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Titandioxid
Aus Fotonexus.
| Strukturformel | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Allgemeines | |||||
| Name | Titandioxid | ||||
| Andere Namen | Titan(IV)-oxid, Titanweiß, E 171 | ||||
| Summenformel | TiO2 | ||||
| CAS-Nummer | 13463-67-7 | ||||
| Kurzbeschreibung | weißes, kristallines Pulver | ||||
| Eigenschaften | |||||
| Molmasse | 79,90 g·mol−1 | ||||
| Aggregatzustand | fest | ||||
| Dichte | siehe Text, im Handel mit 3,9 g/cm3 | ||||
| Schmelzpunkt | 1855 °C (Rutil) | ||||
| Siedepunkt | 2500 °C (Rutil) | ||||
| Dampfdruck | ?
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| Löslichkeit | schlecht in Flusssäure, konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure, unlöslich in Wasser, Salzsäure, verdünnter Salpeter- und Schwefelsäure | ||||
| ΔfH0g | −249 kJ/mol | ||||
| ΔfH0l | −879 kJ/mol | ||||
| ΔfH0s | −944 kJ/mol | ||||
| S0g, 1 bar | ?
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| S0l, 1 bar | ?
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| S0s | 51 J/(mol·K) | ||||
| Sicherheitshinweise | |||||
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| R- und S-Sätze | R: Vorlage:R-Sätze | ||||
| MAK | keine MAK | ||||
| LD50 (Ratte, oral) | >10000 mg/kg | ||||
| Lagerklasse (VCI) | 10–13 | ||||
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Titandioxid (Titan(IV)-oxid, Summenformel TiO2) ist eines der Oxide des Titans.
Inhaltsverzeichnis |
Vorkommen
Es kommt in der Natur in drei Modifikationen vor.
- Rutil ist ein tetragonales Mineral von meist prismatischem Habitus. Der Name Rutil stammt vom lateinischen rutilus – rötlich. Rutil hat eine Dichte von 4,26 g/cm3. Es wird besonders gerne als Weißpigment eingesetzt.
- Anatas bildet tetragonale holoedrische Kristalle (holoedrisch bedeutet die höchstsymmetrische Gruppe innerhalb eines Kristallsystems, im tetragonalen damit 4/m 2/m 2/m). Anatas wandelt sich allmählich (ab einer Temperatur von über 700 °C schneller) irreversibel in Rutil um. Die Dichte von Anatas beträgt 3,88 g/cm3. Anatas dient ebenfalls als Weißpigment.
- Brookit bildet orthorhombische Minerale und dient nicht als Weißpigment. Auch Brookit geht unterhalb des Schmelzpunktes in Rutil über.
Da die natürlichen Vorkommen störende Färbungen aufweisen, die z. B. durch Eisen im Ilmenit (FeTiO3) hervorgerufen werden, werden diese im Sulfatverfahren oder Chloridverfahren (bevorzugt) raffiniert.
Eigenschaften
Der Schmelzpunkt von Titandioxid liegt bei 1855 °C. Es ist thermisch stabil, beständig, hat eine hohe Brechzahl (2,8) und daher ein großes Färbe- und Deckvermögen. Titandioxid ist chemisch sehr inert. Es ist lichtbeständig, preiswert, völlig ungiftig und daher das bedeutendste Weißpigment.
Nachweis
In der Kälte frisch gefälltes Titandioxid ist amphoter und in verdünnten Mineralsäuren löslich. Ein Aufschluss erfolgt mit Kaliumhydrogensulfat im Porzellantiegel. Anschließend wird in kaltem Wasser mit etwas Schwefelsäure gelöst. Mit einigen Tropfen Wasserstoffperoxid bildet sich das gelbe (basisch) bis gelborange (sauer, Foto) [Ti(O2)*aq]2+-Kation.
Mit Salzsäure und Zink(granalie) bildet sich nascierender Wasserstoff, der Ti(IV) zu rotviolettem [Ti(H2O)6]3+ reduziert.
Verwendung
Titandioxid findet als weißes Farbmittel Verwendung. Es wurde 1908 in Norwegen und den USA entdeckt und dort ab 1909 unter der Bezeichnung Kronos-Titanweiß hergestellt. In Deutschland begann die Produktion im Jahr 1924 unter dem Namen Degea-Titanweiß. Bis 1938 wurde das Titanweiß nur in der Anatasform hergestellt, dann aber vornehmlich in der Rutilform, die sich als stabiler gegenüber Ölbindemitteln und organischen Farbstoffen erwies. Es wurde daher auch als Rutilweiß bezeichnet.
Titanweiß hat die höchste Deckkraft aller Weißpigmente und ein hervorragendes Aufhellungsvermögen. Es ist chemisch stabil, ungiftig und unter der Kennzeichnung E 171 als Lebensmittelzusatzstoff beispielsweise in Zahnpasta und Hustenbonbons anzutreffen. Auch in der Ölmalerei findet es teilweise Verwendung. Bild:Pigment-perłowy-wielobarwny.svg Im technischen Bereich findet es Verwendung in Farben und Lacken (z. B. für Wandfarbe und Textilien), in Papier sowie als UV-Blocker in Sonnencremes und Aufheller in Arzneimitteln (Tabletten). Der photokatalytische Effekt von TiO2 wird in Verbindung mit der UV-Aktivität für „selbstreinigende“ Oberflächen genutzt (photokatalytische Selbstreinigung). Wiederum auf den Halbleitereigenschaften des Titandioxids basiert die Farbstoffsolarzelle (Grätzel-Zelle).
Titandioxid in der Anatas-Modifikation ist Hauptbestandteil der Katalysatoren, die für die industrielle Entstickung von Rauchgasen nach dem SCR-Verfahren eingesetzt werden.
Bei der Herstellung von Titanoxid nach dem Sulfatverfahren entsteht Dünnsäure (verdünnte Schwefelsäure), die über Aufkonzentration für die Herstellung von Titanoxid wiederverwendet wird. Im Ausland wird diese Dünnsäure bis heute zum Teil in Flüsse und Meere geleitet.
Wird seit neuestem auch im Bereich Fliesenveredelung verwendet, was dazu führt, dass die Oberflächen der behandelten Fliesen schmutzabweisend werden.
Weblinks
- Photokatalytische Selbstreinigung am Beispiel der Abwasseraufbereitung Dissertation: Physikalisch-chemische Untersuchungen zur Mineralisierung pharmazeutischer Wirkstoffe an Titandioxid
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