Biossido di titanio: proprietà, metodi di ottenimento

Il biossido di titanio si trova in tre forme cristalline diverse: il rutilo, l’anatasio e la brookite ed è 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.

Ottenimento

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.

Processo al solfato

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 sono eliminati per filtrazione dopo la sedimentazione. La soluzione, è  raffreddata e precipitano i cristalli di solfato di Ferro (II) che, a loro volta, sono 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 è portato alla temperatura di circa 800°C alla quale perde la sua acqua di idratazione.

Processo al cloruro

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

Il rutile è 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 è 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 è usato quale catalizzatore, come protettore della pelle dai raggi U.V. in alcune creme cosmetiche. In forma di nanoparticelle è usato in filtri solari, coloranti alimentari, superfici autopulenti e coloranti.

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...