Biossido di titanio

Il biossido di titanio si trova in tre forme cristalline diverse: il rutilo, l’anatasio e la brookite e viene usato quale pigmento bianco. Ha notevoli proprietà ottiche con un indice di rifrazione molto elevato vicino a quello del diamante. E’ un composto molto stabile e può essere riscaldato fino a 1700°C prima che avvenga la fusione.

Esso può essere ottenuto tramite due processi: il processo al solfato e il processo al cloruro che utilizzano i due principali minerali, ilmenite e rutilo rispettivamente particolarmente abbondanti in Australia e Sud Africa.

Il processo al solfato prevede tre fasi:

1)      Dissoluzione del minerale

2)      Formazione del biossido di titanio idrato

3)      Formazione del biossido di titanio anidro

Il minerale usato in tale processo è l’ilmenite FeTiO3: dopo essere stato macinato finemente viene trattato con acido solforico con formazione di una miscela di solfati, il solfato di titanile e il solfato di ferro (II) e solfato di ferro (III):

FeTiO3(s)  + 2 H2SO4(aq) → TiOSO4(aq) + FeSO4(aq) + 2 H2O(l)

Prima dell’estrazione del biossido di titanio lo ione ferrico viene convertito a ione ferroso usando limatura di ferro:

2 Fe3+(aq) + Fe(s) → 3 Fe2+(aq)

Eventuali solidi presenti vengono eliminati per filtrazione dopo la sedimentazione. La soluzione, viene  raffreddata e precipitano i cristalli di solfato di Ferro (II) che, a loro volta, vengono allontanati per filtrazione.

La soluzione rimanente contiene solfato di titanile quindi lo stadio successivo prevede la formazione di biossido di titanio idrato secondo la reazione:

TiOSO4(aq) + H2O(l) → TiO2(s) + H2SO4(aq)

Il biossido di titanio idrato viene portato alla temperatura di circa 800°C alla quale perde la sua acqua di idratazione.

Il processo al cloruro prevede la conversione di rutile a cloruro di titanio (IV) e la successiva ossidazione di quest’ultimo.

Il rutile viene scaldato a 900 °C in presenza di cloro e carbon coke con formazione di cloruro di titanio (IV) che è un composto volatile. Quest’ultimo viene riscaldato in presenza di ossigeno a 1200 °C:

TiCl4(g) + O2(g) → TiO2(s) + 2 Cl2(g)

Oltre che come pigmento il biossido di titanio viene usato quale catalizzatore, come protettore della pelle dai raggi U.V. in alcune creme cosmetiche. In forma di nanoparticelle viene usato in filtri solari, coloranti alimentari, superfici autopulenti e coloranti.

 

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Author: Chimicamo

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