Оксид титана (IV) имеет
следующие альтернативные названия: диоксид
титана, двуокись титана, титановые белила,
пищевой краситель E171. Англоязычные названия:
titanium dioxide и, менее правильное, хотя тоже
используемое - titanium oxide.
Строение
диоксида титана
Диоксид титана существует в виде нескольких
кристаллических модификаций. В природе можно
встретить анатаз, рутил и брукит. Следует
отметить, что брукит промышленно почти не
производится и в природе встречается редко.
Анатазная форма также существенно уступает по
производству рутильной, так как хуже рассеивает
свет и менее атмосферостойка.
Физические свойства диоксида
титана
Чистый диоксид титана представляет собой
бесцветное кристаллическое вещество, желтеющее
при нагревании. В тонкораздробленном состоянии -
белый порошок. Практически не растворяется в
воде и минеральных кислотах, кроме плавиковой и
концентрированной серной.
Температура плавления для рутила: 1870°C.
Температура кипения для рутила: 2500°C.
Плотность при 20°C для рутила: 4,235 г/см3.
Химические свойства диоксида титана
Диоксид титана является амфотерным оксидом, то
есть проявляет как кислотные, так и основные
свойства.
Медленно реагирует с
концентрированной серной кислотой, растворяясь
в ней с образованием соответствующего сульфата:
TiO2+ 2H2SO4 = Ti(SO4)2 + 2H2O
Также диоксид титана
постепенно растворяется в концентрированных
растворах щелочей, например, в гидроксиде натрия,
образуя титанаты (производные титановой
кислоты):
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3+ H2O
При нагревании диоксида титана
в атмосфере аммиака образуется нитрид титана:
4TiO2 + 4NH3 = 4TiN + 6H2O + O2
Сильными восстановителями,
например, активными металлами (Ca, Mg, Na), углеродом
или водородом при высокой температуре диоксид
титана восстанавливается до низших оксидов. При
нагревании с углеродом в атмосфере хлора
образуется тетрахлорид титана TiCl4 - этот
прием используется в промышленном масштабе для
очистки титана от различного рода примесей.
Токсические свойства
диоксида титана
Будучи химически инертным, диоксид титана
является малоопасным веществом. В организм может
поступать в виде аэрозоля при вдыхании или при
приеме внутрь.
ПДК в воздухе рабочей зоны - 10 мг/м3 (1998).
Способы производства
диоксида титана
Существуют два основных промышленных метода
получения TiO2 - из тетрахлорида титана и
ильменитовый (основанный на переработке
минерала ильменита FeTiO3).
В тетрахлоридном методе TiCl4 либо гидролизуют до гидроксида в жидкой фазе c
последующей термообработкой выпавшего осадка,
либо проводят гидролиз в парах воды, или же
сжигают в токе кислорода.
Ильменитный метод состоит в
обработке ильменитового концентрата серной
кислотой. Полученный раствор сульфата титана (IV)
очищают и обрабатывают раствором гидроксида
натрия, в результате чего получается осадок
гидроксида титана (IV). Осадок в дальнейшем
подвергают термообработке.
|