanotecnología es la síntesis solvotermal de dióxido de titanio .


- Los nanotubos

Anatasa pueden ser sometida por síntesis hidrotérmica a deslaminado para dalugar a  nanotubos inorgánicos y el titanato de nanocintas que son de interés potencial como soporte de catalizadores y fotocatalizadores . En la síntesis, anatasa se mezcla con 10M de NaOH y se calienta a 130ºC durante 72 horas. El producto de reacción se lava con ácido clorhídrico diluido y se calienta a 400 ° C durante 15 horas. El rendimiento de los nanotubos es cuantitativo y los tubos tienen un diámetro exterior de 10 a 20 nm y un diámetro interno de 5 a 8 nm y tiene una longitud de 1 micras .


- Aplicaciones

Pigmento


El dióxido de titanio es el pigmento blanco utilizado porque su brillo y su alto índice de refracción.  Cuando se utiliza como pigmento, se llama blanco de titanio, Pigmento Blanco 6, o CI77891.
Aproximadamente 4 millones de toneladas de pigmento de TiO 2 se consumen anualmente en todo el mundo. Cuando se depositan en forma de película delgada, su índice de refracción y color lo convierten en una excelente óptica capa reflexiva de espejos dieléctricos y algunas piedras preciosas como "fuego místico topacio ". TiO2 es también un eficaz opacificante en forma de polvo, donde se emplea como pigmento para proporcionar blancura y opacidad a los productos tales como pinturas , recubrimientos , plásticos , papeles , tintas , alimentos , medicamentos (pastillas y comprimidos), así como en la mayoría de pastas de dientes .


En los esmaltes de cerámica de dióxido de titanio actúa como opacificante.

El dióxido de titanio se utiliza a menudo para blanquear la leche desnatada, se ha demostrado estadísticamente para aumentar la palatabilidad desnatada.

El dióxido de titanio se utiliza para marcar las líneas blancas de las pistas de tenis del Lawn Tennis Todos Inglaterra y Croquet Club , más conocido como el lugar de celebración de la anual torneo de tenis Grand Slam El Campeonato de Wimbledon .

El exterior del cohete Saturno V fue pintado con dióxido de titanio.


Protector solar y absorbente de UV

En cosméticos y cuidado de la piel, el dióxido de titanio se utiliza como pigmento, protector solar y un espesante. El dióxido de titanio se produce en diversos tamaños de partículas, aceite y dispersables en agua, y con distintos recubrimientos para la industria cosmética. Este pigmento se utiliza ampliamente en los plásticos y otras aplicaciones por sus propiedades anti UV, donde actúa como un absorbente de UV, de manera que transforma la energía destructiva de la luz ultravioleta en calor.

El dióxido de titanio se encuentra en casi todos los protectores solar como un bloqueador físico por su alto índice de refracción, gran capacidad de absorción de la luz UV  y su resistencia a la decoloración en ultravioleta de luz. Esta ventaja aumenta su estabilidad y su capacidad para proteger la piel de la luz ultravioleta. Los protectores solares diseñados para los niños o personas con piel sensible se basan a menudo en el dióxido de titanio y / o óxido de zinc , ya que estos bloqueadores UV minerales se cree que causa menos irritación de la piel que otros productos químicos.


Fotocatalítico

El dióxido de titanio, sobre todo en la forma anatasa, es un fotocatalizador en la radiación ultravioleta (UV). Recientemente se ha descubierto que el dióxido de titanio, cuando se dispara con iones de nitrógeno o dopado con el trióxido de wolframio, también es un fotocatalizador en régimen de luz visible o ultravioleta. El fuerte potencial oxidativo de los huecos positivos oxida el agua para crear los radicales hidroxilo.
El dióxido de titanio tiene un gran potencial para su uso en la producción de energía: como un fotocatalizador, se puede:
  •  Llevar a cabo la hidrólisis , es decir, romper el agua en hidrógeno y oxígeno. La eficiencia de este proceso puede ser mejorado en gran medida por el dopaje con óxido de carbono.
  • El dióxido de titanio también  puede producir electricidad cuando está en forma de nanopartículas. Al  utilizar estas nanopartículas para formar los píxeles de una pantalla, que generan electricidad cuando es transparente y bajo la influencia de la luz. Cuando se les someta a  electricidad en el otro lado,  ennegrecen las nanopartículas, la formación de las características básicas de una pantalla LCD.
TiO2  incorporados en los materiales de construcción al aire libre, tales como adoquines, pueden reducir considerablemente las concentraciones de contaminantes atmosféricos, tales como compuestos orgánicos volátiles y óxidos de nitrógeno .

Electrónica medio de almacenamiento de datos

Investigadores de la Universidad de Tokio , Japón ha creado un terabyte de óxido de titanio con sede en el disco 25.

Antimicrobianos y Recubrimientos

La actividad fotocatalítica de los resultados de titanio en capas finas del material de exposición de auto-limpieza y desinfección de las propiedades en virtud de la exposición a la radiación UV. Estas propiedades hacen que el material de un candidato para aplicaciones tales como dispositivos médicos, superficies de preparación de alimentos, filtros de aire acondicionado, y las superficies de sanitarios.


También se puede usar como sensores de oxígeno:

Incluso en leve reducción de dióxido de titanio atmósfera tiende a perder oxígeno y se convierten en no estequiométrico. De esta forma el material se convierte en un semiconductor y la resistencia eléctrica del material se puede correlacionar con el contenido de oxígeno de la atmósfera a la que se expone.

Salud y seguridad

El dióxido de titanio es incompatible con oxidantes fuertes y ácidos fuertes. Reacciones violentas e incandescentes pueden ocurrir con los metales.


El polvo de dióxido de titanio, por inhalación, ha sido recientemente clasificado por la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer (IARC) como carcinógeno IARC Grupo 2B posiblemente cancerígeno para los seres humanos. Las conclusiones de la IARC se basan en el descubrimiento de que altas concentraciones de dióxido de titanio (en polvo) produce cáncer del tracto respiratorio en ratas expuestas a la inhalación. Los estudios también han encontrado que las nanopartículas de dióxido de titanio causan alteraciones genéticas en ratones.

Los investigadores, fabricantes y organizaciones internacionales como la OCDE están trabajando activamente para mejorar nuestro conocimiento acerca de dióxido de titanio de tamaño nanométrico. Las asociaciones de la industria del dióxido de titanio en los EE.UU. y Europa en apoyo a un trabajo responsable, en particular con respecto a la comprensión de los efectos potenciales sobre la salud en los seres humanos. Los pigmentos de dióxido de titanio se han fabricado más de 70 años y no se observaron efectos adversos para la salud atribuibles a la exposición al dióxido de titanio. Se han reportado en los principales estudios epidemiológicos de los trabajadores en la industria del dióxido de titanio. Los estudios en animales, citando efectos adversos tales como "daños genéticos en ratones 'implica que los efectos observados se aplican a los seres humanos. A pesar de los efectos observados para los seres humanos no ha sido establecida.

Bibliografía:










 




 

 

 

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