Titanyum dioksit, kimyasal formülü TiO2 olan inorganik bir bileşiktir. Pigment olarak kullanıldığında titanyum beyazı, Pigment Beyaz 6 (PW6) veya CI 77891 olarak adlandırılır. Su içinde çözünmeyen beyaz bir katıdır, ancak mineral formları siyah görünebilir. Pigment olarak çok geniş bir uygulama alanı vardır, bunlar arasında boya, güneş kremi ve gıda boyası sayılabilir.
Gıda boyası olarak kullanıldığında E numarası E171’dir. 2014 yılında dünya üretimi 9 milyon tonu aştı. Titanyum dioksitin pigmentlerin üçte ikisinden fazlasında kullanıldığı ve okside dayalı pigmentlerin 13.2 milyar dolar değerinde olduğu tahmin edilmektedir.
Titanyum dioksitin üç ana oksit formunda da titanyum sekizgen geometri gösterir ve altı oksit anyonuna bağlanır. Oksitler sırasıyla üç Ti merkezine bağlanır. Rutin ve anatazın genel kristal yapıları dörtgen simetridedir, brookit ise dikdörtgenseldir.
Oksijen alt yapıları hepsi yakın paketlemenin küçük bozulmalarıdır: rutinde oksit anyonları bozulmuş altıgen yakın paketlemede düzenlenmiştir, anatazda yaklaşık kübik yakın paketlemeye ve brookitte “çift altıgen yakın paketlemeye” yakındır. Rutin yapısı diğer metal dioksitler ve difluoritler için yaygındır, örneğin RuO2 ve ZnF2. Eritilmiş titanyum dioksitin yerel yapısında her Ti ortalama olarak yaklaşık 5 oksijen atomuna koordine edilmiştir.
Titanyum dioksit nedir, özellikleri ve kullanım alanları hakkında daha fazla bilgi öğrenmek için okumaya devam edin.
Titanyum Dioksit Nedir?
Titanyum dioksit, titanyumun doğada en yaygın bulunan bileşiğidir. Titanyumun kendisi de Dünya kabuğunda en çok bulunan dokuzuncu elementtir. Titanyum dioksit doğada rutin, anataz ve brookit gibi çeşitli kristal formlarda bulunur. Bu doğal oksit formları madencilik yoluyla elde edilir ve ticari titanyumun kaynağı olarak kullanılır.
Titanyum dioksitin kimyasal formülü TiO2’dir. Bu formülde her bir titanyum atomu iki oksijen atomuna bağlanmıştır. Bu bağlar iyonik veya kovalent karakterli olabilir. Titanyum dioksitin molekül ağırlığı 79.866 g/mol’dür. Titanyum dioksit kokusuz ve emici bir maddedir. Toz halindeki en önemli işlevi, beyazlık ve opaklık veren yaygın kullanılan bir pigment olmasıdır.
Titanyum dioksitin yapısı, kristal formuna bağlı olarak değişir. Rutin, anataz ve brookit, titanyum dioksitin en önemli üç kristal formudur. Bunların dışında ilmenit, leucoxene, perovskite, sphene ve titanite gibi daha az yaygın formları da vardır. Bu formlar arasında rutin en kararlı olanıdır ve yüksek sıcaklıklarda diğer formlar rutine dönüşür. Anataz ise daha düşük sıcaklıklarda oluşur ve rutine göre daha az yoğundur. Brookit ise en nadir bulunan formdur ve yüksek basınç altında oluşur.
Titanyum dioksitin kristal formları arasında fiziksel ve kimyasal özellikler açısından farklılıklar vardır. Bu farklılıklar, titanyum dioksitin farklı uygulamalar için uygunluğunu belirler. Örneğin, rutin formu daha yüksek kırılma indisi, daha yüksek termal kararlılık, daha yüksek elektriksel iletkenlik ve daha yüksek fotokatalitik aktiviteye sahiptir. Anataz formu ise daha yüksek dielektrik sabiti, daha yüksek kimyasal kararlılık, daha yüksek optik bant aralığı ve daha yüksek spesifik yüzey alanına sahiptir. Brookit formu ise daha düşük kırılma indisi, daha düşük termal kararlılık, daha düşük elektriksel iletkenlik ve daha düşük fotokatalitik aktiviteye sahiptir.
Titanyum dioksitin tanımını verdiğimize göre, şimdi de özelliklerine bakalım.
Titanyum Dioksit Özellikleri
Titanyum dioksitin özellikleri, kristal formuna, saflık derecesine, parçacık boyutuna ve şekline bağlı olarak değişebilir. Ancak genel olarak titanyum dioksitin bazı ortak özellikleri şunlardır:
- Beyaz renkli ve opak bir pigmenttir. Bu özelliği sayesinde boya, plastik, kağıt, mürekkep, kozmetik ve gıda gibi sektörlerde renk verici veya beyazlatıcı olarak kullanılır.
- Su içinde çözünmez. Bu özelliği sayesinde suya dayanıklı boya veya güneş kremi gibi ürünlerde kullanılır.
- Yüksek kırılma indisi vardır. Bu özelliği sayesinde cam, seramik, optik cihaz veya mücevher gibi ürünlerde kullanılır.
- Yüksek termal kararlılığı vardır. Bu özelliği sayesinde yüksek sıcaklıklara maruz kalan malzemelerde kullanılır.
- Yüksek fotokatalitik aktivitesi vardır. Bu özelliği sayesinde ultraviyole ışığa maruz kaldığında organik maddeleri parçalar veya oksijen radikalleri üretir. Bu sayede kendini temizleyen veya dezenfekte eden kaplamalar veya hava ve su arıtma sistemleri gibi uygulamalarda kullanılır.
- Yüksek dielektrik sabiti vardır. Bu özelliği sayesinde elektronik devrelerde veya kapasitörlerde kullanılır.
- Yüksek korozyon direnci vardır. Bu özelliği sayesinde asitlere veya bazlara dayanıklı malzemelerde kullanılır.
Titanyum Dioksit Kullanım Alanları
Titanyum dioksitin çok yönlü bir malzeme olduğunu söyleyebiliriz. Çeşitli sektörlerde ve ürünlerde farklı amaçlarla kullanılmaktadır. Titanyum dioksitin en yaygın kullanım alanları şunlardır:
Boya ve kaplama
Titanyum dioksit, boya ve kaplama sektöründe en çok kullanılan pigmenttir. Beyazlık, opaklık, parlaklık, renk tutma ve kapsama gücü gibi özellikleri sayesinde boya ve kaplamalara istenilen görünümü verir. Ayrıca boya ve kaplamaların ışık, ısı, nem ve kimyasallara karşı dayanıklılığını artırır. Titanyum dioksit içeren boyalar ve kaplamalar evlerde, ofislerde, araçlarda, köprülerde, gemilerde ve daha birçok yerde kullanılır.
Plastik
Titanyum dioksit, plastik sektöründe de önemli bir pigmenttir. Plastiklere beyazlık, opaklık, parlaklık ve renk verir. Ayrıca plastiklerin ışık, ısı, aşınma ve kimyasallara karşı dayanıklılığını artırır. Titanyum dioksit içeren plastikler ambalajlarda, oyuncaklarda, mobilyalarda, elektronik eşyalarda ve daha birçok üründe kullanılır.
Kağıt
Titanyum dioksit, kağıt sektöründe de pigment olarak kullanılır. Kağıtlara beyazlık, opaklık, parlaklık ve renk verir. Ayrıca kağıtların ışık ve nemden etkilenmesini azaltır. Titanyum dioksit içeren kağıtlar yazıcı kağıdı, dergi kağıdı, duvar kağıdı ve daha birçok üründe kullanılır.
Kozmetik
Titanyum dioksit, kozmetik sektöründe de pigment olarak kullanılır. Kozmetik ürünlere beyazlık, opaklık ve renk verir. Ayrıca titanyum dioksit güneş ışığının zararlı ultraviyole (UV) ışınlarını yansıtarak cilt koruyucu bir etki gösterir. Bu nedenle güneş kremleri başta olmak üzere fondötenler, pudralar, rujlar ve daha birçok kozmetik üründe titanyum dioksit bulunur.
Gıda
Titanyum dioksit, gıda sektöründe de pigment olarak kullanılır. Gıda ürünlerine beyazlık veya renk verir. Ayrıca gıda ürünlerinin görünümünü iyileştirir ve raf ömrünü uzatır. Titanyum dioksit içeren gıda ürünleri arasında şekerlemeler, sakızlar, dondurmalar, peynirler ve daha birçok ürün sayılabilir.
Cam ve seramiklerin kırılma indisi ve termal kararlılığını artırır. Titanyum dioksit içeren cam ve seramikler cam eşyalar, porselenler, optik cihazlar veya mücevherler gibi ürünlerde kullanılır.
Elektronik
Titanyum dioksit, elektronik sektöründe de malzeme olarak kullanılır. Dielektrik sabiti ve elektriksel iletkenliği sayesinde elektronik devrelerde veya kapasitörlerde kullanılır. Ayrıca fotokatalitik aktivitesi sayesinde güneş pillerinde veya sensörlerde kullanılır.
Enerji
Titanyum dioksit, enerji sektöründe de malzeme olarak kullanılır. Fotokatalitik aktivitesi sayesinde güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren güneş pillerinde kullanılır. Ayrıca hidrojen üretiminde veya yakıt pillerinde kullanılır.
Çevre
Titanyum dioksit, çevre sektöründe de malzeme olarak kullanılır. Fotokatalitik aktivitesi sayesinde hava ve su kirliliğini azaltmak için kullanılır. Örneğin, titanyum dioksit içeren kaplamalar organik kirleticileri parçalayarak kendini temizleyen veya dezenfekte eden özellik gösterir. Ayrıca titanyum dioksit içeren filtreler hava ve suyu arıtmak için kullanılır.
Biyomedikal
Titanyum dioksit, biyomedikal sektöründe de malzeme olarak kullanılır. Biyouyumluluk, antibakteriyel ve anti-inflamatuar özellikleri sayesinde tıbbi cihazlarda veya ilaç taşıyıcılarda kullanılır. Örneğin, titanyum dioksit içeren implantlar kemik dokusu ile uyumlu olur. Ayrıca titanyum dioksit içeren nanopartiküller kanser tedavisinde veya görüntüleme tekniklerinde kullanılır.
Titanyum dioksit, çok yönlü bir malzemedir. Beyazlık, opaklık, parlaklık, renk verme, UV koruma, fotokataliz, dielektriklik ve biyouyumluluk gibi özellikleri sayesinde çok geniş bir uygulama alanına sahiptir. Boya ve kaplama, plastik, kağıt, kozmetik, gıda, cam ve seramik, elektronik, enerji, çevre ve biyomedikal gibi sektörlerde farklı amaçlarla kullanılmaktadır.
Titanyum dioksitin birçok faydası olduğu gibi bazı riskleri de vardır. Toz halinde solunması solunum problemlerine neden olabilir. Titanyum dioksit Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı tarafından Grup 2B kanserojen olarak sınıflandırılmıştır. Bu da insanlar için “olası kanserojen” anlamına gelir. Bu nedenle titanyum dioksitin güvenli bir şekilde kullanılması için gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir.
Bu makalede, titanyum dioksit nedir, özellikleri ve kullanım alanları hakkında bilgi verdik. Umarız bu makale sizin için faydalı olmuştur.
Kaynakça
- Wikipedia. (2021, November 29). Titanium dioxide.
- Patra, D. (2021). Titanium dioxide. In Encyclopædia Britannica.
- Chemical Safety Facts. (n.d.). Titanium dioxide.
- American Cancer Society. (2019, September 11). Known and probable human carcinogens.
