TITANIUM OKSIDA (IV): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The titanium oksida (IV) adalah kristal putih anorganik padat yang rumus kimia adalah TiO ₂ , sehingga juga dikenal sebagai titanium dioksida. Itu ada dalam tiga bentuk kristal: rutil, anatase, dan brookite. Meskipun di alam biasanya diwarnai karena adanya kotoran seperti besi, kromium atau vanadium, TiO ₂ murni digunakan sebagai pigmen putih.

Di antara karakteristiknya, kami dapat menyoroti bahwa kelarutan TiO ₂ sangat bergantung pada sejarah kimia dan termalnya. Selain itu, jika dipanaskan hingga suhu tinggi (900 ºC), ia menjadi lembam secara kimiawi. Sumber terpentingnya adalah ilmenite (besi dan titanium oksida), rutil dan anatase.

Bubuk titanium dioksida. Pengunggah asli adalah Walkerma di Wikipedia bahasa Inggris.

Ini diproduksi terutama dalam kelas yang sesuai untuk digunakan sebagai pigmen, memastikan sifat hamburan cahayanya yang sangat baik dalam aplikasi yang membutuhkan opasitas dan kilap putih.

Ini juga diproduksi sebagai bahan ultra-tipis, untuk aplikasi yang membutuhkan transparansi dan penyerapan ultraviolet (UV) maksimum. Misalnya sebagai komponen tabir surya untuk kulit. Di dalamnya, TiO ₂ bertindak sebagai filter, sehingga menghalangi penyerapan sinar-sinar ini.

Karena kelembaman kimianya, ini adalah pigmen putih yang disukai. Namun, Badan Pengawas Obat dan Makanan Amerika Serikat, atau FDA, telah menetapkan parameter untuk penggunaan yang aman dalam makanan dan kosmetik.

Ada juga batasan paparan debu titanium oksida, karena bila debu dihirup, ia dapat mengendap di paru-paru.

Struktur

TiO ₂ memiliki tiga modifikasi kristal: rutil, anatase, dan brookit. Varietas kristal ini semuanya ditemukan di alam.

Rutile

Rutile mengkristal dalam sistem tetragonal dengan dua unit TiO ₂ per sel. Titanium terkoordinasi secara oktahedral. Rutile telah dibuktikan oleh studi kalorimetrik sebagai bentuk kristal yang paling stabil secara termal.

Struktur kristal rutil. Bola abu-abu: Titanium, Bola merah muda: Oksigen. Sumber Solid State: Wikipedia Commons

Anatase

Bentuk ini juga mengkristal dalam sistem tetragonal, tetapi anatase terjadi dalam bentuk oktahedra atom oksigen yang sangat terdistorsi sehubungan dengan setiap atom titanium, dua di antaranya relatif lebih dekat. Ini memiliki 4 unit TiO ₂ untuk setiap sel kristal.

Struktur kristal anatase. Benjah-bmm27 Sumber: Wikipedia Commons

Brookite

Ini mengkristal dalam sistem ortorombik, dengan 8 unit TiO ₂ untuk setiap sel kristal.

Properti

Keadaan fisik

Kristal padat.

Kekerasan Mohs

Rutile: 7-7.5.

Anatase: 5.5-6.

Berat molekul

79,87 g / mol.

Titik lebur

Rutile: 1830-1850 ° C.

Anatase: saat dipanaskan menjadi rutil.

Massa jenis

Rutile: 4.250 g / cm ³

Anatase: 4,133 g / cm ³

Brookite: 3.895 g / cm ³

Kelarutan

Tidak larut dalam air dan pelarut organik. Larut perlahan dalam HF dan H ₂ SO ₄ pekat panas. Tidak larut dalam HCl dan HNO ₃ .

pH

7.5.

Indeks bias

Rutile: 2,75 pada 550 nm.

Anatase: 2,54 pada 550 nm.

Ini memiliki indeks bias tertinggi dari semua pigmen anorganik.

Sifat lainnya

Anatase dengan cepat berubah menjadi rutil pada suhu di atas 700ºC. TiO ₂ yang telah dikalsinasi pada suhu 900 ° C larut lemah dalam basa, asam fluorida, dan asam sulfat panas. Itu tidak diserang oleh asam anorganik lemah atau asam organik. Itu tidak mudah tereduksi atau teroksidasi.

Anatase dan rutil adalah semikonduktor broadband, tetapi konduktivitas listriknya bergantung pada adanya kotoran dan cacat pada kristal.

Tata nama

-Titanium dioksida

-Rutile

-Anatase

-Brookita

-Titania

Aplikasi

Pigmen putih

Penggunaan terpenting titanium (IV) oksida adalah sebagai pigmen putih dalam berbagai macam produk, termasuk cat, lak, perekat, plastik, kertas, dan tinta cetak. Ini karena indeks biasnya yang tinggi dan kelembaman kimianya.

Sumber: Pexels.com

Titanium dioksida yang digunakan sebagai pigmen putih harus memiliki kemurnian tinggi. Keburaman dan kecerahannya berasal dari kemampuannya untuk menyebarkan cahaya. Itu lebih terang dari berlian. Hanya rutil dan anatase yang memiliki sifat pigmentasi yang baik.

Plastik

Dalam plastik, TiO ₂ meminimalkan kerapuhan dan retakan yang dapat terjadi akibat paparan cahaya.

Merupakan pigmen terpenting dalam pembuatan artikel plastik PVC outdoor, karena memberikan perlindungan UV pada material.

Bentuk kristal optimal dalam hal ini adalah rutil. Dalam aplikasi ini, rutile harus memiliki lapisan permukaan zirkonium, silika atau aluminium, untuk meminimalkan efek fotokatalitik TiO ₂ dalam degradasi PVC.

Penggunaan lainnya

Kegunaan lain termasuk enamel vitreous yang digunakan pada baja dan besi tuang, yang memberikan opasitas dan ketahanan terhadap asam.

Dalam industri tekstil, ini digunakan dalam pemandu benang, sehingga mudah meluncur selama pemintalan. Gesekan antara utas dan pemandu menghasilkan listrik statis. Untuk menghilangkannya, TiO ₂ harus dibakar pada suhu 1300 ºC, agar konduktivitas listriknya lebih besar.

Aplikasi lain termasuk pigmentasi tinta cetak, karet, tekstil, kulit, serat sintetis, keramik, semen putih, penutup lantai, dan bahan atap. Sebagai pelapis kertas, TiO ₂ membuatnya lebih putih, lebih cerah, dan lebih buram.

Ini digunakan dalam kosmetik untuk membantu menutupi ketidaksempurnaan kulit, serta membuat pasta gigi dan sabun menjadi putih.

Melindungi makanan, minuman, suplemen, dan produk farmasi dari degradasi dini yang disebabkan oleh efek cahaya, sehingga memperpanjang masa pakai produk.

Ini adalah komponen dalam produksi kaca, keramik, dan elektroceramics. Ini digunakan dalam elemen sirkuit listrik. Ini juga digunakan dalam sensor oksigen dari sistem pembuangan kendaraan bermotor.

Ultrafine TiO ₂ digunakan sebagai komponen tabir surya, karena merupakan penyerap kuat sinar ultraviolet (UV), baik UV-A maupun UV-B. Sinar UV-A menyebabkan kerutan dan penuaan kulit, dan UV-B menyebabkan luka bakar dan eritema.

Nanopartikel TiO ₂ digunakan sebagai bahan pendukung katalis reaksi kimia.

Anatase adalah fotokatalis efektif yang mengoksidasi senyawa organik. Semakin kecil partikelnya, semakin efektif.

Referensi

1. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. John Wiley & Sons.
2. Kirk-Othmer (1994). Ensiklopedia Teknologi Kimia. Volume 19 dan 24. Edisi Keempat. John Wiley & Sons.
3. Fakta Keamanan Kimia. (2019). Titanium dioksida. Diperoleh dari: chemicalafetyfacts.org
4. Wypych, George. (2015). Aditif PVC. Dalam Formularium PVC (Edisi Kedua). Dipulihkan dari sciencedirect.com
5. Denning, R. (2009). Meningkatkan produk wol menggunakan nanoteknologi. Dalam Kemajuan dalam Teknologi Wol. Dipulihkan dari sciencedirect.com
6. Perpustakaan Kedokteran Nasional. (2019). Titanium dioksida. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov