Dioxid de titan
Acest articol sau secțiune privind chimia alimentelor și compușii chimici nu menționează sursele necesare sau insuficiente . |
| Dioxid de titan | |
|---|---|
 | |
 | |
| Numele IUPAC | |
| dioxid de titan | |
| Abrevieri | |
| E171 | |
| Denumiri alternative | |
| dioxid de titan dioxid de titan | |
| Caracteristici generale | |
| Formula moleculară sau brută | TiO 2 |
| Greutatea formulei ( u ) | 79,90 |
| Aspect | solid cristalin alb |
| numar CAS | |
| Numărul EINECS | 236-675-5 |
| PubChem | 26042 |
| DrugBank | DB09536 |
| ZÂMBETE | O=[Ti]=O |
| Proprietăți fizico-chimice | |
| Indicele de refracție | 2,72 (rutil) 2,5 (anatază) |
| Solubilitate în apă | insolubil |
| Temperatură de topire | 2.128 (1.855 ° C rutil) |
| Temperatura de fierbere | ~ 2.900 ° C (~ 3.173 K) |
| Proprietăți termochimice | |
| Δ f H 0 (kJ mol −1 ) | −944,0 |
| Δ f G 0 (kJ mol −1 ) | −888,8 |
| S 0 m (J K −1 mol −1 ) | 50.6 |
| C 0 p, m (J K −1 mol −1 ) | 55.0 |
| Informații de siguranță | |
| Simboluri de pericol chimic | |
 | |
| Fraze H | 351 -EUH212 (inhalare) [1] |
| Sfaturi P | --- |
Dioxidul de titan ( sau oxidul de titan (IV) sau dioxidul de titan ) sau E171 , în codificarea europeană a aditivilor alimentari , cunoscut și sub numele de titania , [2] [3] este un compus chimic care se prezintă sub forma unei pulberi cristaline incolore, tind la alb; are formula chimică TiO 2 .
TiO 2 în natură este prezent în cinci forme cristaline diferite: rutil , anatază , brookit și cei doi polimorfi de înaltă presiune (datorită impactului meteoritului) akaogiit și TiO 2 II, care pot fi colorate datorită impurităților prezente în cristal. Rutila este cea mai comună formă: fiecare atom de titan este octaedric înconjurat de șase atomi de oxigen ; anatase are o structură tetragonală, mai alungit decât cea a rutil , în timp ce brookit are o structură ortorombică.
Producție
Există trei procese pentru ao face pur. În procesul de clorură [4] [5] [6] rutila, TiO 2 , este încălzită cu clor și cocs la 900 ° C , cu formarea de tetraclorură de titan (TiCl 4 ), care este volatilă și poate fi astfel separată de orice impuritate. Reacția care are loc este următoarea:
TiCI4 este încălzit cu O 2 la 1200 ° C; pur TiO 2 și Cl 2 sunt formate, care este reutilizat. Reacția care are loc este:
În procesul de sulfat [4] [5] [6] , ilmenit , FeTiO 3, se digeră cu acid sulfuric concentrat : feros sulfat, sulfat feric (respectiv FeSO 4 și Fe 2 (SO 4) 3) și sulfat sunt formate din Arseniat TiO SO 4 . Masa este levigată cu apă și orice material este îndepărtat.
Ion feric (Fe 3+) în soluție este redusă la feros (Fe 2+), folosind depozit de fier , apoi FeSO 4 se cristalizează prin evaporare sub vid și răcire. Soluția de TiOSO 4 este hidrolizată prin fierbere și soluția este însămânțată cu cristale de rutil sau anatază .
O altă metodă [ Fără sursă ] este constituit de tratarea mineralului redus la o pulbere cu carbonat de potasiu și mediu apos cu acid fluorhidric , astfel încât să formeze hexafluorotitanatul de potasiu (IV) K 2 [TiF 6], o sare care poate fi ușor separată de zgura deoarece este solubilă în apă în condiții de temperatură adecvate. Adăugarea de amoniac la soluție determină precipitarea unui oxid amoniacal care, prin calcinare într-un creuzet de platină , regenerează dioxidul.
Utilizări
Datorită indicelui său de refracție ridicat , dioxidul de titan este utilizat în principal ca pigment alb în vopsele , materiale plastice și beton de construcție și ca agent de mat pentru vopselele colorate; din acest motiv, este denumit și „alb de titan”.
Vopselele realizate cu dioxid de titan sunt reflectoare excelente ale radiațiilor infraroșii și, prin urmare, sunt utilizate pe scară largă de către astronomi. A înlocuit pigmenții utilizați anterior, cum ar fi albul de plumb , sulfatul de bariu și sulfatul de calciu . În comparație cu compușii de plumb , are o putere de ascundere mai mare, este netoxic și nu se înnegrește atunci când este expus hidrogenului sulfurat . De asemenea, este utilizat ca material de umplutură în plastic și cauciuc , ca opacifiant în hârtie și fibre textile și în materiale ceramice pentru a crește rezistența la acizi.
Mai mult, dioxidul de titan este un catalizator cunoscut capabil să degradeze numeroși compuși organici prin oxidare . Prin exploatarea acestei proprietăți este posibil să se obțină materiale care, prin activarea prin lumina soarelui, sunt capabile să distrugă compușii organici depuși pe ele. Această proprietate ar putea duce la dezvoltarea unei noi clase de materiale cu proprietăți de autocurățare și depoluare. Dioxidul de titan sub formă de anatază este deja utilizat ca agent degradant al substanțelor poluante toxice într-un centru din Spania . De fapt, atunci când sunt expuse la lumină, moleculele de dioxid de titan catalizează oxidarea reziduurilor organice (murdărie, depozite de poluare și diferite tipuri de microorganisme) în apă și dioxid de carbon . Unele cercetări arată că catalizatorii produși cu dioxid de titan ar permite extragerea hidrogenului dintr-o soluție apoasă , dacă ar fi supuși soarelui; rezultatul ar fi o metodă extrem de economică și ecologică pentru o viitoare economie de hidrogen .
Dioxidul de titan este apoi utilizat în produsele cosmetice ca vopsea, identificat prin Indicele de culoare: CI77891 și ca filtru solar identificat prin INCI : DIOXID DE TITAN . [7] În această din urmă aplicație este, de asemenea, utilizat sub formă nano , adică cu particule sau agregate de particule cu cel puțin o dimensiune mai mică de 100 nm. Particulele nanometrice de dioxid de titan au proprietatea de a filtra lumina soarelui, absorbind în principal componenta UV a radiației provenite de la soare și făcându-le transparente la lumina vizibilă.
Profitând de suprahidrofilicitatea dioxidului de titan, unele ochelari (și în special oglinzile retrovizoare) sunt testate, tratate cu un „film” TiO 2 , care ar elimina problema refracției imaginilor din cauza căderii.
Pentru viitorul apropiat au existat experimente, cum ar fi la Universitatea Monash din Victoria, în Australia, pentru autocurățarea hainelor, în special a fibrelor care prin nanoparticule de dioxid de titan, care s-au dovedit a fi fotocatalizatori excelenți, curățând hainele de murdărie și agenți patogeni. [8]
Toxicologie
Dioxidul de titan este considerat practic netoxic cu LD50 obținut în testele de toxicitate acută peste 2000 mg / kg greutate corporală. [9] Utilizarea masivă a dioxidului de titan ca pigment , filtru solar , fotocatalizator și semiconductor, în special și în noile forme de nanomateriale, a forțat o revizuire continuă a impactului său asupra sănătății și mediului.
Pentru utilizarea sa actuală, cercetările și dezbaterile sunt încă în desfășurare cu privire la posibilitatea ca pulberile de dioxid de titan să poată pătrunde și prin pielea sănătoasă, intrând în sânge. Acest tip de cercetare a fost dezvoltat în special recent, în urma studiului științific privind așa-numitele nanopatologii, adică bolile cauzate de expunerea și persistența ulterioară în organismul animal (deci și uman) de particule anorganice foarte mici atât de mult că nu pot fi eliminați și potențial capabili să provoace procese inflamatorii care uneori pot degenera în neoplasme.
Comitetul științific pentru siguranța consumatorilor a evaluat aceste riscuri ca ingredient al produselor cosmetice, considerând sigură utilizarea dioxidului de titan sub formă nano ca protecție solară, dar introducând restricții privind forma anatazei în nanodimensiuni care nu trebuie să depășească 5%. [10]
Datorită aceleiași fotoreactivități care o face utilizabilă în purificarea apei, utilizarea acestuia ca filtru solar în zonele de scăldat este o sursă de îngrijorare pentru potențialele daune pe care le poate provoca sistemului marin. [11]
Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului a clasificat dioxidul de titan ca posibil cancerigen uman, clasa 2b, atunci când este inhalat. [12]
Ca aditiv alimentar (colorant), acesta este identificat prin inițialele E 171 și „inofensivitatea potențialului său cancerigen nu a fost încă stabilită”. Cu toate acestea, aportul zilnic acceptabil stabilit oficial este în prezent „nelimitat” pentru JECFA și „nu poate fi cuantificat” (în absența NOEL ) pentru SCF. [13]
Ca parte a reglementărilor Uniunii Europene, la sfârșitul lunii mai 2016, procedura pentru „Propunerea de clasificare și etichetare referitoare la procesul de armonizare” a fost activată oficial pentru dioxidul de titan ca cancerigen 1B cu fraza de pericol H350i . Propunerea lansată de Agence nationale de sécurité sanitaire de l'imentation, de l'environnement et du travail French în 2014 ar putea duce după 18 luni de consultare (noiembrie 2017) să conducă la adoptarea unor restricții specifice în utilizarea dioxidului de titan, în special sub formă nano. [14] Începând cu 8 februarie 2020, acesta este clasificat în UE ca cancerigen de clasa 2, adică este suspectat că este cancerigen dacă este inhalat. Standardul european necesită dioxid de titan, pulbere conținând ≥ 1% particule cu diametrul aerodinamic ≤ 10 µm, indicația pericolului H351 (inhalare). De asemenea, impune obligația de a aplica eticheta de ambalare a amestecurilor lichide care conțin ≥ 1% particule de dioxid de titan cu un diametru aerodinamic egal sau mai mic de 10 µm cu indicația:
EUH211: „Atenție! În caz de vaporizare, se pot forma picături respirabile periculoase. Nu respirați vaporii sau ceața. "
Eticheta ambalajului amestecurilor solide care conțin ≥ 1% particule de dioxid de titan trebuie să conțină următoarea indicație:
EUH212: „Atenție! În caz de utilizare, se pot forma prafuri respirabile periculoase. Nu respirați praful. "
În plus, eticheta de ambalare a amestecurilor lichide și solide care nu sunt destinate vânzării către publicul larg și care nu sunt clasificate drept periculoase și care sunt etichetate cu indicația EUH211 sau EUH212 trebuie să poarte indicația EUH210. " [15]
Eseuri de recunoaștere
Este posibil să se recunoască dioxidul de titan prin metoda de topire alcalină . O probă de TiO2 în pulbere este luată și se amestecă într - un raport de 1: 1 cu bisulfat de potasiu în formă solidă; amestecul solid este apoi încălzit pe o flacără cu ajutorul unei faianțe rezistente la căldură până când se topește (cele două substanțe au un punct de topire foarte diferit; cu ajutorul unei spatule de laborator, faza solidă a TiO 2 cu topire ridicată este amestecat cu faza lichidă a KHSO 4 topire scăzută pentru a accelera și optimiza procesul). Odată ce amestecul s-a răcit, este preluat cu HCI diluat și totul este filtrat. Testul trebuie efectuat pe filtratul la care câteva picături de adaugă H 2 O 2 ; dacă apare o culoare galben-portocalie, testul este pozitiv. De asemenea, este termocrom ca oxidul de zinc , capătă o culoare galbenă datorită căldurii care dispare la răcire.
Notă
- ^ Clasificări - Inventarul CL , pe echa.europa.eu . Adus la 14 aprilie 2021 .
- ^ (EN) Gang Liu, Lianzhou Wang și Hua Gui Yang, fotocatalizatori pe bază de Titania - creștere cristalină, dopaj și heterostructurare , în J. Mater. Chem. , vol. 20, nr. 5, 2010, pp. 831–843, DOI : 10.1039 / B909930A . Adus la 13 aprilie 2021 .
- ^ (EN) Ana First, Avelino Corma și Hermenegildo García, Titania au susținut nanoparticulele de aur ca fotocatalizator , în Physical Chemistry Chemical Physics, vol. 13, n. 3, 22 decembrie 2010, pp. 886-910, DOI : 10.1039 / C0CP00917B . Adus la 13 aprilie 2021 .
- ^ a b Wilhelm, Johann., Architectura civilis: oder Beschreibung und Vorreissung vieler vornehmer Dachwerck, als hoher Helmen, Kreutzdächer, Wiederkehrungen ... , Unveränd. Nachdr. der Ausg. Nürnberg 1668, Vincentz, 1977, pp. 32-37, ISBN 3878701489 ,OCLC 631097464 . Adus la 16 martie 2019 .
- ^ a b Tyrell, John A., Fundamentele chimiei industriale: produse farmaceutice, polimeri și afaceri , p. 11, ISBN 9781118617564 ,OCLC 867769896 . Adus la 16 martie 2019 .
- ^ a b Tyrell, John A., Fundamentele chimiei industriale: produse farmaceutice, polimeri și afaceri , pp. 111-113, ISBN 9781118617564 ,OCLC 867769896 . Adus la 16 martie 2019 .
- ^ Regulamentul european privind produsele cosmetice în vigoare din iulie 2013 .
- ^ www.giornaletecnologico.it - 19 martie 2008 - Vin haine cu autocurățare Arhivat 24 aprilie 2009 în Arhiva Internet ..
- ^ Dioxid de titan - Profil scurt - ECHA , pe echa.europa.eu . Adus la 14 aprilie 2021 .
- ^ Avizul SCCS privind dioxidul de titan în formă nano, 22 aprilie 2014
- ^ David Sánchez-Quiles, Antonio Tovar-Sánchez, Protecțiile solare ca sursă de producere a peroxidului de hidrogen în apele de coastă. Știința și tehnologia mediului, 2014 .
- ^ Monografie IARC privind dioxidul de titan .
- ^ Cécile Voss, Poisons on the table? Utilitatea și riscurile aditivilor alimentari , Editoriale Altro Consumo, 2002 ( ISBN 88-87171-30-0 ): autorul consideră că este un aditiv care trebuie evitat.
- ^ ECHA: Propuneri CLH trimise
- ^ L_2020044EN.01000101.xml , pe eur-lex.europa.eu . Adus la 14 aprilie 2021 .
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre dioxid de titan
linkuri externe
- Specificații tehnice ale dioxidului de titan ca aditiv alimentar , la fao.org .
- Material fotocatalizator ( PDF ), pe italcementi.it .
