DIOXYDE DE TITANE

Le dioxyde de titane (TiO₂) est une poudre blanche et possède le plus grand pouvoir couvrant de tous les pigments blancs.
Le dioxyde de titane est incombustible ; cependant, étant une poudre, il peut, en suspension dans l’air, provoquer une explosion de poussières en présence d’une source d’inflammation.
Le dioxyde de titane ne figure pas dans le tableau des matières dangereuses du Département des Transports des États-Unis (DOT), et ce dernier ne le considère pas comme dangereux pour le transport.

CAS : 13463-67-7
MF : O₂Ti
MW : 79,87
EINECS : 236-675-5

Synonymes : Anhydride titanenique ; dioxyde de titane ; oxyde de titane(IV) ; dioxyde de titane anatase ; dioxyde de titane rutile ; oxyde de titane(IV), 98,0-100,5 % TiO₂ ; oxyde de titane(IV), Aeroxide P25 ; poudre d’oxyde de titane(IV) anatase, 99 %

Ses principales utilisations sont comme pigment blanc dans les peintures, le papier, le caoutchouc et les plastiques ; en cosmétique ; dans les électrodes de soudage ; et pour la décontamination radioactive de la peau.
Le dioxyde de titane se présente à l’état naturel sous les formes cristallines de rutile, d’anatase et de brookite. Le rutile et l'anatase sont produits en grandes quantités et utilisés principalement comme pigments, mais aussi comme catalyseurs et dans la fabrication de céramiques.
Le dioxyde de titane (C.I. Pigment Blanc 6) est un pigment blanc de grande importance grâce à ses propriétés de diffusion, sa stabilité chimique, son inertie biologique et son absence de toxicité.
Ce pigment est fréquemment enrobé de composés organiques ou inorganiques incolores peu solubles afin d'améliorer sa résistance aux intempéries, sa tenue à la lumière et sa dispersibilité.
Le dioxyde de titane est un oxyde de titane de formule TiO₂.
Oxyde naturel issu de l'ilménite, du rutile et de l'anatase, il possède de nombreuses applications.
Le dioxyde de titane est utilisé comme colorant alimentaire.
L'anatase et le rutile sont deux polymorphes principaux du TiO₂, présentant des propriétés physico-chimiques distinctes.

L'anatase possède une activité photocatalytique supérieure à celle du rutile, mais est thermodynamiquement moins stable. Le dioxyde de titane, également appelé oxyde de titane(IV) ou titane, est un composé inorganique dérivé du titane, de formule chimique TiO₂.
Utilisé comme pigment, il est connu sous les noms de blanc de titane, blanc pigmentaire 6 (PW6) ou CI 77891.
Le dioxyde de titane est un solide blanc insoluble dans l'eau, bien que ses formes minérales puissent être noires.
En tant que pigment, le dioxyde de titane trouve de nombreuses applications, notamment dans les peintures, les crèmes solaires et les colorants alimentaires. Lorsqu'il est utilisé comme colorant alimentaire, il porte le numéro E171.
La production mondiale a dépassé 9 millions de tonnes en 2014.
On estime que le dioxyde de titane entre dans la composition des deux tiers des pigments, et le marché des pigments à base de cet oxyde représente une valeur de 13,2 milliards de dollars.

Le dioxyde de titane est une substance chimique présente sous différentes formes et à différentes échelles, du micromètre au nanomètre. Le dioxyde de titane possède des propriétés telles que la résistance chimique, la stabilité thermique et un potentiel photocatalytique, permettant la décomposition des polluants sous l'action des rayons lumineux.
Le dioxyde de titane (TiO₂) est utilisé dans divers produits de soins personnels, notamment les crèmes solaires, les poudres compactes et libres, comme filtre UV ou agent blanchissant.
Dans les lotions et crèmes (contact cutané), le dioxyde de titane ne présente pas de risque pour la santé.
Cependant, lorsqu'il est inhalé – comme cela peut être le cas sous forme de poudre –, il est considéré comme cancérogène possible par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC).
Les nanoparticules de dioxyde de titane ne semblent pas présenter de risques particuliers pour la santé.

Propriétés chimiques du dioxyde de titane
Point de fusion : 1840 °C
Point d’ébullition : 2900 °C
Densité : 4,26 g/mL à 25 °C (littérature)
Densité apparente : 850 kg/m³
Indice de réfraction : 2,61
Point d’ébullition : 2500-3000 °C
Température de stockage : Conserver entre +5 °C et +30 °C
Solubilité : Pratiquement insoluble dans l’eau. Ne se dissout pas dans les acides minéraux dilués, mais se dissout lentement dans l’acide sulfurique concentré chaud.
Pka : 3,85
Aspect : Poudre
Couleur : Blanche à légèrement jaune
Densité relative : 4,26
Odeur : À 100 % Inodore
pH : 7-8 (100 g/l, H₂O, 20 °C) (suspension)
Solubilité dans l’eau : insoluble
Structure cristalline : orthorhombique, Pcab
Merck : 14 9472
Limites d’exposition ACGIH : VME 10 mg/m³
OSHA : VME 15 mg/m³
NIOSH : IDLH 5 000 mg/m³ ; VME 2,4 mg/m³ VME : 0,3 mg/m³
Constante diélectrique : 2,9 (20 °C)
Ingrédient cosmétique : antimicrobien, opacifiant, filtre UV, colorant, absorbeur d’UV
InChI : 1S/2O.Ti
Clé InChI : GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N
Dureté Mohs : 5,5 - 6,0
Référence CAS : 13463-67-7
Référence NIST : dioxyde de titane (13463-67-7)
CIRC : 2B (Vol. 47, 93) 2010
Système d’enregistrement des substances de l’EPA : dioxyde de titane (13463-67-7)

Le dioxyde de titane naturel existe sous trois formes cristallines : l’anatase, le rutile et la brookite. Le rutile, la forme la plus courante, possède une structure octaédrique.
L’anatase et la brookite présentent des octaèdres d’atomes d’oxygène très déformés autour de chaque atome de titane.
Dans ces structures octaédriques déformées, deux atomes d’oxygène sont relativement plus proches du titane que les quatre autres.
L’anatase est plus stable que le rutile d’environ 8 à 12 kJ/mol (Cotton, F.A., Wilkinson, G., Murillo, C.A. et M. Bochmann. 1999. <i>Advanced Inorganic Chemistry</i>, 6^e éd., p. 697, New York : John Wiley & Sons). Ses autres propriétés physiques sont : une densité de 4,23 g/cm³ ; une dureté Mohs de 5,8 g/cm³ (anatase et brookite) et de 6,2 g/cm³ (rutile). Indice de réfraction : 2,488 (anatase), 2,583 (brookite) et 2,609 (rutile) ; point de fusion : 1 843 °C ; insoluble dans l’eau et les acides dilués ; soluble dans les acides concentrés.

Poudre blanche, amorphe, inodore et insipide, non hygroscopique.
Bien que la taille moyenne des particules de dioxyde de titane soit inférieure à 1 mm, le dioxyde de titane commercial se présente généralement sous forme d’agrégats d’environ 100 mm de diamètre.
Le dioxyde de titane peut exister sous plusieurs formes cristallines : rutile, anatase et brookite.
Parmi celles-ci, seules le rutile et l’anatase présentent un intérêt commercial.
Le dioxyde de titane est la forme cristalline la plus stable thermodynamiquement, mais l’anatase est la forme la plus couramment utilisée dans les applications pharmaceutiques.

Structure
Dans ses trois principaux dioxydes, le titane présente une géométrie octaédrique, étant lié à six anions oxyde. Les oxydes sont liés à trois centres Ti.
Les structures cristallines globales du rutile et de l'anatase présentent une symétrie tétragonale, tandis que celle de la brookite est orthorhombique.
Les sous-structures oxygénées correspondent à de légères distorsions de l'empilement compact : dans le rutile, les anions oxyde sont disposés selon un empilement hexagonal compact distordu, tandis que dans l'anatase, ils sont proches d'un empilement cubique compact et dans la brookite, d'un empilement hexagonal double.
La structure du rutile est répandue parmi les autres dioxydes et difluorures métalliques, comme RuO₂ et ZnF₂.
Le dioxyde de titane fondu possède une structure locale dans laquelle chaque atome de Ti est coordonné, en moyenne, à environ 5 atomes d'oxygène.
Ceci diffère des formes cristallines dans lesquelles le Ti est coordonné à 6 atomes d'oxygène.

Propriétés physiques :
Métastable sur de longues périodes malgré une stabilité thermodynamique inférieure à celle du rutile. Cependant, au-dessus de 700 °C, la conversion monotropique irréversible et rapide de l'anatase en rutile se produit.
Le dioxyde de titane présente une plus grande transparence dans le proche ultraviolet que le rutile.
Avec un seuil d'absorption à 385 nm, l'anatase absorbe moins de lumière dans le bleu du spectre visible et possède une teinte bleutée.
Ce dioxyde naturel existe sous trois formes cristallines : l'anatase, le rutile et la brookite.
Le rutile, la forme la plus courante, possède une structure octaédrique.
L'anatase et la brookite présentent des octaèdres d'atomes d'oxygène très déformés autour de chaque atome de titane.
Dans ces structures octaédriques déformées, deux atomes d'oxygène sont relativement plus proches du titane que les quatre autres. L'anatase est plus stable que le rutile d'environ 8 à 12 kJ/mol (Cotton, F.A., Wilkinson, G., Murillo, C.A. et M. Bochmann. 1999. Chimie inorganique avancée, 6e éd., p. 697, New York : John Wiley & Sons). Ses autres propriétés physiques sont les suivantes : densité 4,23 g/cm³ ; dureté Mohs 5,8 g/cm³ (anatase et brookite) et 6,2 g/cm³ (rutile) ; indice de réfraction 2,488 (anatase), 2,583 (brookite) et 2,609 (rutile) ; point de fusion 1 843 °C ; insoluble dans l'eau et les acides dilués ; soluble dans les acides concentrés.

Utilisations

Le dioxyde de titane, également connu sous le nom de rutile, est l'un des composés les plus connus utilisés comme pigment pour les peintures. Sur les 3,06 millions de tonnes de TiO₂ utilisées en 1992, 51 % étaient destinées aux revêtements, 19 % aux plastiques, 14 % au papier et les 8 % restants à diverses applications telles que les élastomères, la céramique, les cosmétiques et l'agroalimentaire.
Le dioxyde de titane est idéal pour les peintures exposées à des températures extrêmes et aux climats marins grâce à son inertie et ses propriétés autonettoyantes.
Il est également utilisé dans la fabrication de verrerie, de céramique, d'émaux, de baguettes de soudure et de revêtements de sol.
Le dioxyde de titane est un pigment blanc dispersible dans les liquides et doté d'un fort pouvoir opacifiant.
Les formes cristallines du dioxyde de titane sont le rutile et l'anatase, seule cette dernière étant utilisée comme colorant.
L'ilménite en suspension dans l'air est utilisée pour la fabrication de pigments à base de titane.
Le sable rutile convient aux matériaux de revêtement des baguettes de soudure, comme colorant pour la céramique et comme source de titane métallique.
Il est également utilisé comme colorant dans l'industrie alimentaire.