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Biossido di titanio

  |   Chimica, Chimica Generale

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.