Диоксид титана: получение, свойства, сферы применения

Диоксид титана (оксид титана (IV), двуокись титана, титановые белила, пищевой краситель E171) TiO2 — амфотерный оксид четырёхвалентного титана. Является основным продуктом титановой индустрии (на производство чистого титана идёт лишь около 5 % титановой руды).

Титан диоксид входит в «Федеральный регистр потенциально опасных химических и биологических веществ» Роспотребнадзора, под регистрационным номером АТ-0008.

Что такое диоксид титана

Диоксид титана R-216 это вещество белого цвета, рутильной формы, полученный сульфатным способом. Диоксидом титана называют соединение, состоящее из титана и кислорода. Внешне представляет собой бесцветные кристаллы, которые при нагревании приобретают желтоватый оттенок. Ученые выделили несколько кристаллических модификаций. Чаще всего встречается рутил, анатаз и брукит. Они имеют кубическую, тетрагональную и ромбическую форму соответственно.

У данного вещества есть ряд других названий — двуокись титана, титановые белила, пищевой краситель Е171.

Диоксид титана

Структурная формула

В химии диоксид титана обозначается как TiO2

Варианты формулы:

TiO2

O=Ti=O

OTiO

Брутто-формула: O2Ti

Молекулярная масса: 79.954

CAS: 13463-67-7

RTECS: 13463-67-7

EC: 236-675-5

Категории: Оксиды

Символ

Элемент

Атомный вес

Число атомов

Процент массы

O

Кислород

15.999

2

40 %

Ti

Титан

47.956

1

60 %

Получение и производство

Получают двуокись титана двумя способами: сульфатный и хлорный. Сульфатный впервые применили почти 100 лет назад, в 30-е годы прошлого столетия. Основой в данном случае является ильменит. Это смесь природного происхождения, состоящая преимущественно из четырехвалентного титана и трехвалентного железа. Для получения нужного вещества она проходит несколько последовательных процессов:

  1. Породу измельчают и сушат, обрабатывают концентрированной сульфатной кислотой.
  2. Полученный в результате реакции титанилсульфат восстанавливают, осветляют.
  3. Раствор фильтруют, прогоняют через центрифугу и отправляют на кристаллизацию в вакууме.
  4. Происходит выпаривание лишней жидкости, за счет чего раствор титанилсульфата приобретает нужную концентрацию.
  5. Отделяется железный купорос.
  6. На этом этапе начинается реакция с водой. После нее образуется гидрат двуокиси титана.

Последний этап — фильтрация, разделение гидрата на чистую двуокись и примеси. Двуокись впоследствии отбеливают, обрабатывают солями, прокаливают, измельчают и сушат.

Хлорный метод проще. Исходное сырье — хлоридная соль четырехвалентного металлического титана. Ее превращают в диоксид титана тремя способами. Первый — гидролизируют в воде, а нерастворимый осадок подвергают термической обработке. Второй — гидролиз с помощью водяного пара и пара тетрахлоридной соли титана. Проводится при температуре минимум 1 000℃. В этом случае готовый диоксид получает свойства пигмента. Третий способ — сжигание хлорида титана в атмосфере, состоящей из кислорода.

Физические и химические свойства

Как любое другое вещество, диоксид титана имеет свои характеристики. Для наглядности разместим из в таблице:

Физические

Химические

Белое вещество с частичками в виде кристаллов, при нагревании желтеет. При измельчении превращается в порошок Атмосферный оксид с основными и с кислотными свойствами
Не растворяется в воде и в минеральных кислотах. Исключение — серная и плавиковая кислота При растворении в концентрированной серной кислоте образуется Ti(SO4)2 + 2H2O
Рутил плавится при температуре 1 870℃ При нагревании в аммиачной атмосфере образуется нитрид титана с формулой 4TiN + 6H2O + O2
Температура кипения 2 972℃ При воздействии активных металлов, углерода или водорода при высокой температуре восстанавливается до уровня низших оксидов
Плотность 4,235г/см3 При нагревании с углеродом в хлорной атмосфере получается тетрахлорид титана TiCl4

 

Где применяется

Диоксид титана, благодаря своим характеристикам, нашел применение в разных отраслях промышленности и сферах деятельности. Вот некоторые из них:

  1. Лакокрасочная продукция. TiO2 — составляющая многих лаков, красок, грунтовок, штукатурок и декоративных покрытий. Это белый пигмент, который стал достойной заменой цинку и свинцу.
  2. Производство пластика. Двуокись титана повышает устойчивость к атмосферным явлениям.
  3. Производство резины. Играет роль наполнителя, который позволяет использовать резиновые изделия при повышенных температурах и беспроблемно переносить резкие температурные скачки.
  4. Бумажная промышленность. Двуокись титана есть практически во всех видах бумаги, картона, обоев.
  5. Косметика. Вещество добавляют и в декоративные, и в уходовые косметические средства. Оно защищает кожу от вредного воздействия УФ, придает кремам нужную консистенцию, а помадам или пудре правильный оттенок.
  6. Фармацевтика. Диоксид титана есть в составе таблеток, порошков, кремов и мазей белого цвета.

Также диоксид титана используют в пищевой промышленности. Его задача — сделать продукт более привлекательным внешне. Найти его можно в рафинированном сахаре, сгущенном молоке, жвачках, майонезе, муке, конфетах, паштетах, соусах, крабовых палочках и других продуктах.

Интересные факты

  1. Благодаря развитию технологий, диоксид титана нашел свое применение даже в стоматологии. По словам врачей, в сочетании с полидофамином его можно использовать для отбеливания зубов. Это поможет снизить травматичное воздействие на эмаль.
  2. Первое предприятие по производству диоксида титана было открыто в конце 1930-х годов в Ярославле. По сульфатной технологии производили 1 000 тонн диоксида в год.
  3. Считается, что открыт диоксид титана был в конце 18 века английским священником и минералогом Грегором. Однако полностью его потенциал в применении был раскрыт только в 20 столетии.

Компания ООО "ПромХимВектор" оптовый поставщик диоксида титана и иной промышленной химии в Москве и по всей России. Купить диоксид титана оптом можно на официальном сайте. Продукция соответствует всем требования ГОСТ 6484-96.

Чтобы узнать информацию о товаре или сделать заказ, свяжитесь с сотрудником отдела продаж по телефону или электронной почте. После уточнения нюансов и подписания соглашения будет осуществлена отгрузка товара со склада в Москве. Компания отправляет заказы во все регионы России.