titanoksider

Titanoksider, uspesifikk betegnelse på forbindelser mellom titan og oksygen.

Faktaboks

uttale:
titˈanoksˈider

Titan(iv)oksid

Titan(IV)oksid

Titan(IV)oksid, TiO2 (titandioksid), er den viktigste titanforbindelse, særlig på grunn av utstrakt anvendelse som fargepigment i maling. Det er et fast stoff med kraftig hvit farge, høyt smeltepunkt (1855 °C), høy lysbrytningsevne og dispersjon. Titan(IV)oksid har en uovertruffen dekkraft som hvitt pigment, titanhvitt, stor lysbestandighet og kjemisk reaksjonsevne. Ved oppvarming blir det gult. I glødet tilstand løser oksidet seg verken i vann, fortynnede syrer eller alkalier. I varm konsentrert svovelsyre og flussyre løser det seg bare langsomt. Støkiometrisk titan(IV)oksid er en isolator (resistivitet ca. 1011 Ωm), med små avvik i støkiometri, f.eks. TiO1,997, en halvleder.

Titan(IV)oksid eksisterer i tre polymorfe modifikasjoner, kjent under mineralbetegnelsene rutil, anatas og brookitt. De to første blir brukt som pigmenter. Alle tre er bygd opp av TiO6-oktaedre; de atskiller seg ved den måten oktaedrene er bundet sammen. Ved oppvarming til over 800 °C omdannes anatas og brookitt til rutil, som er den stabile modifikasjonen. Rutil har den høyeste lysbrytningsindeks av de tre, 2,6–2,9, men alle er høyere enn for diamant (2,41). Noen skadelige virkninger av titan(IV)oksid er ikke blitt påvist. Grenseverdien for TiO2-støv (finfordelt) i arbeidsmiljøet er satt til 5 mg/m3 luft.

Fremstilling

Storindustriell fremstilling av titan(IV)oksid foregår ved sulfatprosessen og kloridprosessen. Ved sulfatprosessen blir ilmenittkonsentrat, FeTiO3, behandlet med konsentrert svovelsyre ved 150–200 °C. Dette gir en løsning av titan(IV)- og jern(II)sulfat: FeTiO3 + 2H2SO4 = TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O. Eventuelt dannet treverdig jern reduseres til toverdig ved tilsetning av jernskrap. Ved avkjøling felles jern(II)sulfatet, FeSO4·7H2O, ut. Det fjernes ved filtrering og anvendes til dels som vannrensningsmiddel. Ved koking av titanoksidsulfatet i vann dannes fast titan(IV)oksidhydrat, som filtreres fra og glødes i roterende ovn ved ca. 1000 °C til vannfritt titan(IV)oksid: TiOSO4 + nH2O = TiO2·aq + H2SO4. Hydrolysen fører normalt til felling av anatas, men ved tilsetning av krystallisasjonskim av rutil kan den utføres slik at rutil dannes direkte.

Kloridprosessen tar utgangspunkt i titan(IV)klorid fremstilt ved klorering av rutilkonsentrater. Kloridet forbrennes i dampform med luft eller oksygen ved 650–750 °C: TiCl4 + O2 = TiO2 + 2Cl2. Ved denne metoden får man rutilmodifikasjonen direkte. Sulfatmetoden er mest bruk i Europa, kloridmetoden i USA.

Sulfatmetoden er av norsk opprinnelse, utarbeidet av professor F. Farup (1875–1934) og direktør G. A. Jebsen (1884–1951). Verdens første fabrikk for fremstilling av titan(IV)oksid for bruk som pigment etter deres metode kom i gang i 1918 ved Titan Co. A.S. (nå Kronos Titan A/S) i Fredrikstad, fra 1986 ved Ilmenittsmelteverket A/S i Tyssedal.

Bruk

Foruten som pigment i maling, lakk og ferniss blir titan(IV)oksid brukt i samme øyemed som tilsetning til papir, tapet, plast, gummi, linoleum, keramikk, emalje m.m. På grunn av sine gode dielektriske egenskaper blir oksidet brukt i elektroindustrien, f.eks. i kondensatorer, videre i hylstere for sveiseelektroder, i farmasøytiske og kosmetiske preparater (solbeskyttelsesmidler, leppestifter, pudder, såper, tannkrem osv.). Også syntetiske smykkestener lar seg fremstille av rutil. Forbruket av titan(IV)oksid fordeler seg med 50–60 % til maling, lakk og ferniss, 10–20 % til papir, det samme for plast, gummi og linoleum og resten for andre formål.

Andre titanoksider

Titan(III)oksid

Titan(III)oksid,l Ti2O3 (titansesquioksid), og titan(II)oksid, TiO (titanmonoksid), er henholdsvis mørk fiolett og bronsefarget, og begge er faste stoffer. Ti2O3 fås f.eks. ved å varme en støkiometrisk blanding av titan(IV)oksid og titan opp til 1600 °C: 3TiO2 + Ti = 2Ti2O3. Titanmonoksid har et homogenitetsområde som strekker seg fra TiO0,64 til TiO1,25. En rekke andre oksider er beskrevet, bl.a. Ti3O5 (blåsvart), Ti3O, Ti2O og 7 faser i den homologe serie TinO2n−1 mellom TiO1,752 og TiO1,902, dvs. med n = 4 – 10. Se også titandobbeltoksider.

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg