 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Хлорид титана (IV) | |
| Другие имена Тетрахлорид титана Тетрахлоротитан | |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.028.584  |
| Номер ЕС |
|
| MeSH | Титан + тетрахлорид |
PubChem CID | |
| Номер RTECS |
|
| UNII | |
| Номер ООН | 1838 г. |
CompTox Dashboard ( EPA ) | |
| |
| |
| Характеристики | |
| TiCl 4 | |
| Молярная масса | 189,679 г / моль |
| Внешность | Бесцветная жидкость |
| Запах | резкий кислотный запах |
| Плотность | 1,726 г / см 3 |
| Температура плавления | -24,1 ° С (-11,4 ° F, 249,1 К) |
| Точка кипения | 136,4 ° С (277,5 ° F, 409,5 К) |
| реагирует (экзотермический гидролиз) [1] | |
| Растворимость | растворим в дихлорметане , [2] толуоле , [3] пентане [4] |
| Давление газа | 1,3 кПа (20 ° C) |
| −54,0 · 10 −6 см 3 / моль | |
Показатель преломления ( n D ) | 1,61 (10,5 ° С) |
| Вязкость | 827 мкПа с |
| Структура | |
| Тетрагональный | |
| Тетраэдр | |
Дипольный момент | 0 Д |
| Термохимия | |
Стандартная мольная энтропия ( S | 355 Дж · моль −1 · K −1 [5] |
Std энтальпия формации (Δ F H ⦵ 298 ) | −763 кДж · моль −1 [5] |
| Опасности [6] | |
| Паспорт безопасности | MSDS |
| Пиктограммы GHS | |
| Сигнальное слово GHS | Опасность |
Формулировки опасности GHS | H314 , H317 , H318 , H330 , H335 , H370 , H372 |
Меры предосторожности GHS | P280 , P301 + 330 + 331 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P308 + 310 |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  0 3 2 W |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Бромид титана (IV) Фторид титана (IV) Иодид титана (IV) |
Другие катионы | Хлорид гафния (IV) Хлорид циркония (IV) |
Родственные соединения | Хлорид титана (II) Хлорид титана (III) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить ( что есть ?)  | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Тетрахлорид титана представляет собой неорганическое соединение с формулой TiCl 4 . Это важный промежуточный продукт в производстве металлического титана и пигмента диоксида титана . TiCl 4 - летучая жидкость. При контакте с влажным воздухом он образует эффектные непрозрачные облака из диоксида титана (TiO 2 ) и гидратированного хлористого водорода . Его иногда называют «щекотать» или «щекотать 4» из-за фонетического сходства его молекулярной формулы (TiCl 4 ) со словом. [7] [8]
Свойства и структура [ править ]
TiCl 4 представляет собой плотную бесцветную перегонную жидкость, хотя неочищенные образцы могут быть желтыми или даже красно-коричневыми. Это один из редких галогенидов переходных металлов, который при комнатной температуре является жидкостью, другим примером является VCl 4 . Это свойство отражает слабую самоассоциацию молекул TiCl 4 . Большинство хлоридов металлов представляют собой полимеры , в которых атомы хлора соединяют металлы. Его температуры плавления и кипения аналогичны температурам плавления и кипения CCl 4 .
Ti 4+ имеет «закрытую» электронную оболочку с тем же числом электронов, что и инертный газ аргон . Четырехгранная структура для TiCl 4 согласуется с его описанием в качестве объявления 0 металлического центра (Ti 4+ ) в окружении четырех идентичных лигандов. Эта конфигурация приводит к высокосимметричным структурам, следовательно, к тетраэдрической форме молекулы. TiCl 4 имеет структуру, аналогичную TiBr 4 и TiI 4 ; эти три соединения имеют много общего. TiCl 4 и TiBr 4 реагируют с образованием смешанных галогенидов TiCl 4−.x Br x , где x = 0, 1, 2, 3, 4. Измерения магнитного резонанса также показывают, что галогенидный обмен между TiCl 4 и VCl 4 также является быстрым. [9]
TiCl 4 растворим в толуоле и хлороуглеродах . Некоторые арены образуют комплексы типа [(C 6 R 6 ) TiCl 3 ] + . TiCl 4 экзотермически реагирует с донорными растворителями, такими как ТГФ, с образованием гексакоординированных аддуктов . [10] Более объемные лиганды (L) дают пентакоординированные аддукты TiCl 4 L.
Производство [ править ]
TiCl 4 получают путем процесса хлорида , который предполагает сокращение оксида титана руд, как правило , ильменит (FeTiO 3 ), с углеродом в токе хлора при 900 ° C. Примеси удаляют перегонкой .
- 2 FeTiO 3 + 7 Cl 2 + 6 C → 2 TiCl 4 + 2 FeCl 3 + 6 CO
Совместное производство FeCl 3 нежелательно, что мотивировало развитие альтернативных технологий. Вместо прямого использования ильменита используется «рутиловый шлак». Этот материал, нечистая форма TiO 2 , получают из ильменита путем удаления железа с использованием восстановления углерода или экстракции серной кислотой . Неочищенный TiCl 4 содержит множество других летучих галогенидов, включая ванадилхлорид (VOCl 3 ), тетрахлорид кремния (SiCl 4 ) и тетрахлорид олова (SnCl 4 ), которые необходимо отделить.
Приложения [ править ]
Производство металлического титана [ править ]
Мировые поставки металлического титана, около 250 000 тонн в год, производятся из TiCl 4 . Конверсия включает восстановление тетрахлорида металлическим магнием . Эта процедура известна как процесс Кролла : [11]
- 2 Mg + TiCl 4 → 2 MgCl 2 + Ti
В процессе Хантера восстановителем вместо магния является жидкий натрий .
Производство диоксида титана [ править ]
Около 90% производимого TiCl 4 используется для производства пигмента диоксида титана (TiO 2 ). Конверсия включает гидролиз TiCl 4 , в процессе которого образуется хлористый водород : [11]
- TiCl 4 + 2 H 2 O → TiO 2 + 4 HCl
В некоторых случаях TiCl 4 окисляется непосредственно кислородом :
- TiCl 4 + O 2 → TiO 2 + 2 Cl 2
Дымовые завесы [ править ]
Он использовался для производства дымовых завес, поскольку он производит тяжелый белый дым, который не имеет тенденции к поднятию. [12]
Химические реакции [ править ]
Тетрахлорид титана - это универсальный реагент, который образует различные производные, включая те, что показаны ниже.
[ править ]
Наиболее примечательной реакцией TiCl 4 является его легкий гидролиз , о чем свидетельствует высвобождение хлористого водорода и образование оксидов и оксихлоридов титана , как описано выше для получения TiO 2 . Тетрахлорид титана использовался для создания морских дымовых завес . Хлороводород немедленно поглощает воду, образуя аэрозоль соляной кислоты, который эффективно рассеивает свет. Кроме того, диоксид титана с высокой рефракцией также является эффективным светорассеивателем. Однако этот дым вызывает коррозию.
Спирты реагируют с TiCl 4 с образованием соответствующих алкоксидов с формулой [Ti (OR) 4 ] n (R = алкил , n = 1, 2, 4). Как указано в их формуле, эти алкоксиды могут принимать сложные структуры от мономеров до тетрамеров. Такие соединения полезны в материаловедении, а также в органическом синтезе . Хорошо известным производным является изопропоксид титана , который является мономером.
Органические амины реагируют с TiCl 4 с образованием комплексов, содержащих амидо (содержащий R 2 N - ) и имидо ( содержащий RN 2 -) комплексы. С аммиаком образуется нитрид титана . Иллюстративной реакцией является синтез тетракис (диметиламидо) титана Ti (NMe 2 ) 4 , желтой, растворимой в бензоле жидкости: [13] Эта молекула является тетраэдрической, с плоскими центрами азота. [14]
- 4 LiNMe 2 + TiCl 4 → 4 LiCl + Ti (NMe 2 ) 4
Комплексы с простыми лигандами [ править ]
TiCl 4 представляет собой кислоту Льюиса, о чем свидетельствует его склонность к гидролизу . С эфиром ТГФ TiCl 4 реагирует с образованием желтых кристаллов TiCl 4 (THF) 2 . С хлоридными солями TiCl 4 реагирует с образованием последовательно [Ti 2 Cl 9 ] - , [Ti 2 Cl 10 ] 2- (см. Рисунок выше) и [TiCl 6 ] 2- . [15] Реакция хлорид-ионов с TiCl 4 зависит от противоиона. NBu 4 Cl и TiCl4 дает пентакоординированный комплекс NBu 4 TiCl 5 , тогда как меньший NEt+
4дает (NEt 4 ) 2 Ti 2 Cl 10 . Эти реакции подчеркивают влияние электростатики на структуру соединений с высокой ионной связью.
Редокс [ править ]
Снижение TiCl 4 с алюминиевыми приводит к уменьшению одноэлектронного. Трихлорид ( TiCl 3 ) и тетрахлорид обладают противоположными свойствами: трихлорид представляет собой твердое вещество, являющееся координационным полимером , и является парамагнитным . Когда восстановление проводится в растворе ТГФ , продукт Ti (III) превращается в голубой аддукт TiCl 3 (THF) 3 .
Металлоорганическая химия [ править ]
Металлоорганическая химия титана , как правило , начинается с TiCl 4 . Важная реакция включает циклопентадиенил натрия с образованием дихлорида титаноцена , TiCl 2 (C 5 H 5 ) 2 . Это соединение и многие его производные являются предшественниками катализаторов Циглера-Натта . Реагент Теббе , используемый в органической химии, представляет собой алюминийсодержащее производное титаноцена, которое возникает в результате реакции дихлорида титаноцена с триметилалюмием . Он используется для реакций «олефинирования».
Арены , такие как C 6 (CH 3 ) 6, реагируют с образованием комплексов пианино и стула [Ti (C 6 R 6 ) Cl 3 ] + (R = H, CH 3 ; см. Рисунок выше). [16] Эта реакция демонстрирует высокую кислотность по Льюису TiCl.+
3сущность, которая образуется при отщеплении хлорида от TiCl 4 с помощью AlCl 3 .
Реагент в органическом синтезе [ править ]
TiCl 4 находок случайное использование в органическом синтезе , прописные буквы на его кислотность Льюиса , его oxophilicity и свойствах переноса электрона его восстановленных галогениды титана [17] Он используется в Льюисе катализируемой кислоте альдольного добавление [18] Ключ к этому приложению является склонность TiCl 4 активировать альдегиды (RCHO) путем образования аддуктов, таких как (RCHO) TiCl 4 OC (H) R.
Соображения по поводу токсичности и безопасности [ править ]
Опасности, связанные с тетрахлоридом титана, обычно возникают из-за выделения хлористого водорода (HCl). TiCl 4 - сильная кислота Льюиса , экзотермически образующая аддукты даже с слабыми основаниями, такими как ТГФ, и взрывоопасно с водой, выделяя HCl.
Ссылки [ править ]
- ^ Еременко, Б.В.; Безуглая, ТН; Савицкая АН; Малышева, М.Л .; Козлов И.С.; Богодист Л.Г. (2001). «Стабильность водных дисперсий гидратированного диоксида титана, полученного гидролизом тетрахлорида титана». Коллоидный журнал . 63 (2): 173–178. DOI : 10,1023 / A: 1016673605744 . S2CID 93971747 .
- ^ "хлорид титана (IV), 1M раствор в дихлорметане" . Альфа Эзар . Альфа Эзар . Проверено 7 марта 2018 года .
- ^ "Раствор хлорида титана (IV) 1,0 М в толуоле" . Сигма-Олдрич . Проверено 7 марта 2018 года .
- Перейти ↑ Butts, Edward H De. «патент US3021349A» .
- ^ a b Zumdahl, Стивен С. (2009). Химические принципы (6-е изд.). Houghton-Mifflin. п. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ «Классификации - инвентарь CL» . echa.europa.eu .
- ^ [1] Американский химический совет - «Тетрахлорид титана: ступенька к удивительной технологии»
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2014-03-19 . Проверено 10 апреля 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка ) Университет штата Айова - "Паспорта безопасности химических материалов"
- ^ Webb, SP; Гордон, MS (1999). «Межмолекулярные самовзаимодействия тетрагалогенидов титана TiX 4 (X = F, Cl, Br)» . Варенье. Chem. Soc. 121 (11): 2552–2560. DOI : 10.1021 / ja983339i .
- ^ Manzer, LE (1982). Тетрагидрофурановые комплексы избранных металлов с ранним переходом . Неорганические синтезы. 21 . С. 135–40. DOI : 10.1002 / 9780470132524.ch31 . ISBN 978-0-470-13252-4.
- ^ a b Völz, Hans G .; и другие. (2006). «Пигменты неорганические». Неорганические пигменты . Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a20_243.pub2 . ISBN 978-3527306732.
- ^ Королевский флот в состоянии войны (DVD). Лондон: Имперский военный музей . 2005 г.
- ^ Брэди, округ Колумбия; Томас, М. (1960). «Некоторые диалкиламинопроизводные титана и циркония». J. Chem. Soc. : 3857–3861. DOI : 10.1039 / JR9600003857 .
- ^ ME Дэви; Т. Ферстер; С. Парсонс; К. Пулхэм; DWH Rankin; BA Smart (2006). «Кристаллическая структура тетракис (диметиламино) титана (IV)». Многогранник . 25 (4): 923–929. DOI : 10.1016 / j.poly.2005.10.019 .
- ^ Creaser, CS; Крейтон, Дж. А. (1975). «Пентахлор- и пентабромотитанат (IV) ионы». Dalton Trans. (14): 1402–1405. DOI : 10.1039 / DT9750001402 .
- ^ Кальдераццо, Ф .; Ferri, I .; Pampaloni, G .; Троянов, С. (1996). « η 6 -Ареновые производные титана (IV), циркония (IV) и гафния (IV)». J. Organomet. Chem . 518 (1–2): 189–196. DOI : 10.1016 / 0022-328X (96) 06194-3 .
- ^ Гундерсен, Л.-Л .; Rise, F .; Ундхейм, К. (2004). «Хлорид титана (IV)». В пакете, Л. (ред.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: J. Wiley & Sons.
- ^ Мариаппан Периасами (2002): «Новые синтетические методы с использованием системы реагентов TiCl4-NR3», ARKIVOC , стр. 151–166.
Общее чтение [ править ]
- Холлеман, AF; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9.
- Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
Внешние ссылки [ править ]
- Тетрахлорид титана: информация об опасности для здоровья
- Стандартная справочная база данных NIST
- ChemSub Online: тетрахлорид титана
