Dióxido de Titânio Anatase o que é, para que serve?
O dióxido de titânio, também conhecido como o titânio (IV) ou
óxido de titânia, é o óxido natural de titânio, com a fórmula química TiO2.
Quando usado como pigmento, é chamado de titânio branco, pigmento branco 6 ou
CI 77891.
Tem uma vasta gama de aplicações, da pintura ao protetor solar,
para o corante. Quando usado como um corante alimentar, tem o número E E171.
Presença.
O dióxido de titânio aparece na natureza como os minerais
conhecidos: Anatase, Rutilo e Brookita.
Além disso, como duas formas de alta pressão, uma forma
monoclínica “baddeleita” e como uma forma ortorrômbica α-PbO2, ambas
encontradas recentemente na cratera de Ries, na Bavária.
A forma mais comum é o rutilo, que é também a fase de equilíbrio
em todas as temperaturas.
As fases metaestáveis e Anatase da Brookita, se convertem para o
rutilo, após aquecimento. O rutilo, o Anatásio e a Brookita, contêm seis
titânios coordenados.
O dióxido de titânio tem oito alterações – além do Rutilo,
Anatásio e Brookita há três formas metaestáveis produzidas sinteticamente
(monoclínica, tetragonal e ortorrômbica) e cinco formas de alta pressão.
Com o aparecimento natural dos óxidos, pode-se extraí-los para
servirem como uma fonte de titânio de uso comercial.
O metal também pode ser extraído de outros minerais, como
iemenita, minérios leucoxênicos, ou uma
das formas mais puras, “areia de praia” de rutilo. Safiras e rubis tem seu
asterismo, a partir das impurezas presentes, do rutilo.
O dióxido de titânio (B) é encontrado como um mineral em bordas
desgastadas de “tektites” e “perovskita” e como lamelas em anatase, em veias
hidrotermais, com uma densidade relativamente baixa.
Linhas espectrais de óxido de titânio são proeminentes nas
estrelas de classe M, que são permissíveis o suficiente para a formação de
moléculas do composto químico.
Produção.
O dióxido de titânio em bruto é purificado através de conversão do
tetracloreto de titânio no processo de cloreto. Neste processo, o minério bruto
(TiO2 contendo pelo menos 70%) é reduzido com carbono, oxidado com o cloro para
dar tetracloreto de titânio; ex: cloração carbotérmica.
Este tetracloreto de titânio é destilado, e re-oxidado em uma
chama de oxigênio puro ou plasma entre 1500-2000K, para dar dióxido de titânio
puro, ao mesmo tempo regenerando o cloro.
O cloreto de alumínio é freqüentemente adicionado ao processo como
um fornecedor de rutilo; o produto é principalmente anatásio em sua ausência.
Outro processo amplamente utilizado é o da iemenita como fonte de
dióxido de titânio, que é digerido em ácido sulfúrico. O subproduto sulfato de
ferro (II) é cristalizado e filtrado fora, par se chegar apenas a ceder o sal
de titânio na solução de digestão, que é processado ainda para dar dióxido de
titânio puro.
Outro método para aperfeiçoar a iemenita é chamado de processo
Becher. Um método para a produção de dióxido de titânio com relevância para a
nanotecnologia, é a síntese solvotérmica do dióxido de titânio.
Nanotubos.
O Anatase pode ser convertido por síntese hidrotérmica para
nanotubos inorgânicos de anatase delaminado e nanofitas de “titanato”, os quais
são de interesse potencial como suporte catalítico e foto catalisador.
Em síntese, o anatase é misturado com hidróxido de sódio 10 M e
aquecido a 130 ° C por 72 horas. O produto da reação é lavado com ácido
clorídrico diluído e aquecido a 400 ° C por mais 15 horas.
O rendimento dos nanotubos é quantitativo, os quais têm um
diâmetro exterior de 10 a 20 nm, um diâmetro interno de 5 a 8 nm e tem um
comprimento de 1 ìm. Numa temperatura maior de reação (170 ° C) e volume menor,
aparecem os nanofios correspondentes.
Aplicações – Pigmento.
O dióxido de titânio é o pigmento branco mais utilizado, devido ao
seu brilho e alto índice de refração (n = 2,7), onde é superado apenas por
outros materiais. Cerca de 4 milhões de toneladas de TiO2 pigmentares são
consumidas anualmente em todo o mundo.
Quando depositado como uma película fina, o seu índice de refração
e cores, o tornam um excelente revestimento refletor ótico de espelhos
dielétricos e algumas pedras preciosas como o “topázio de fogo místico”. O TiO2
é também um opacificante eficaz na forma de pó, onde é empregado como pigmento
para proporcionar brancura e opacidade aos produtos como tintas, revestimentos,
plásticos, papéis, tintas, alimentos, medicamentos (ou seja, comprimidos e
pastilhas), assim como a maioria dos cremes dentais .
Na pintura, é muitas vezes referido no jargão, como “o branco
perfeito”, “o branco mais branco” ou termos similares. A opacidade é melhorada
pelo dimensionamento ideal das partículas de dióxido de titânio.
Em esmaltes cerâmicos de dióxido de titânio, atua como um
opacificante na formação de cristais sementes.
O dióxido de titânio é usado freqüentemente para branquear o leite
desnatado, o que foi demonstrado estatisticamente e para aumentar o sabor do
leite desnatado.
O dióxido de titânio é usado para marcar as linhas brancas nas
quadras de tênis do All England Lawn Tennis e Croquet Club, mais conhecido como
o palco para o torneio anual de tênis do, Campeonato Grand Slam, em Wimbledon.
O exterior do foguete Saturno V foi pintado com dióxido de
titânio, o que os astrônomos posteriormente permitiram determinar que J002E3
foi o estágio S-IVB da Apollo 12 e não um asteróide.
Protetor solar e absorvência de UV em cosméticos.
Os protetores solares, bloqueadores de UV e produtos cosméticos
para pele, usam o dióxido de titânio como um pigmento, protetor solar e
espessante. Ele também é usado como pigmento de tatuagem e em lápis
hemostático.
O dióxido de titânio é produzido em diferentes tamanhos de
partículas, dispersíveis em óleo e água, com diferentes revestimentos para a
indústria cosmética.
Este pigmento é usado extensivamente em plásticos e outros aplicativos
pelas suas propriedades de resistência à radiação UV, onde ele atua como um
absorvedor de UV, transformando eficientemente a energia destrutiva da luz UV,
em calor.
O dióxido de titânio é encontrado em quase todos os protetores
solares, como um bloqueador físico por causa de seu alto índice de refração,
sua grande capacidade de absorver a luz UV e a sua resistência à descoloração
sob esta luz. Esta vantagem aumenta a sua estabilidade e capacidade de proteger
a pele dos raios ultravioleta.
Protetores solares projetados para crianças ou pessoas com pele
sensível,m são geralmente baseados em dióxido de titânio e / ou óxido de zinco,
uma vez que estes bloqueadores de UV mineral são tidos como causadores de menos irritação à pele do que outros produtos
químicos que absorvem o UV.
As partículas de dióxido de titânio utilizado em protetores
solares devem ser revestidas com sílica ou alumina, , porque o dióxido de
titânio cria radicais na reação foto catalítica. Estes radicais são
cancerígenos e podem prejudicar a pele.
Foto Catalisadores.
O dióxido de titânio, especialmente na forma anatase, é um foto
catalisador sob luz ultravioleta (UV). Recentemente, foi verificado que o
dióxido de titânio, quando enriquecido com íons de nitrogênio ou dopado com
óxido de metal, como o trióxido de tungstênio, é também um fóton catalisador
sob qualquer luz visível ou UV. O forte potencial oxidante dos buracos
positivos leva a água a formar os radicais, hidroxila.
Ele também pode oxidar oxigênio ou materiais orgânicos
diretamente. O dióxido de titânio é, portanto, adicionado a tintas, cimento,
janelas, telhas, ou outros produtos para a sua esterilização, desodorização e
propriedades anti-incrustantes e é usado como um catalisador de hidrólise.
Ele também é usado para tingir células solares sensibilizadas, que
são um tipo de célula química solar (também conhecida como célula Graetzel).
As propriedades fotocatalíticas do dióxido de titânio foram descobertas por Akira Fujishima em 1967 e
publicadas em 1972. O processo sobre a superfície do dióxido de titânio foi
chamado de efeito-Honda Fujishima. O dióxido de titânio tem potencial para uso
na produção de energia: como foto catalisador, e pode:
Realizar a hidrólise, ou seja, quebrar a água em hidrogênio e
oxigênio. Foi coletado o hidrogênio, que poderia ser usado como combustível. A
eficiência deste processo pode ser melhorada por doping do óxido com o carbono.
Mais eficiência e durabilidade foram obtidas através da introdução
da não uniformidade para a estrutura de rede (treliça) da camada de superfície
dos nanocristais de dióxido de titânio, permitindo a absorção do infravermelho.
O dióxido de titânio pode também produzir eletricidade quando em
forma de nanopartículas. A pesquisa sugere que, ao utilizar essas
nanopartículas para formar os pixels de uma tela, elas podem gerar eletricidade
quando transparentes e sob a influência da luz.
Se for submetido à eletricidade, por outro lado, as nanopartículas
escurecem, formando as características básicas de uma tela de LCD. De acordo
com o criador Zoran Radivojevic, a Nokia já construiu uma tela funcional
monocromática de 200 por 200 pixels que é energeticamente auto-suficiente.
Em 1995, Fujishima e seu grupo, descobriu o fenômeno ”super
hidrofilibilidade” de vidro revestido de
dióxido de titânio exposto à luz do sol. Isso resultou no desenvolvimento de um
vidro auto limpante e revestimentos anti-embaçamento.
O TiO2 incorporado nos materiais de construção ao ar livre, tais
como a pavimentação em blocos ”noxer” ou tintas, pode reduzir substancialmente
as concentrações de poluentes atmosféricos, tais como compostos orgânicos
voláteis e óxidos de nitrogênio.
Um cimento foto catalítico que utiliza dióxido de titânio como
componente principal, produzido pelo Grupo Italcementi, foi incluído no Top 50
da Time invenções de 2008.
O TiO2 oferece um grande potencial como uma tecnologia industrial
para a desintoxicação ou reparação de esgotos, devido a vários fatores.
1. O processo ocorre sob condições ambientais, muito lentamente, a
exposição direta de luz ultravioleta aumenta a taxa de reação.
2. A formação de produtos intermediários foto cíclicos, ao
contrário de técnicas de fotólise direta, é evitada.
3. A oxidação dos substratos de CO2 é completa.
4. O foto catalisador é barato e tem uma alta rotatividade.
5. O TiO2 pode ser suportado em substratos de reator adequado.
Meio eletrônico de armazenamento de dados
Pesquisadores da Universidade de Tóquio, no Japão, criaram um
disco de titânio de 25 terabytes à base de óxido.
Outras aplicações.
O dióxido de titânio em solução ou suspensão, pode ser usado para
clivar proteínas que contém o aminoácido prolina no local onde a prolina está
presente.
Este avanço rentável na separação de proteínas teve destaque na
Universidade Estadual do Arizona em 2006.
O dióxido de titânio também é usado como um material “memristor”,
um novo elemento em circuito eletrônico.
Ele pode ser empregado para a conversão da energia solar baseada
em corantes, polímeros, ou pontos quânticos sensibilizados nanocristalinos de
células solares TiO2 utilizando polímeros conjugados como eletrólitos sólidos.
Cristais sintéticos simples e filmes de TiO2 são usados como
semicondutores, e também em espelhos dielétricos do tipo “Bragg-stack”, devido
ao alto índice de refração de TiO2 (2,5-2,9).
Saúde e Segurança.
O dióxido de titânio é incompatível com oxidantes fortes e ácidos
fortes. Reações violentas ou incandescentes podem ocorrer com metais (fundidos
e muito eletro positivo) (por exemplo, alumínio, cálcio, magnésio, potássio,
sódio, zinco e lítio).
O dióxido de titânio responde por 70% do volume total da produção
de pigmentos em todo o mundo. É amplamente utilizada para fornecer a brancura e
opacidade aos produtos como tintas, plásticos, papéis, tintas, alimentos e
cremes dentais.
É também usado em produtos cosméticos e de cuidados da pele, e
está presente em quase todos os protetores solares, onde ajuda a proteger a
pele dos raios ultravioleta.
Muitos protetores solares usam as nanopartículas de dióxido de
titânio (junto com nanopartículas de óxido de zinco), que não são absorvidas
pela pele.
Gostou desse conteúdo?
deixe seu like e comente suas dúvidas e sugestões!
#AditivosQuímicos
Atias Química Matriz
Rua da Consolação, 293 2º andar - Centro
CEP- 01301-000 São Paulo – SP
Central de Atendimento - (11)3122-3222
0 comentários: