feanoturi (feanoturi) wrote,
feanoturi
feanoturi

Category:

Разносторонний диоксид титана

Надвигается нобелевская неделя, букмекеры уже начинают делать ставки на лауреатов этого года, и в плане прогнозов на нобелевскую премию 2012 по химии говорится о цикле работ, посвященных диоксиду титана. Один из моих друзей по ленте, уважаемый человек, честно признался в одном посте, что название «диоксид титана» воспринимается им как название отравляющего вещества, так вот отчасти, чтобы его успокоить, отчасти, потому что это вещество во многом замечательно, сегодня речь пойдет за диоксид титана.

Во-первых, диоксид титана, он же оксид титана(IV), TiO2 является одним из большой когорты химических веществ – «ложных друзей переводчика». По-английски часто название этого вещества пишется как titania, что позволяет переводчикам-надмозгам переводить его как «титан», хотя сам металлический титан - titanium. Кстати аналогичные трудности перевода бывают в паре и тройке silica – silicon; alum-alumina-aluminum. В первой паре речь идет соответственно об оксиде кремния (или просто кремнеземе) и кремнии (а не силиконе), а во втором случае – соответственно о квасцах, оксиде алюминия и алюминии.

Диоксид титана не является страшным ядовитым веществом, он даже не является нестрашным ядовитым веществом – мы можем встретить это замечательное вещество в повседневной жизни в самых различных областях. Ежегодное мировое производство оксида титана составляет около 4 миллионов тонн, и его внешний вид, физические и химические свойства наряду с безопасностью в отношении токсичности приводит к тому, что диоксид титана можно найти в лакокрасочных материалах и солнечных батареях, кондитерских изделиях и зубной пасте, а также лекарственных препаратах.

Кристаллические игры рутила в кристалле кварца

анатаз

В природе диоксид титана встречается в виде двух полиморфных кристаллических модификаций (двух неорганических веществ с одинаковым составом, но с разным строением кристаллической решетки) – рутила и анатаза, применяют диоксид титана также в виде двух этих модификаций (в ряде случаев получая искусственно). Рутил является несколько более распространенным в плане практического применения из-за более высокой устойчивости и большей белизны, ниша для более мягкого анатаза – применение в продуктах питания и лекарственных препаратах.



Обе формы диоксида титана известны, в первую очередь благодаря своей белизне, из-за которой самой распространенной, но не единственной областью применения диоксида титана является лакокрасочная промышленность, в которой диоксид титана является самым известным и распространенным белым пигментом. Диоксид титана отличается высоким показателем преломления (из твердых веществ свет преломляет лучше только алмаз), что позволяет ему рассеивать свет и давать хорошую белую окраску, химическая же устойчивость этого материала приводит к тому, что покрашенные им поверхности длительное время сохраняют белизну.

Помимо лаков и красок диоксид титана является отбеливающим агентом в пищевой промышленности, где он известен под кодовым шифром E171. Эту добавку можно найти в мороженом, соусов для заправки салатов и кулинарных изделиях. Диоксид титана также можно встретить в зубных пастах (все таки приятно наносить на зубную щетку белую пасту, а не серую), диоксид титана есть и в столь любимых школьниками и студентами корректорах текста (белой пасте, которой замарывают неправильные тексты). Есть варианты рецептур для дорожной разметки, в которой мел заменен диоксидом титана, разметка теннисных кортов и других спортивных площадок также зачастую не обходится без этого замечательного вещества.

Может показаться забавным, но самый известный после мела белый пигмент применяется в косметике для изготовления солнцезащитных кремов. Хотя диоксид титана и прозрачен для волн, относящихся к видимой области спектра, он может блокировать вредоносное ультрафиолетовое излучение, отражая, рассеивая и поглощая ультрафиолет.

Способность диоксида титана взаимодействовать с ультрафиолетом обеспечивает еще одно важное свойство нашего замечательного вещества, именно то, которое и может привести ученых, работающих с ним в определенной области, к получению Нобелевской премии (ну, поживем – увидим). Поглощая ультрафиолет, диоксид титана конвертирует ее таким образом, что образуются свободные радикалы. В составе солнцезащитных кремов эти радикалы «перехватываются» наполнителями косметического средства, и коже не наносит вред ни ультрафиолет, ни радикалы. Вместе с тем, в ряде практических областей энергию этих радикалов и их реакционную способность можно направить в нужное русло. Именно благодаря этому японский химик Акира Фудзисима и может стать лауреатом в области химии. Ученый пришел к выводу, что диоксид можно использовать как фотокатализатор при получении водорода из воды с помощью ее разложения лучами солнечного света.

И, если хотя получение водорода из воды на титаноксидных катализаторов это еще перспективы, пусть может быть и не очень далекие, фотокатализ диоксидом титана применяется уже здесь и сейчас, правда не в энергетике. Покрытие из диоксида титана используется в так называемых «самоочищающихся поверхностях» - радикалы, которые генерируются диоксидом титана могут разрушать органические загрязнения, попавшие на такую поверхность, а продукты их распада могут быть просто легко смыты без применения чистящих и моющих средств обычной водой, скажем, дождевой, если такая самоочищающаяся поверхность нанесена а фасад здания. На загнивающем Западе уже вовсю применяются самоочищающиеся стекла для окон и самоочищающиеся кухонные поверхности – мечта любой хозяйки и хозяина. Активно разрабатываются и самоочищающиеся ткани – в 2011 группа исследователей из Поднебесной представила хлопчатобумажную ткань, содержащую диоксид титана. На испытаниях ткань старательно мазали шоколадом и фруктовыми соками, после чего подержали на солнечном свету пару часов, промыли водой, и ткань вернулась к исходной белизне. Это уже, как вы понимаете мечта всех мам и пап, а также тех, кто имеет привычку кормить едой свою одежду а также кошмар для производителей стиральных машин и стиральных порошков.

Диоксид титана может разрушать не только загрязнения на ткани – он способен бороться с микробами. В 2008 году исследователи из Университета Манчестера разработали краску, содержащую диоксид титана. Эта краска при облучении ультрафиолетом может убивать ряд бактерий, представляющих собой больничные инфекции и, что особенно радостно – резистетнтые к антибиотикам штаммы кишечной палочки и золотистого стафилококка.

Диоксид титана это не только чистые дома, чистые зубы, белое мороженное и чистые палаты в больницах – он еще дает нам и чистую энергию – диоксид титана является важным компонентом солнечных батарей определенного типа (солнечных батарей, сенсибилизированных красителем). В таких солнечных батареях органические красители поглощают солнечный свет (как хлорофилл поглощает его в листьях зеленых растений), и в результате возбуждения светом электроны с этих красителей переходят в слой из диоксида титана, по которому идет к электроду, и создается электрический ток.

Итак, все эти свойства обещают диоксиду титана весьма перспективное будущее, которое станет совсем радужным, если через пару недель Фудзисима таки получит Нобелевскую премию. Правда, уже сейчас разнообразное применение диоксида титана приводит к повышению на него спроса и увеличению стоимости на 50%, а если диоксид титана станет системой для эффективного получения водорода из воды, повысятся еще больше.

This entry was originally posted at http://feanoturi.dreamwidth.org/747705.html.
Tags: жизнь замечательных веществ
Subscribe

  • Оправдание ожиданий

    Все таки приятно, когда приятные ожидания оправдваются, даже как-то лучше становится. А еще приятно оснознавать, что бывает хорошее и интересное…

  • Полюби адвоката, девчонка (с)

    Посмотрел пару серий сериала "Защитники" (" The Defenders") понравилось. Всем, кому интересны юридические драмы/комедии -…

  • Тырса, канд. мед. наук

    Посмотрел тут за время своего пребывания вне города Казани сериал «Доктор Тырса», и, могу сказать, что он мне очень даже понравился.…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 23 comments

  • Оправдание ожиданий

    Все таки приятно, когда приятные ожидания оправдваются, даже как-то лучше становится. А еще приятно оснознавать, что бывает хорошее и интересное…

  • Полюби адвоката, девчонка (с)

    Посмотрел пару серий сериала "Защитники" (" The Defenders") понравилось. Всем, кому интересны юридические драмы/комедии -…

  • Тырса, канд. мед. наук

    Посмотрел тут за время своего пребывания вне города Казани сериал «Доктор Тырса», и, могу сказать, что он мне очень даже понравился.…