Diossido di titanio
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| Diossido di titanio | |
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| Nome IUPAC | |
|---|---|
| diossido di titanio (IV) | |
| Nomi alternativi | |
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| Caratteristiche generali | |
| Formula chimica | TiO2 |
| Peso formula (amu) | 79,90 |
| Aspetto | solido cristallino bianco |
| Numero CAS | 13463-67-7 |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g·cm-3, in c.n.) | 3,90 |
| Solubilità in acqua | insolubile |
| Temperatura di fusione (K) | 2128 (1855°C) |
| Temperatura di ebollizione (K) | ~3173 (~2900°C) |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol-1) | -944,0 |
| ΔfG0 (kJ·mol-1) | -888,8 |
| S0m(J·K-1mol-1) | 50,6 |
| C0p,m(J·K-1mol-1) | 55,0 |
| Indicazioni di sicurezza | |
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| Progetto Chimica - Chemiobox | |
Il diossido di titanio (o ossido di titanio (IV) o E171) è una polvere cristallina incolore, tendente al bianco; ha formula chimica TiO2, il suo numero CAS è 13463-67-7.
Il TiO2 presente in natura è presente in tre forme cristalline diverse, il rutilo, l'anatasio e la brookite, colorate a causa di impurezze presenti nel cristallo. Il rutilo è la forma più comune: ciascun atomo di titanio è circondato ottaedricamente da sei atomi di ossigeno. Le altre strutture sono degli arrangiamenti ottaedrici distorti.
[modifica] Produzione
Ci sono tre processi per ottenerlo puro. Nel processo al cloruro il rutilo viene scaldato con cloro e carbon coke a 900 °C, con formazione di tetracloruro di titanio (TiCl4), che è volatile e può così essere separato da ogni impurezza. Il TiCl4 viene riscaldato con O2 a 1200 °C; si forma TiO2 puro e Cl2, che viene riutilizzato.
TiO2 + 2 C + 2 Cl2 --> TiCl4 + 2 CO
TiCl4 + O2 --> TiO2 + 2 Cl2
Nel processo al solfato, l'ilmenite, FeTiO3, viene digerita con acido solforico concentrato: si formano solfato ferroso, solfato ferrico (rispettivamente FeSO4 e Fe2(SO4)3) e solfato di titanile TiO · SO4. La massa è lisciviata con acqua e ogni materiale viene rimosso.
Lo ione ferrico (Fe3+) in soluzione viene ridotto a ferroso (Fe2+), usando limatura di ferro, e quindi FeSO4 viene cristallizzato per evaporazione sotto vuoto e raffreddamento. La soluzione di TiOSO4 viene idrolizzata mediante ebollizione e la soluzione viene seminata con cristalli di rutilo.
Un altro metodo è costituito dal trattamento del minerale ridotto in polvere con carbonato di potassio e acido fluoridrico acquoso, in modo da formare l'esafluorotitanato (IV) di potassio K2[TiF6], un sale che può essere facilmente separato dalle scorie perché solubile in acqua in opportune condizioni di temperatura. L'aggiunta di ammoniaca alla soluzione determina la precipitazione di un ossido ammoniacale che, per calcinazione in un crogiuolo di platino, rigenera il diossido.
[modifica] Usi
Il diossido di titanio è usato principalmente come pigmento bianco nelle vernici, nelle materie plastiche e nel cemento da costruzione e come opacizzante per le vernici colorate. Le vernici fatte con il diossido di titanio sono eccellenti riflettrici della radiazione infrarossa e sono quindi usate estensivamente dagli astronomi. Esso ha sostituito i pigmenti usati quali il piombo bianco, il solfato di bario e il solfato di calcio. Rispetto al piombo ha maggiore potere coprente, non è tossico e non annerisce se esposto all'acido solfidrico. TiO2 è usato anche come riempitivo per materie plastiche e per imbiancare la carta.
Il diossido di titanio è usato come pigmento per il suo alto indice di rifrazione, in cui è secondo solo al diamante, inoltre è un noto catalizzatore in grado di degradare per ossidazione numerosi composti organici. Sfruttando questa proprietà si possono ottenere materiali , che per mezzo dell’attivazione dalla luce solare, siano in grado di distruggere i composti organici depositati su di essi. Questa proprietà potrebbe potenzialmente portare allo sviluppo di una nuova classe di materiali dotati di proprietà autopulenti e disinquinanti. Il diossido di titanio nella forma anatasio è già in uso come degradante di sostanze tossico-inquinanti in un centro in Spagna. Esposte infatti alla luce le molecole del diossido di titanio catalizzano l'ossidazione di residui organici (sporcizia, i depositi dell'inquinamento e i microorganismi di vario genere) in acqua e diossido di carbonio. Alcune ricerche dimostrano che catalizzatori prodotti col diossido di titanio permetterebbero l'estrazione di idrogeno da una soluzione acquosa se sottoposta a luce solare; risulterebbe un metodo estremamente economico ed ecologico per una futura economia all'idrogeno. Il diossido di titanio è poi presente in alcune creme di bellezza e in creme solari dove protegge la pelle anche dai raggi UV-A senza penetrare a livello cutaneo. Sfruttando la superidrofilicità del diossido di titanio si stanno sperimentando alcuni vetri (e in particolari specchietti retrovisori) trattati con una "pellicola" di TiO2 che eliminerebbe il problema della diffrazione delle immagini a causa della goccia. Come additivo alimentare è identificato dalla sigla E 171.
[modifica] Collegamenti esterni
Specifiche tecniche del diossido di titanio come additivo alimentare
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