Dioxyde de titane
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Introduction


Dioxyde de titane (Le dioxyde de titane est une substance composée d'oxygène et de titane.)
Oxyde de Titane
Général
Nom IUPAC
Synonymes C.I. 77891
C.I. Pigment White 6
No CAS 13463-67-7
No EINECS 236-675-5
PubChem 26042
No E E171
SMILES
InChI
Apparence poudre (La poudre est un état fractionné de la matière. Il s'agit d'un solide présent sous forme de petits morceaux, en général de taille inférieure au dixième de...) cristalline incolore a blanche.
Propriétés chimiques
Formule brute O2TiTiO2
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) molaire 79,866 ± 0,002 g·mol-1

Propriétés physiques
fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes...) 1 855 °C
ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps de l’état liquide vers l’état vapeur. Ce phénomène est une vaporisation.) 2 500 à 3 000 °C
Solubilité Peu sol dans HF,
HNO3 concentré,
H2SO4 concentré.
Insol dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.),
dans HCl (Acide chlorhydrique, numéro CAS 7647-01-0 Chlorure d'hydrogène, numéro CAS 7647-01-0), HNO3 dilué,
H2SO4 dilué
Masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du...) 3,94,3 g·cm-3
Thermochimie
S0 260,14 J·K-1·mol-1
S0 72,32 J·K-1·mol-1
ΔH0 -305,43 kJ·mol-1
ΔH0 -894,05 kJ·mol-1
ΔH° 11 400 calth·mol-1
Cristallographie
Système cristallin tétragonal
Classe cristalline ou groupe d’espace P 42/mnm (rutile)
Paramètres de maille a = 4,5933 Å
c = 2,9592 Å.
Précautions
SIMDUT
D2A : Matière très toxique ayant d'autres effets toxiques
D2A,
Classification du CIRC
Groupe 2B : Peut-être cancérogène (Un cancérogène ou cancérigène ou carcinogène est un facteur provoquant, aggravant ou sensibilisant l'apparition d'un cancer. Cela...) pour l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon,...)
Unités du SI & CNTP, sauf indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit ou oral.) contraire.

Le dioxyde de titane est une substance composée d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) et de titane.

Dans la nature, le titane est présent sous la forme de rutile. Il s'agit d'un minéral tétragonal, à groupe d'espace P 4/mnm ayant pour paramètres de maille :

  • a = 4,5933 Å ;
  • c = 2,9592 Å.

Il a une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à...) théorique de 4,250 mais la densité généralement mesurée est de 4,230.

Voir les articles détaillés sur les substances suivantes formées principalement de dioxyde de titane : Anatase Brookite et Rutile.

Anatase

L'anatase est un minéral tétragonal, à groupe d'espace I 41/amd, ayant pour paramètres de maille :

  • a = 3,7852 Å ;
  • c = 9,5139 Å.

Elle a une densité théorique de 3,893. Chauffée au-delà de 700 °C, elle se transforme en rutile.

L'anatase fut isolé pour la première fois en 1791 par le révérend William Gregor dans le sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites particules provenant de la désagrégation d'autres roches dont la dimension est comprise entre 0,063 et 2 mm.) noir du Devon (Angleterre).En 1795, Martin Klaproth remarqua que ce produit était similaire aux traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la...) que l'on trouvait dans le rutile. Le brevet de fabrication industrielle fut déposé en 1917. La présence d'anatase est un des éléments qui permit à Walter Mac Crone de prouver que la « carte du Vinland » était un faux document (Dans son acception courante un document est généralement défini comme le support physique d'une information.).

Toxicité et écotoxicité

Sous forme micrométrique, les poussières de dioxyde de titane sont source d'irritation oculaire (Un oculaire est un système optique complémentaire de l'objectif. Il est utilisé dans les instruments tels que les microscopes ou les télescopes pour agrandir l'image...) et des voies respiratoires (irritation mécanique).

Le 10 mars 2006, le Centre international de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) sur le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de...) (CIRC) a classé le dioxyde de titane cancérogène possible pour l'homme (catégorie 2 B).

Des discussions existent quant à l'éventuelle toxicité du TiO2 nanométrique. Sous cette forme, les tests in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple est la fécondation in vitro (FIV). À...) montrent une toxicité cellulaire de type inflammatoire (stress oxydant) due - comme cela semble être toujours le cas chez les nanoparticules intéressantes comme catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et...) - à une réactivité de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) augmentée.

Les toxicologues craignent que ce TiO2 puisse passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) les barrières biologiques, voire s'accumuler dans certains organes (cytoplasme cellulaire) faute d'élimination suffisante par le rein (Le rein a de multiples fonctions (hormonales, de régulation de la tension, mais il est surtout l'un des principaux organes de détoxication (avec le foie et le poumon). Il assure, par filtration et...). Ils craignent que le TiO2 ayant pénétré les cellules ne lèse leur ADN (observé in vitro) avec des effets à long terme sur l'individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) et les générations suivantes.

Lors du nanoforum du CNAM, la représentante de l'Agence française de sécurité sanitaire (Comme son nom l'indique la sécurité sanitaire traite de la sécurité et de la gestion du risque concerne la santé.) des produits de santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) (AFSSAPS) a dit craindre :

  • des maladies auto-immunes ;
  • une accumulation dans le foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie...) (qui est un des organes de détoxication des métaux) ;
  • des accidents graves avec des produits d’écho-contraste.

Des industriels (cimenteries, fabricants d'enduits et peintures) proposent d'utiliser des particules nanométriques de dioxyde de titane comme catalyseur épurateur des COV et NOx (NOx, de N symbole de l'azote, O celui de l'oxygène et x représentant une stœchiométrie inconnue est une abréviation utilisée dans le domaine de la chimie, de la pollution et de la...) émis par les véhicules dans l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des avions et...). Ces particules seraient ajoutés lors de leur fabrication dans les murs de béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats naturels (sable, gravillons) ou artificiels (granulats légers) agglomérés par un liant.) ou dans certains matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) routiers (enrobé, mur (Un mur est une structure solide qui sépare ou délimite deux espaces.) anti-bruit...).

Une polémique existe sur le risque que ces nanoparticules (TiO2) puissent quitter le substrat (routier en particulier, suite à l'usure du matériaux) pour pénétrer les organismes vivants :

  • Les toxicologues des industriels estiment que ce TiO2 ne serait plus présent sous sa forme nanométrique dans la structure « poreuse » du ciment (Le ciment (du latin caementum, signifiant moellon, pierre de construction) est une matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante, capable...) contenant du TiO2, car, d'après eux, il y formerait des agglomérats.
  • D'autres toxicologues (Mme Marano de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) 7 et M. Boczkowski de l'Inserm par exemples), indépendants des fabricants, considèrent que si une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) photocatalytique significative existe encore, cela implique que les nanoparticules de TiO2 soient encore accessibles aux gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...) qui circulent dans le matériaux ou au contact de surfaces microporeuses. Or cette réactivité est ce qui rend ces particules pathogènes pour la cellule, éventuellement au sein d'agglomérats qui ne peuvent donc pas être denses, stables et solides.
  • Se pose aussi la question de la toxicité des produits de dégradation (ex : alcool transformé en formaldéhyde, NOx en nitrates déjà trop présents dans notre environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) eutrophisé) avec des impacts immédiats et différés possibles, dans l'espace et dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), via la contamination de l'eau, de l'air et des sols (via la bioturbation).

Les enfants seraient particulièrement sensible aux effets du dioxyde de titane. C'est pourquoi l'Autorité européenne pour la sécurité alimentaire (EFSA) et l'Agence Française de Sécurité Sanitaire, de l'Environnement et du Travail (AFSSET), conseillent d'éviter les crèmes solaires comprenant du dioxyde de titane chez les enfants en bas âge.

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