دی اکسید تیتانیوم چیست؟

دی اکسید تیتانیوم یا اکسید تیتانیوم (IV) یا تیتانیا شناخته می شود. یک ترکیب معدنی با فرمول شیمیایی TiO است. هنگامی که به عنوان رنگدانه استفاده می شود، سفید تیتانیوم ، پیگمنت سفید 6 ( PW6 ) یا CI 77891 نامیده می شود. این یک جامد سفید رنگ است که در آب نامحلول است، اگرچه اشکال معدنی ممکن است سیاه به نظر برسد. به عنوان رنگدانه، کاربردهای گسترده ای از جمله رنگ ، ضد آفتاب و رنگ خوراکی دارد. هنگامی که به عنوان رنگ خوراکی استفاده می شود دارای شماره E E171 است. تخمین زده شده است که دی اکسید تیتانیوم در دو سوم رنگدانه ها استفاده می شود. میتوانید در بخش مقالات علمی فروشگاه مسترآزما سایر مقالات علمی مرتبط را مطالعه کنید.

ساختار دی اکسید تیتانیوم

در هر سه دی اکسید اصلی خود، تیتانیوم هندسه هشت وجهی را نشان می دهد و به شش آنیون اکسید متصل است. اکسیدها به نوبه خود به سه مرکز Ti پیوند دارند. ساختار کلی بلوری روتیل از نظر تقارن چهارضلعی است در حالی که آناتاز و بروکیت متعامد هستند. ساختار روتیل برای سایر دی اکسیدهای فلزی و دی فلوریدها، به عنوان مثال RuO ₂ و ZnF ₂ گسترده است .

دی اکسید تیتانیوم مذاب یک ساختار محلی دارد که در آن هر Ti به طور متوسط ​​با حدود 5 اتم اکسیژن هماهنگ است. این از اشکال کریستالی که در آن Ti به 6 اتم اکسیژن مختصات می شود متمایز است.

TiO ₂ مصنوعی عمدتا از ماده معدنی ایلمنیت تولید می شود . روتیل ، و آناتاز ، که به طور طبیعی TiO ₂ وجود دارد. به طور گسترده ای نیز وجود دارد. به عنوان مثال روتیل به عنوان یک ماده معدنی سنگین در ماسه ساحل. لوکسن ، آناتاز ریزدانه که در اثر دگرسانی طبیعی ایلمنیت تشکیل شده است، سنگ معدن دیگری است. یاقوت‌های کبود ستاره‌ای و یاقوت‌ها ستاره خود را از ادغام‌های جهت‌دار سوزن‌های روتیل می‌گیرند.

فرآیندهای جداسازی

فرآیند کلرید

در فرآیند کلرید، سنگ معدن با کلر و کربن تصفیه می شود. تا تتراکلرید تیتانیوم ، مایعی فرار که بیشتر با تقطیر خالص می شود، به دست آید. TiCl4 برای بازسازی کلر و تولید دی اکسید تیتانیوم با اکسیژن تصفیه می شود.

فرآیند سولفات

کارخانه های تولید مواد شیمیایی با استفاده از فرآیند سولفات، به کنسانتره ایلمنیت (45 تا 60 درصد TiO ₂ ) یا مواد اولیه آماده شده به عنوان منبع مناسب تیتانیوم نیاز دارند. در فرآیند سولفات، ایلمنیت با اسید سولفوریک برای استخراج پنتا هیدرات سولفات آهن (II) درمان می شود. روتیل مصنوعی حاصل مطابق با مشخصات کاربر نهایی، یعنی درجه رنگدانه یا موارد دیگر، پردازش می شود. در روش دیگری برای تولید روتیل مصنوعی از ایلمنیت، فرآیند بچر ابتدا ایلمنیت را به عنوان وسیله‌ای برای جداسازی جزء آهن اکسید می‌کند.

کاربردهای اکسید تیتانیوم

مهم ترین زمینه های کاربرد رنگ ها و لاک ها و همچنین کاغذ و پلاستیک ها هستند. که حدود 80 درصد از مصرف دی اکسید تیتانیوم در جهان را تشکیل می دهند. سایر کاربردهای رنگدانه مانند جوهر چاپ، الیاف، لاستیک، محصولات آرایشی و بهداشتی و مواد غذایی 8 درصد دیگر را تشکیل می دهند. بقیه در کاربردهای دیگر استفاده می شود، به عنوان مثال تولید تیتانیوم خالص فنی، شیشه و سرامیک شیشه، سرامیک الکتریکی، پتینه فلزی، کاتالیزورها، هادی های الکتریکی، واسطه های شیمیایی، یا به عنوان بستری برای جذب اسید فسفونیک.

رنگدانه سفید

دی اکسید تیتانیوم که اولین بار در سال 1916 به تولید انبوه رسید. به دلیل درخشندگی و ضریب شکست بسیار بالا، پرکاربردترین رنگدانه سفید است که در آن تنها چند ماده دیگر از آن پیشی گرفته است. اندازه کریستال دی اکسید تیتانیوم به طور ایده آل در حدود 220 نانومتر (اندازه گیری شده توسط میکروسکوپ الکترونی) برای بهینه سازی حداکثر بازتاب نور مرئی است. 

دی اکسید تیتانیوم TiO ₂ همچنین یک مات کننده موثر به صورت پودر است. که در آن به عنوان رنگدانه برای ایجاد سفیدی و کدورت محصولاتی مانند رنگ ها ، پوشش ها ، پلاستیک ها ، کاغذها ، جوهرها ، غذاها ، مکمل ها ، داروها (به عنوان مثال قرص ها و قرص ها) استفاده می شود. اکثر خمیردندان ها ؛ در سال 2019 در دو سوم خمیردندان های موجود در بازار فرانسه وجود داشت. در مواد غذایی، معمولاً در محصولاتی مانند بستنی، شکلات، انواع آب نبات، خامه‌ها، دسرها، گل ختمی، آدامس، شیرینی‌ها، اسپری‌ها، سس‌ها، کیک‌ها و بسیاری از غذاهای دیگر یافت می‌شود. در رنگ، اغلب به طور غیرمستقیم به عنوان “سفید درخشان”، “سفید کامل”، “سفیدترین سفید” یا سایر اصطلاحات مشابه شناخته می شود. کدورت با اندازه بهینه ذرات دی اکسید تیتانیوم بهبود می یابد.

لایه های نازک 

هنگامی که به عنوان یک لایه نازک قرار می گیرد. ضریب شکست و رنگ آن را به یک پوشش نوری بازتابنده عالی برای آینه های دی الکتریک تبدیل می کند . همچنین در تولید لایه های نازک تزئینی مانند توپاز آتش عرفانی استفاده می شود.

برخی از گریدهای رنگدانه‌های مبتنی بر تیتانیوم اصلاح‌شده که در رنگ‌های درخشان، پلاستیک‌ها، پرداخت‌ها و لوازم آرایشی استفاده می‌شوند. اینها رنگدانه‌های ساخته دست بشر هستند. که ذرات آنها دارای دو یا چند لایه از اکسیدهای مختلف اغلب دی اکسید تیتانیوم، اکسید آهن یا آلومینا – هستند تا درخشان شوند. در برخی از محصولات، لایه دی اکسید تیتانیوم همراه با اکسید آهن با کلسینه کردن نمک های تیتانیوم (سولفات ها، کلرات ها) در حدود 800 درجه سانتیگراد رشد می کند.

اثر رنگین کمانی در این ذرات اکسید تیتانیوم بر خلاف اثر مات به دست آمده با رنگدانه اکسید تیتانیوم آسیاب شده معمولی است که از معدن بدست می آید. در این حالت فقط قطر مشخصی از ذره در نظر گرفته می شود و اثر فقط به دلیل پراکندگی است.

ضد آفتاب و رنگدانه های مسدود کننده اشعه ماوراء بنفش

در محصولات آرایشی و مراقبت از پوست ، دی اکسید تیتانیوم به عنوان رنگدانه، ضد آفتاب و غلیظ کننده استفاده می شود. به عنوان یک ضد آفتاب، از TiO ₂ بسیار ریز استفاده می شود که قابل توجه است در ترکیب با اکسید روی بسیار ریز ، به عنوان یک ضد آفتاب موثر در نظر گرفته می شود. که میزان آفتاب سوختگی را کاهش می دهد و پیری زودرس نور ، سرطان زایی و سرکوب سیستم ایمنی مرتبط با افزایش طولانی مدت را به حداقل می رساند. قرارگیری در معرض نور خورشید گاهی اوقات این مسدود کننده های UV با رنگدانه های اکسید آهن در ضد آفتاب ترکیب می شوند تا محافظت در برابر نور مرئی را افزایش دهند.

دی اکسید تیتانیوم و اکسید روی به طور کلی در مقایسه با ضدآفتاب هایی که حاوی مواد شیمیایی مانند اکسی بنزون ، اکتوکریلن و اکتینوکسات هستند. برای صخره های مرجانی آسیب کمتری دارند.

دی اکسید تیتانیوم نانو در اکثر کرم های ضد آفتاب فیزیکی به دلیل قابلیت جذب اشعه ماوراء بنفش قوی و مقاومت آن در برابر تغییر رنگ در زیر اشعه فرابنفش یافت می شود. این مزیت ثبات و توانایی آن را برای محافظت از پوست در برابر اشعه ماوراء بنفش افزایش می دهد. ذرات نانومقیاس (اندازه ذرات 20 تا 40 نانومتر) ذرات دی اکسید تیتانیوم عمدتاً در لوسیون ضد آفتاب استفاده می شوند. زیرا نور مرئی را بسیار کمتر از رنگدانه های دی اکسید تیتانیوم پراکنده می کنند. و می توانند محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش ایجاد کنند. کرم های ضد آفتاب طراحی شده برای نوزادان یا افراد با پوست حساس اغلب بر پایه دی اکسید تیتانیوم و/یا اکسید روی هستند. زیرا اعتقاد بر این است که این مسدود کننده های معدنی UV نسبت به سایر مواد شیمیایی جذب کننده UV باعث تحریک پوست کمتری می شوند.

سایر کاربردها

در لعاب های سرامیکی ، دی اکسید تیتانیوم به عنوان مات کننده عمل می کند و کریستال دانه ها را تشکیل می دهد.

از آن به عنوان رنگدانه خالکوبی و در مدادهای استیپتیک استفاده می شود . دی اکسید تیتانیوم در اندازه های مختلف ذرات که هم در روغن و هم در آب قابل پخش هستند. و در درجه های خاصی برای صنایع آرایشی و بهداشتی تولید می شود. همچنین یک عنصر رایج در خمیر دندان است.

نمای بیرونی موشک Saturn V با دی اکسید تیتانیوم رنگ آمیزی شده بود. این بعدها به اخترشناسان اجازه داد تا تعیین کنند که J002E3 احتمالاً مرحله S-IVB از آپولو 12 است و نه یک سیارک.

اکسید تیتانیوم به عنوان افزودنی غذایی

سفیدکننده TiO ₂ اکسید تیتانیوم در مواد غذایی از سال 2020 در فرانسه ممنوع شد. به دلیل عدم اطمینان در مورد اینکه چه مقدار برای مصرف انسان ایمن است.

در سال 2021، سازمان ایمنی غذای اروپا (EFSA) حکم داد که در نتیجه درک جدید از نانوذرات ، دی اکسید تیتانیوم “دیگر نمی تواند به عنوان یک افزودنی غذا ایمن در نظر گرفته شود.” و کمیسر بهداشت اتحادیه اروپا برنامه هایی را برای ممنوعیت استفاده از آن در سراسر جهان اعلام کرد.

اتحادیه اروپا، با شروع بحث در ژوئن 2021. EFSA به این نتیجه رسید که سمیت ژنتیکی – که می تواند منجر به اثرات سرطان زا شود – را نمی توان رد کرد. و اینکه “سطح ایمن برای مصرف روزانه افزودنی غذا نمی تواند ایجاد شود”.

در سال 2022، آژانس استانداردهای غذایی بریتانیا و استانداردهای غذایی اسکاتلند اعلام کردند که با حکم EFSA موافق نیستند. بنابراین از اتحادیه اروپا در ممنوعیت دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک افزودنی غذایی پیروی نمی کنند. Health Canada به طور مشابه شواهد موجود را بررسی کرده و تصمیم گرفته است که موضع خود را در مورد دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک افزودنی غذایی در حال حاضر تغییر ندهد.

فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی و دارویی

مواد شیمیایی مورد نیاز خود را میتوانید از سایت مسترآزما mrazma.com سفارش دهید. فروشگاه مسترآزما عرضه کننده محصولات کمپانی های معتبر مرک merck , سیگما Sigma-Aldrich میباشد.
برای اطلاعات بیشتر از محصول روی آن کلیک کنید.

انتقادات و پیشنهادات کاربران گرامی
برای مطالعه سایر مقالات علمی و پزشکی به بخش مقالات وبسایت مستر آزما مراجعه نمایید.
در صورت نیاز به مطالعه مقاله ای خاص به کارشناسان ما اطلاع دهید تا مقاله را برای شما روی سایت قرار دهند.
نظرات خود را با ما به اشتراک بگذارید.