Óxido de titanio(IV)
El óxido de titanio(IV) o dióxido de titanio es un compuesto químico cuya fórmula es TiO2. El titanio es el noveno elemento más común en la Tierra y en condiciones normales es muy común que reaccione con oxígeno para formar óxidos de titanio, estos se encuentran en minerales y polvos. Es barato, abundante por lo que es usado en prácticamente todas las industrias.
| Óxido de titanio | ||
|---|---|---|
| Dióxido de titanio. | ||
| Estructura tridimensional. | ||
| Nombre IUPAC | ||
| Óxido de titanio(IV) | ||
| General | ||
| Fórmula molecular | TiO2 | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 13463-67-7, 1309-63-3[1] | |
| Número RTECS | XR2775000 | |
| ChEBI | 32234 | |
| ChEMBL | CHEMBL1201136 | |
| ChemSpider | 24256 | |
| DrugBank | 09536 | |
| PubChem | 26042 | |
| UNII | 15FIX9V2JP | |
| KEGG | D01931 C13409, D01931 | |
| InChI=InChI=1S/2O.Ti Key: GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N | ||
| Propiedades físicas | ||
| Apariencia | Sólido blanco | |
| Densidad | 4200 kg/m³; 4,2 g/cm³ | |
| Punto de fusión | 2103 K (1830 °C) | |
| Punto de ebullición | 2773 K (2500 °C) | |
| Estructura cristalina | Rutilo | |
| Propiedades químicas | ||
| Solubilidad en agua | Insoluble | |
| Riesgos | ||
| Ingestión | Bajo riesgo si la ingestión es accidental. | |
| Inhalación | Irritante, peligroso a largo plazo. | |
| Piel | Bajo riesgo. Cuestionado. | |
| Ojos | Bajo riesgo. Cuestionado. | |
| Más información | Hazardous Chemical Database (En inglés) | |
| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 ℃ y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
En la naturaleza existe en varias formas: brookita (estructura ortorrómbica), anatasa (estructura tetragonal) y rutilo (estructura tetragonal). Tanto el rutilo como la anatasa son producidos a gran escala de forma industrial y se los usa principalmente como catalizadores o pigmentos para superficies.El dióxido de titanio es el pigmento inorgánico más importante a nivel mundial, por su estabilidad y reflejo de la radiación.
Química
El dióxido de titanio es anfótero,[2] químicamente muy estable, no es atacado por compuestos orgánicos o inorgánicos (no es atacado por ácidos o álcalis) y se disuelve en ácido sulfúrico concentrado y ácido fluorhídrico.[3] Además se descubrió que es un excelente fotocatalizador, lo que quiere decir que acelera las reacciones provocadas por la luz.
Propiedades físicas
Refleja la mayoría de la radiación electromagnética visible, por lo que es un muy buen pigmento blanco. Además absorbe la luz ultravioleta y es capaz de mantener su color a pesar de estar en exposición a la radiación solar.
Aplicaciones
Tiene una amplia gama de aplicaciones en la industria química en general.[4] Los pigmentos de dióxido de titanio se utilizan principalmente en la producción de pinturas y plásticos, así como en papel, tintas de impresión, cosméticos, productos textiles, farmacéuticos y alimentarios. El dióxido de titanio es el pigmento más habitualmente utilizado en el mundo, que proporciona a los productos finales una brillante blancura, opacidad y protección.[5] Así mismo, es empleado en las artes gráficas donde se precisan pequeños espesores de pigmentos, como de dióxido de titanio, muy finos. También se ha usado como agente blanqueador y opacador en esmaltes de porcelana, dando un acabado final de gran brillo, dureza y resistencia al ácido.
Investigadores de la Universidad tecnológica de Nanyang en Singapur informaron en octubre de 2014 que utilizando un gel de una mezcla de dióxido de titanio e hidróxido de sodio en el ánodo de una batería esta puede recargarse hasta un 70% de su capacidad en solo 2 minutos y tener una vida útil de más de 20 años (10 000 ciclos de recarga), diez veces más que una batería de Li-ion existente (500 ciclos de recarga), dando así origen a baterías de carga ultrarrápida. Estos investigadores han hallado una manera de transformar la forma esférica del dióxido de titanio en diminutos nanotubos, que son mil veces más delgados que el diámetro de un cabello humano. Este nuevo gel se podrá integrar muy fácilmente a los actuales procesos de producción de los fabricantes de baterías con lo que su incorporación a la industria se verá muy favorecida.[6]
Plásticos: sus propiedades permiten minimizar la fragilidad, la decoloración y otros efectos adversos que genera la luz. Por lo que el dióxido permite extender la vida útil de una gran variedad de plásticos y cauchos.
Papel: se lo aplica cuando se requiere tener un papel más blanco, más opaco y brillante.
Cosméticos: permite ocultar imperfecciones de la piel y darle brillo para que luzca mejor.
Pinturas: la opacidad y su alto nivel de estabilidad permite una larga duración de la pintura o cualquier revestimiento. Reemplaza a cualquier otro pigmento blanco en el mercado por su capacidad de mantener el color.
Industria de alimentos y farmacéutica: usado ampliamente en esta industria porque al ser un material opaco que absorbe la radiación protege a productos que la luz pueda degradar como jarabes y otros medicamentos. Además alarga la vida de los alimentos porque los aísla y no permite el paso de la luz.
A nanoescala
Catalizadores: En la industria se usa como material de apoyo para catalizadores, sus aplicaciones en vehículos incluyen eliminación de gases de escape que son dañinos.
Protectores Solares: el pigmento de dióxido de titanio tiende a reflejar la luz, sin embargo el TiO2 ultra fino tiene la capacidad de volverse transparente a la luz visible pero absorbe la luz ultravioleta, protegiendo así a la piel de los rayos UV que generan problemas a la piel.[7]
Otras aplicaciones:Industria cerámica, la manufactura de cemento blanco, el coloreado de hule y agente para el tratamiento de agua.
Producción
La producción de TiO2 llega a alcanzar ventas de 4 millones de toneladas anuales, es el pigmento blanco más producido en el mundo, y su consumo sigue un aumento de alrededor de 2% anual (2004). Los grandes consumidores de este compuesto son las industrias de pinturas y plásticos. La elaboración del dióxido de titanio genera 3.8 toneladas de productos derivados por cada tonelada de TiO2 producida. Generalmente estos productos son vendidos o reciclados, convertidos en productos que servirán como materia prima para otras industrias: elaboración de cementos, agricultura o tratamiento de terrenos.
Seguridad
Como este compuesto es usado en la industria alimenticia y farmacéutica la FDA debe examinar si es un compuesto seguro, que no afecte la salud pública. La FDA evaluó la seguridad del TiO2 y publicó una guía en la que establece que se puede utilizar con seguridad y lo clasificó como compatible con las mucosas y la piel. Sin embargo, la IARC (Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer) lo clasificó como un compuesto “posiblemente cancerígeno para los seres humanos”. Su investigación se basó en estudios realizados en ratas, el estudio reveló que las ratas al inhalar el compuesto aumentaron la probabilidad de generar tumores pulmonares. Además, se realizaron estudios en trabajadores de la industria del TiO2, pero no se encontró una relación clara entre la exposición y el aumento de células cancerígenas, pero se estableció un límite de exposición permisible para proteger la salud de estos trabajadores.
Referencias
- 1309-63-3 Número CAS
- «Óxido de titanio(IV)». Consultado el 26 de mayo de 2017.
- «Propiedades del óxido de titanio(IV) El tamiz Pedro Gómez Esteban». Consultado el 26 de mayo de 2017.
- Aplicaciones del dióxido de titanio
- Martínez Hernández, Juan (2010). La Urraca y el Pez. Reflexiones sobre Salud y Sociedad (Primera edición). Sevilla: Editorial Círculo Rojo. ISBN 978-84-15143-19-2.
- «NTU develops ultra-fast charging batteries that last 20 years» (en inglés). 13 de octubre de 2014. Consultado el 16 de octubre de 2014.
- «Sunscreens: Safe and Effective?». Consultado el 26 de mayo de 2017.
Enlaces externos
- Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo de España: Ficha internacional de seguridad química del óxido de titanio(IV).
- http://news.bbc.co.uk/1/hi/health/2162248.stm
- ¿Para qué se usa el dióxido de titanio?. Quiminet
- ¿Qué tiene que ver conmigo el TiO2?. El Tamiz