Хлорид титана(IV)
Хлорид титана(IV) | |
---|---|
| |
Общие | |
Традиционные названия | тетрахлорид титана, четырёххлористый тита́н |
Хим. формула | TiCl4 |
Физические свойства | |
Состояние | бесцветная дымящая жидкость |
Молярная масса | 189,682 г/моль |
Плотность | 1,726 г/см³ |
Термические свойства | |
Температура | |
• плавления | −24,8 °C |
• кипения | 136,4[1] °C |
• вспышки | негорюч °C |
Критическая точка | температура 365 °C, давление 5,01 МПа |
Энтальпия | |
• образования | −804,16 кДж/моль |
Химические свойства | |
Растворимость | |
• в воде | реагирует с водой, образуя TiO2 и HCl |
• в | растворим в этаноле, диэтиловом эфире |
Структура | |
Кристаллическая структура | моноклинная |
Дипольный момент | 0 Д |
Классификация | |
Рег. номер CAS | 7550-45-0 |
RTECS | XR1925000 |
Номер ООН | 1838 |
Безопасность | |
Пиктограммы СГС | |
NFPA 704 | |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. |
Хлори́д тита́на(IV) (тетрахлори́д титана, четырёххло́ристый тита́н) — бинарное соединение титана и хлора с формулой [math]\ce{ TiCl4 }[/math]. Обладает ковалентной полярной связью. При нормальных условиях — бесцветная подвижная прозрачная ядовитая жидкость, дымящая на воздухе.
Физические свойства
- Температура кипения: 136,4 °C[1]
- Температура плавления: −24,1 °C
- Относительная плотность (вода = 1): 1,7
- Растворимость в воде — реагирует
- Давление паров, кПа при 21,3 °C: 1,3
- Относительная плотность пара (воздух = 1): 6,5
- Критическая температура 365 °C, критическое давление 5,01 МПа
Химические свойства
Гидролизуется водой и водяным паром с выделением хлористого водорода и образованием оксидов и оксихлоридов титана. На этой реакции основано применение хлорида титана(IV) на флоте в качестве образователя дымовой завесы. Способен присоединять NH3, ароматические соединения, простые эфиры.
- [math]\displaystyle{ \mathsf{TiCl_4 + 2H_2O \rightarrow TiO_2 + 4HCl\uparrow} }[/math]
Выше 500—600 °C окисляется О2 воздуха до ТiO2, в присутствии паров воды образуются также оксихлориды TiOCl2, Ti2O3Cl2.
Бурно реагирует с водой с получением ТiO2·nН2О, в качестве промежуточных продуктов образуются гидрат TiCl4·5H2O и гидроксохлориды Ti(OH)nCl4−n·xH2O. Растворим в этаноле и диэтиловом эфире.
При очень медленном добавлении воды с тщательным перемешиванием и охлаждением можно получить устойчивые концентрированные растворы TiCl4.
С парами воды при 300—400 °C даёт ТiO2.
Восстанавливается водородом Н2 и активными металлами до TiCl2 и TiCl3, затем до Ti.
В TiCl4 растворим хлор Сl2 (7,6 % по массе при 20 °C), незначительно растворим хлороводород НСl.
Смешивается во всех соотношениях с жидким НСl, а также с хлоридами Sn, С, Si.
Растворим в соляной кислоте при пропускании газообразного НСl с получением ярко-синего раствора гексахлортитановой кислоты (H2TiCl6).
С разбавленной серной кислотой H2SO4 образует TiOSO4, с концентрированной H2SO4 образует TiCl2SO4.
Получение
Тетрахлорид титана можно получить взаимодействием диоксида титана с хлором в присутствии восстановителя (углерода):
- [math]\displaystyle{ \mathsf{TiO_2 + 2Cl_2 + C\rightarrow TiCl_4 + CO_2\uparrow} }[/math]
Для получения TiCl4 высокой чистоты используют ректификацию и адсорбцию примесей на силикагеле.
В промышленности хлорид титана(IV) производится в процессе хлорирования, который предусматривает обработку титановой руды хлором. Реакция ильменита (FeTiO3) с хлором и углеродом (в виде кокса) происходит при температуре 900 °C:
- [math]\displaystyle{ \mathsf{2FeTiO_3+7Cl_2+6C \longrightarrow 2TiCl_4+2FeCl_3+6CO\uparrow} }[/math]
После хлорирования полученный тетрахлорид титана очищают фильтрованием, гидролизом с помощью увлажнённого NaCl (удаление As), восстановлением медью, алюминием или сероводородом H2S (удаление ванадия, серы, хрома, органики), дистилляцией и ректификацией.
Применение
Используют TiCl4 для получения титана, оксида титана, катализаторов (для полимеризации этилена и пропилена, для алкилирования ароматических углеводородов и др.) и как дымообразователь.
Также применяется:
- в производстве губчатого титана;
- в производстве пигмента — титановых белил;
- в качестве катализатора в химической промышленности (см. Катализаторы Циглера — Натта).
Токсичность
Тетрахлорид титана токсичен при вдыхании паров и воздействии на кожу, поражает слизистые оболочки рта и верхних дыхательных путей, а также роговицы глаз. Вызывает ожоги кожи и бронхит. ПДК паров 1 мг/м3.
Примечания
- ↑ 1,0 1,1 Rocket NXT
Литература
- Фёдоров П. И. Титана хлориды // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. Н. С. Зефиров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1995. — Т. 4: Полимерные—Трипсин. — С. 595—596. — 639 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-039-8.