Tetraclorură de titan | |||
![]() | |||
![]() | |||
Identificare | |||
---|---|---|---|
Numele IUPAC | tetraclorură de titan | ||
N o CAS | |||
N o ECHA | 100.028.584 | ||
N o EC | 231-441-9 | ||
PubChem | 24193 | ||
Aspect | Lichid incolor cu miros puternic (gaze lacrimogene) | ||
Proprietăți chimice | |||
Formula brută | Ti Cl 4 | ||
Masă molară | 189,679 ± 0,009 g / mol Cl 74,76%, Ti 25,24%, |
||
Proprietăți fizice | |||
T ° fuziune | −24,8 ° C | ||
T ° fierbere | 136,4 ° C | ||
Masa volumică | 1,726 g · cm -3 | ||
Punct de aprindere | −18 ° C | ||
Presiunea saturată a vaporilor | 16,5 hPa la 25 ° C | ||
Vascozitate dinamica | 8,27 × 10 -4 Pa · s la 25 ° C | ||
Precauții | |||
NFPA 704 | |||
0 3 3 | |||
Directiva 67/548 / CEE | |||
![]() VS Număr index : 022-001-00-5 Simboluri : C : Fraze R corozive : R14 : Reacționează violent cu apa. R34 : Provoacă arsuri. Fraze S : S26 : În caz de contact cu ochii, clătiți imediat cu multă apă și solicitați sfatul medicului. S45 : În caz de accident sau dacă vă simțiți rău, solicitați imediat sfatul medicului (arătați eticheta acolo unde este posibil). S1 / 2 : A se păstra închis și la îndemâna copiilor. S7 / 8 : Păstrați recipientul bine închis și uscat. S36 / 37/39 : Purtați îmbrăcăminte de protecție adecvată, mănuși și protecție pentru ochi / față. Expresii R : 14, 34, Fraze S : 1/2, 7/8, 26, 36/37/39, 45, |
|||
Transport | |||
X80 : substanță corozivă sau substanță care prezintă un grad minor de corozivitate care reacționează periculos cu apa) Număr ONU : 1838 : TITRAN CLORURĂ DE TITANIU : 8 Etichetă: 8 : Substanțe corozive ![]() |
|||
Unități de SI și STP, cu excepția cazului în care se prevede altfel. | |||
Tetraclorura de titan este un compus anorganic cu formula TiCl 4 . Este un intermediar important în producția de pigmenți metalici din titan și dioxid de titan . Acesta este un exemplu de halogenură metalică neobișnuită, deosebit de volatilă . În contact cu aerul umed, formează nori opaci spectaculoși de dioxid de titan și clorură de hidrogen .
TiCl 4 este un lichid dens, incolor, distilabil , dar probele brute pot avea nuanțe galbene sau roșii-maronii. Este una dintre puținele metale de tranziție halogenuri , care sunt lichide la temperatura camerei, un alt exemplu fiind VCL 4 . Această proprietate rezultă din faptul că TiCl 4 este molecular, adică să spunem că fiecare TiCl 4 molecula este relativ slab asociat cu moleculele învecinate. Majoritatea clorurilor metalice sunt polimeri , unde atomii de clor acționează ca punți între atomii metalici. Atracția dintre moleculele TiCl 4 este slabă, constând în principal din forțe van der Waals , rezultând puncte de topire și fierbere scăzute , apropiate de cele ale CCl 4 .
Ionii Ti 4+ formează o carcasă electronică completă, cu același număr de electroni ca și argonul , un gaz inert . Tetraclorura de titan adoptă o structură tetraedrică extrem de simetrică, în concordanță cu descrierea sa ca centru metalic d 0 (Ti 4+ ) înconjurat de patru liganzi identici (Cl - ). Această structură este foarte apropiată de cele ale TiBr 4 și TiI 4 , cei trei compuși împărtășind și anumite proprietăți. TiCl 4 și TiBr 4 reacționează împreună pentru a da halogenuri amestecate TiCl 4 -x Br x (x = 0, 1, 2, 3 sau 4). Măsurătorile de rezonanta magnetica a aratat , de asemenea , schimburi de halogen rapide între TiCl 4 și VCL 4 .
TiCl 4 este solubil în toluen și compuși organici clorurați , ca și alte nepolare specii . S-a demonstrat că anumite arii formează complexe de tipul [(C 6 R 6 ) TiCl 3 ] + . TiCl 4 reacționează exoterm cu donor de solvenți cum ar fi THF , pentru a forma hexacoordinate aducți . Cu liganzi mai înghesuiți (L), formează aducturi pentacoordinate TiCl 4 L.
TiCl 4 poate fi produs prin procedeul cu clor (în) , care implică reducerea minereurilor de oxid de titan, în mod tipic ilmenit (FeTiO 3 ) de carbon într - un flux continuu de clor la 900 ° C :
2 FeTiO 3 + 7 Cl 2 + 6 C → 2 TiCl 4 + 2 FeCl 3 + 6 COImpuritățile sunt apoi îndepărtate prin distilare . Coproducția de FeCh 3 nu este de dorit, care a motivat căutarea unei alternative. De exemplu, în loc de a folosi ilmenit direct, „ rutil zgură “ este folosit, o formă impură de TiO 2 derivate din ilmenit prin eliminarea fierului în acesta, fie prin reducerea cu carbon sau prin extracție cu carbon. Acid sulfuric . Crude TiCl 4 pot conține diferite alte halogenuri volatile, în special clorura de vanadil (VOCI 3 ), tetraclorură de siliciu (SICL 4 ) sau chiar tetraclorură de staniu (SnCl 4 ), care necesită o etapă de separare suplimentară.
Tetraclorura de titan este un reactiv versatil care formează mulți derivați, așa cum se ilustrează mai jos.
Cea mai notabilă reacție cu TiCl 4 este hidroliza sa , o reacție ușoară semnalată de evoluția corozivă a clorurii de hidrogen și de formarea oxizilor de titan și a oxiclorurilor . Această reacție a însemnat că TiCl 4 a fost folosit pentru un timp în producția de fum ( a se vedea paragraful de mai jos ).
Cei Alcoolii reacționează cu TiCl 4 pentru a da corespunzătoare alcoolații cu formula [Ti (OR) 4 ] n (R = alchil , n = 1, 2, 4). După cum indică formula lor, acești alcoolați pot adopta structuri complexe, variind de la monomer la tetramer. Astfel de compuși sunt utili în știința materialelor , precum și în sinteza organică . Dintre acești compuși, se poate menționa binecunoscutul izopropoxid de titan , prezent sub forma unui monomer.
Cele aminele reacționează cu TiCl 4 pentru a forma compuși care conțin complecși amidice (R 2 N - -conținând) și imido (RN 2 -Cu). La reacția cu amoniacul, formează nitrură de titan . O reacție ilustrativă a acestei reactivități este sinteza tetrakisului (dimetilamido) titanului Ti (NMe 2 ) 4 , un lichid galben solubil în benzen :
4 LiNMe 2 + TiCl 4 → 4 LiCl + Ti (NMe 2 ) 4TiCl 4 este un acid Lewis , după cum sugerează tendința sa de hidrolizare. Cu ciclica eter THF , TiCU 4 cristale de forme galbene (THF) 2 . Cu săruri de clorură, TiCU 4 forme secvențial [Ti 2 Cl 9 ] - , [Ti 2 Cl 10 ] 2- , și [TiCU 6 ] 2- . Interesant este faptul că reacția cu ioni clorură depinde de contracar . NBu 4 Cl și TiCl 4 dau un complex pentacoordonat NBu 4 TiCl 5 , în timp ce cu NEt 4 + , dă (NEt 4 ) 2 Ti 2 Cl 10 . Aceste reacții subliniază influența forțelor electrostatice asupra structurilor compușilor cu legături ionice puternice .
Reducerea de TiCl 4 de aluminiu este o reducere monoelectronic . Sortare clorura (TiCU 3 ) și tetraclorura au contrastante proprietăți: triclorură este, fiind un solid polimer de coordonare (în) , și este paramagnetic . Când are loc reducerea în THF , produsul (III) se transformă într-un aductiv TiCl 3 (thf) 3 albastru deschis.
Majoritatea compușilor organotitanici sunt în general produse din TiCl 4 . O reacție importantă implică sodiu cyclopentadienide pentru a da titanocen diclorură , TiCU 2 (C 5 H 5 ) 2 . Acest compus și mulți dintre derivații săi sunt precursori ai catalizatorului Ziegler-Natta . Reactiv Tebbe , un compus util în chimia organică și derivatul titanocen aluminizat rezultat din reacția diclorurii de titanocen și trimetilaluminiu . Este utilizat în special în reacțiile de „ olefinare ”.
Cele arene , cum ar fi C 6 (CH 3 ) 6 reacționează pentru a da complex " scaun pian " [Ti (C 6 R 6 ) CI 3 ] + (R = H, CH 3 , a se vedea a doua diagrama din figura de mai jos de mai sus). Această reacție ilustrează caracterul înalt al acidului Lewis din specia TiCU 3 + , produs prin plecarea unui ion de clorură de TiCl 4 capturat de AICb 3 .
TiCl 4 - a limitat , dar diverse utilizări în sinteza organică , datorită acidității sale Lewis și sale oxophilia . De exemplu, este utilizat în adăugarea aldolică a lui Mukaiyama . O abilitate cheie în această aplicație este tendința de TiCl 4 pentru a activa aldehide (RCHO) prin formarea de aducți , cum ar fi (RCHO) TiCU 4 OC (H) R. De asemenea, este utilizat în reacția McMurry în plus cu zinc și LiAlH 4 . Acești agenți reducători produc derivați de Ti (III) care se cuplează cu cetone , producând alchene .
Producția anuală de titan este de aproximativ 250.000 de tone; aceasta rezultă în principal din transformarea TiCl 4 . Această conversie se realizează prin reducerea clorurii cu magneziu metalic, producând titan metalic și clorură de magneziu :
2 Mg + TiCl 4 → 2 MgCl 2 + TiAceastă metodă este cunoscută sub numele de metoda Kroll . În metoda Hunter (în) , utilizarea lichidului de sodiu în loc de magneziu ca agent de reducere.
Aproximativ 90% din producția de TiCl 4 este utilizată pentru a produce pigmentul de dioxid de titan (TiO 2 ). Transformarea implică hidroliza a TiCU 4 , de asemenea , formând acid clorhidric :
TiCI 4 + 2 H 2 O → TiO 2 + 4 HCIÎn unele cazuri, TiCl4 este oxidat direct de oxigen :
TiCl 4 + O 2 → TiO 2 + 2 Cl 2TiCl 4 a fost utilizat în producția de bombe de fum , deoarece produce un fum alb greu, care crește puțin în aer, TiCl 4 absoarbe apa din atmosferă și se hidrolizează, formând clorură de hidrogen , provocând - chiar absorbind mai multă apă pentru a forma micro- picături de acid clorhidric , care, în funcție de nivelul de umiditate, pot absorbi și mai multă apă. În plus, această reacție produce dioxid de titan, un compus cu un indice de refracție foarte mare, care reflectă, prin urmare, o mare parte a luminii. Cu toate acestea, datorită corozivității acestui fum, TiCl 4 nu mai este utilizat.
Principalele riscuri ale tetraclorurii de titan provin din capacitatea sa de a elibera clorură de hidrogen (HCl). TiCl 4 este un acid Lewis puternic, care reacționează exoterm, formând aducti, chiar și cu baze slabe precum THF și exploziv cu apă, degajând HCl.