Титановый тетрахлорид
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Имя IUPAC
Титан (IV) хлорид
| |
| Другие имена
Титановый тетрахлорид
Тетрахлортитаний | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| Чеби | |
| Chemspider | |
| Echa Infocard | 100.028.584 |
| ЕС номер |
|
| Сетка | Титан+тетрахлорид |
PubChem CID
|
|
| Rtecs номер |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Номер | 1838 |
Comptox Dashboard ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Тикл 4 | |
| Молярная масса | 189.679 g/mol |
| Появление | Бесцветная жидкость |
| Запах | проникающий кислотный запах |
| Плотность | 1,726 г/см 3 |
| Точка плавления | −24,1 ° C (-11,4 ° F; 249,1 К) |
| Точка кипения | 136,4 ° C (277,5 ° F; 409,5 К) |
| реагирует (экзотермический гидролиз) [ 1 ] | |
| Растворимость | растворим в дихлорметане , [ 2 ] толуол , [ 3 ] Пентатан [ 4 ] |
| Давление паров | 1,3 кПа (20 ° C) |
| −54.0·10 −6 см 3 /мол | |
Показатель преломления ( N D )
|
1,61 (10,5 ° C) |
| Вязкость | 827 мкПа с |
| Структура | |
| Тетрагональный | |
| Тетраэдрический | |
| 0 д | |
| Термохимия | |
Std Molar
энтропия ( с ⦵ 298 ) |
355 j · моль −1 · K −1 [ 5 ] |
Энтальпия STD
образование (Δ f h ⦵ 298 ) |
-763 кДж · Палориь −1 [ 5 ] |
| Опасности [ 6 ] | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Токсичный, коррозийный, реагирует с водой для высвобождения HCL |
| GHS Маркировка : | |
  
| |
| Опасность | |
| H314 , H317 , H330 , H335 , H370 , H372 | |
| P280 , P301+P330+P331 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P308+P310 | |
| NFPA 704 (Огненная бриллиант) | |
| Лист данных безопасности (SDS) | MSDS |
| Связанные соединения | |
Другие анионы
|
Титан (IV) бромид Титановый (IV) фторид Титан (IV) йодид |
Другие катионы
|
Хафний (IV) хлорид Цирконий (IV) хлорид |
Связанные соединения
|
Титан (II) хлорид Титан (III) хлорид |
За исключением случаев, когда отмечены, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
| |
Тетрахлорид титана является неорганическим соединением с формулой Тикл 4 . Это важное промежуточное соединение в производстве титанового пигмента металла и диоксида титана . Ticl 4 - летучая жидкость. После контакта с влажным воздухом он образует толстые облака диоксида титана ( TIO 2 ) и соляная кислота , реакция, которая ранее использовалась для использования в дымовых машинах. Иногда его называют «щекотка» или «щекотка 4», как фонетическое представление символов ее молекулярной формулы ( Тикл 4 ). [ 7 ] [ 8 ]
Свойства и структура
[ редактировать ]Ticl 4 -плотная, бесцветная жидкость, хотя сырые образцы могут быть желтыми или даже красными коричневыми. Это один из редких галогенидов переходного металла, который является жидкостью при комнатной температуре, VCL 4 - еще один пример. Это свойство отражает тот факт, что молекулы Тикл 4 Сладно самооценка. Большинство хлоридов металлов - это полимеры , в которых атомы хлорида протекают между металлами. Его температура плавления аналогична тем, что у CCL 4 . [ 9 ] [ 10 ]
Из 4+ имеет «закрытую» электронную оболочку, с тем же количеством электронов, что и Joble Gas Argon . Тетраэдрическая для структура Ticl 4 согласуется с его описанием как AD 0 Металлический центр ( Из 4+ ) окружен четырьмя одинаковыми лигандами. Эта конфигурация приводит к очень симметричным структурам, отсюда и тетраэдрическая форма молекулы. Ticl 4 принимает аналогичные структуры Тибр 4 и TII 4 ; Три соединения имеют много сходства. Тикл 4 и Tibr 4 реагирует, чтобы дать смешанные галогениды Ticl 4 - x br x , где x = 0, 1, 2, 3, 4. Измерения магнитного резонанса также указывают на то, что обмен галогенидов также быстр между между Тикл 4 и VCL 4 . [ 11 ]
Тикл 4 растворим в толуоле и хлорокар -саду . Определенные арены образуют комплексы типа [(C 6 R 6 ) TICL 3 ] + . [ 12 ] Ticl 4 реагирует экзотермически с донорскими растворителями, такими как THF, чтобы дать гексакоординированные аддукты . [ 13 ] Более массовые лиганды (L) дают пентакоординированные аддукты Тикл 4 л .
Производство
[ редактировать ]TICL 4 производится в процессе хлорида , который включает в себя восстановление руд из оксида титана, обычно ильменит ( Fetio 3 ), с углеродом при потоке хлора при 900 ° C. Примеси удаляются путем дистилляции . [ 10 ]
- 2 fetio 3 + 7 Cl 2 + 6 C → 2 ticl 4 + 2 fecl 3 + 6 co
Копродукция FECL 3 нежелательно, что мотивировало разработку альтернативных технологий. Вместо непосредственного использования ильменита используется «рутиловый шлак». Этот материал, нечистая форма TIO 2 , получен из ильменита путем удаления железа, либо с использованием восстановления углерода, либо экстракции серной кислотой . Грубый Ticl 4 содержит множество других летучих галогенидов, включая ванадилхлорид ( Vocl 3 ), кремниевый тетрахлорид ( SICL 4 ) и олово тетрахлорид ( SNCL 4 ), который должен быть разделен. [ 10 ]
Приложения
[ редактировать ]Производство титанового металла
[ редактировать ]Всемирный запас титанового металла, около 250 000 тонн в год, сделан из Тикл 4 . Преобразование включает в себя восстановление тетрахлорида металлом магния . Эта процедура известна как процесс Кролла : [ 14 ]
- 2 мг+ тикл 4 → 2 2+ мгкл
В процессе охотника жидкий натрий является восстановительным агентом вместо магния. [ 15 ]
Производство диоксида титана
[ редактировать ]Около 90% Производство TICL 4 используется для изготовления диоксида титана пигмента ( Тио 2 ). Преобразование включает в гидролиз себя TICL 4 , процесс, который образует хлорид водорода : [ 14 ]
- 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 экраны
[ редактировать ]Он использовался для производства дымовых экранов , так как он производит тяжелый белый дым, который имеет небольшую тенденцию к подъему. «Tickle» был стандартным средством производства дымовых эффектов на установке для кинофильмов, прежде чем вывести в 1980-е годы из-за опасений по поводу воздействия гидратированного HCL на дыхательную систему. [ 16 ]
Химические реакции
[ редактировать ]Титановый тетрахлорид - это универсальный реагент, который образует различные производные, в том числе те, которые показаны ниже. [ 17 ]
Алкоголиз и связанные с ними реакции
[ редактировать ]Характерная реакция TICL 4 - это его легкий гидролиз , который сигнализируется высвобождением паров HCL , оксидов и оксихлоридов титана и оксихлоридов . Тетрахлорид титана использовался для создания морских дымовых завесов , так как аэрозоль соляной кислоты и диоксид титана, который очень эффективно образуется. Однако этот дым коррозийный. [ 10 ]
Спирты реагируют с Ticl 4, чтобы дать алкоксиды с формулой [Ti (или) 4 ] n (r = алкил , n = 1, 2, 4). Как указывает их формула, эти алкоксиды могут принять сложные структуры, начиная от мономеров до тетрамеров. Такие соединения полезны как в материалости, а также на органическом синтезе . Хорошо известным производным является изопропоксид титана , который является мономером. Титановый бис (ацетилацетонат) дихлорид возникает в результате лечения тетрахлорида титана с избыточным ацетилацетоном : [ 18 ]
Органические амины реагируют с Ticl 4, чтобы дать комплексы, содержащие амидо ( R 2 n − -Соответствует) и Имидо ( Рн 2− -СООНЯТИЕ) КОМПЛЕКСЫ. С аммиаком нитрид титана образуется . Иллюстративная реакция - это синтез тетракиса (диметиламидо) титана Ti (n (Ch 3 ) 2 ) 4 , желтая, бензольная растворимая жидкость: [ 19 ] Эта молекула является тетраэдрической, с плоские азотные центры. [ 20 ]
- lin (ch 3 ) 2 + ticl 4 → licl + ti (n (ch 3 ) 4 ) 4
Комплексы с простыми лигандами
[ редактировать ]TICL 4 - это кислота Льюиса , связанная с его тенденцией к гидролизу . С эфиром , Ticl 4 реагирует на желтые кристаллы Ticl 4 (THF) 2 . С хлоридными солями, Ticl 4 реагирует на сформирование последовательно [Ti 2 Cl 9 ] − , [Ti 2 Cl 10 ] 2− (См. Рисунок выше), и [Ticl 6 ] 2− . [ 21 ] Реакция хлоридных ионов с Ticl 4 зависит от противоиона. [N (ch 2 ch 2 ch 2 ch 3 ) 4 ] cl и Ticl 4 дает пентакоординатный комплекс [N (ch 2 ch 2 ch 2 ch 3 ) 4 ] [ticl 5 ] , тогда как меньше [N (Ch 2 CH 3 ) 4 ] + дает [N (Ch 2 CH 3 ) 4 ] 2 [Ti 2 Cl 10 ] . Эти реакции подчеркивают влияние электростатики на структуры соединений с высокой ионной связью.
Окислительно -восстановительный
[ редактировать ]Сокращение TICL 4 с алюминием приводит к снижению одного электрона. Трихлорид ( Ticl 3 ) и тетрахлорид имеют контрастные свойства: трихлорид представляет собой цветное твердое вещество, является координационным полимером и является парамагнитным . Когда сокращение проводится в растворе THF , продукт TI (III) преобразуется в светло-голубого аддукта Ticl 3 (THF) 3 .
Органометаллическая химия
[ редактировать ]Органометаллическая химия титана обычно начинается с Тикл 4 . Важной реакцией включает в себя циклопентадиенил натрия с получением дихлорида титаноцена , Ticl 2 (C 5 H 5 ) 2 . Это соединение и многие из его производных являются предшественниками катализаторов Ziegler -Natta . Реагент Теббе , полезный в органической химии, представляет собой алюминиевое производное титаноцена, которое возникает в результате реакции дихлорида титаноцена с триметилалимуминием . Он используется для реакций "олефинации". [ 17 ]
Арены , такие как C 6 (Ch 3 ) 6 реагируйте, чтобы дать пианино-стул комплексы [Из (C 6 R 6 ) Cl 3 ] + (R = h, Ch 3 ; См. Рисунок выше). Эта реакция иллюстрирует высокую кислотность Льюиса Ticl + 3 сущности, которая генерируется абстракцией хлорида из Ticl 4 By Alcl 3 . [ 12 ]
Реагент в органическом синтезе
[ редактировать ]TICL 4 иногда находит применение в органическом синтезе , используя свою кислотность Льюиса , ее оксофильность и свойства электронного переноса его сниженных платежных галогенидов титана. Он используется в Catalysied Aldol Lewis добавлении Aldol [ 22 ] Ключом к этому применению является тенденция Ticl 4 для активации альдегидов (RCHO) путем образования аддуктов, таких как (Rcho) ticl 4 oc (h) r . [ 23 ]
Токсичность и соображения безопасности
[ редактировать ]Опасности, связанные с тетрахлоридом титана, обычно возникают из -за ее реакции с водой, которая высвобождает соляную кислоту , которая сама сильно коррозию и чьи пары также чрезвычайно раздражают. TICL 4 представляет собой сильную кислоту Льюиса , которая экзотермически образует аддукты даже со слабыми основаниями, такими как ТГФ и вода.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Eremenko, BV; Bezuglaya, Tn; Савицкая, Ан; Малишева, ML; Козлов, есть; Богодист, Л.Г. (2001). «Стабильность водных дисперсий гидратированного диоксида титана, приготовленного гидролизом тетрахлорида титана». Colloid Journal . 63 (2): 173–178. doi : 10.1023/a: 1016673605744 . S2CID 93971747 .
- ^ «Титан (IV) хлорид, 1м раствор. В дихлорметане» . Альфа Эзар . Получено 7 марта 2018 года .
- ^ «Титан (IV) раствор хлорида 1,0 м в толуоле» . Сигма-Альдрич . Получено 7 марта 2018 года .
- ^ Баттс, Эдвард Х де. «Патент US3021349A» .
- ^ Jump up to: а беременный Zumdahl, Steven S. (2009). Химические принципы (6 -е изд.). Хоутон-Миффлин. п. A23. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ «Классификации - инвентаризация CL» . echa.europa.eu .
- ^ [1] Архивировано 2013-02-17 в The Wayback American Chemistry Council- «Тетрахлорид титана: ступенька к удивительной технологии»
- ^ "Архививая копия" . Архивировано из оригинала 2014-03-19 . Получено 2013-04-10 .
{{cite web}}: CS1 Maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ) Университет штата Айова - "Листы данных о безопасности материалов химии" - ^ Earnshaw, A.; Гринвуд, Н. (1997). Химия элементов (2 -е изд.). Баттерворт-Хейнеманн .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Хайнц Сибум; Volker Güther; Оскар Ройдл; Фати Хабаши; Ганс Уве Вольф; Карстен Симерс (2017). «Титановые, титановые сплавы и титановые соединения». Энциклопедия промышленной химии Уллмана . Вейнхайм: Wiley-VCH. С. 1–35. doi : 10.1002/14356007.a27_095.pub2 . ISBN 978-3-527-30673-2 .
- ^ Уэбб, SP; Гордон М.С. (1999). «Межмолекулярные самообвинения титановых тетрахалидов Tix 4 (x = f, cl, br)» . J. Am. Химический Соц 121 (11): 2552–2560. doi : 10.1021/ja983339i .
- ^ Jump up to: а беременный Calderazzo, F.; Ферри, я.; Pampaloni, G.; Троянов С. (1996). " η 6 -Аренаривавы титана (IV), циркония (IV) и гафния (IV) ». J. Organomet. Chem . 518 (1–2): 189–196. DOI : 10.1016/0022-328X (96) 06194-3 Полем
- ^ Манзер, Ле (1982). «31. Тетрагтдрфуранские комплексы выбранных металлов раннего перехода». Неорганические синтезы . Тол. 21. С. 135–40. doi : 10.1002/9780470132524.CH31 . ISBN 978-0-470-13252-4 .
- ^ Jump up to: а беременный Völz, Hans G.; и др. (2006). «Пигменты, неорганические». Неорганические пигменты . Энциклопедия промышленной химии Уллмана . Вейнхайм: Wiley-VCH. Doi : 10.1002/14356007.n20_n04 . ISBN 978-3-527-30673-2 .
- ^ Schaschke, Carl (2014). «Охотник на процесс». Словарь химического машиностроения . Издательство Оксфордского университета. doi : 10.1093/acref/9780199651450.001.0001 . ISBN 978-0-19-965145-0 .
- ^ Королевский флот на войне (DVD). Лондон: Имперский военный музей . 2005.
- ^ Jump up to: а беременный «Органотитановые реагенты в органическом синтезе (концепции реактивности и структуры в органической химии, том 24)» Манфред Т. Ритц 1986 ISBN 0-387-15784-0
- ^ Уилки, Калифорния; Лин, Г.; Haworth, DT (1979). « CIS -[Dihalobis (2,4 -пентадионато) титана (IV)] комплексы». Неорганические синтезы . Тол. 19. С. 145–148. doi : 10.1002/9780470132500.CH33 . ISBN 978-0-470-13250-0 .
{{cite book}}:|journal=игнорируется ( помощь ) - ^ Брейдеи, округ Колумбия; Томас, М. (1960). «Некоторые диалкиламино-производные титана и циркония». J. Chem. Соц : 3857–3861. doi : 10.1039/jr960000003857 .
- ^ Я Дэви; Т. Фоерстер; С. Парсонс; C. Пулхам; DWH Ранкин; BA Smart (2006). «Кристаллическая структура тетракиса (диметиламино) титана (IV)». Многогранник . 25 (4): 923–929. doi : 10.1016/j.poly.2005.10.019 .
- ^ Складчик, CS; Creighton, JA (1975). «Пентахлор- и пентабромотитанат (IV) ионы». Dalton Trans. (14): 1402–1405. doi : 10.1039/dt9750001402 .
- ^ Mariappan Periasamy (2002): «Новые синтетические методы с использованием реагентской системы TICL4-NR3», Arkivoc , p. 151-166.
- ^ Gundersen, L.-L.; Восстание, ф.; Undheim, K. (2004). «Титан (IV) хлорид». В Paquette, L. (ed.). Энциклопедия реагентов для органического синтеза . Нью -Йорк, Нью -Йорк: J. Wiley & Sons.
Общее чтение
[ редактировать ]- Холмен, AF; Wiberg, E. (2001). Неорганическая химия . Сан -Диего, Калифорния: Академическая пресса. ISBN 978-0-12-352651-9 .
- Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2 -е изд.). Баттерворт-Хейнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .