Titaniiii Chloride: Hợp chất hóa học

TiCl₃ là một trong những halide phổ biến nhất của titan và là một chất xúc tác quan trọng cho sản xuất polyolefin.

Titani(III) chloride
Danh pháp IUPAC	Titanium(III) chloride
Tên khác	Titan trichloride Titanơ chloride
Nhận dạng
Số CAS	7705-07-9
PubChem	62646
Số EINECS	231-728-9
Số RTECS	XR1924000
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ Cl[Ti](Cl)Cl
InChI	đầy đủ 1/3ClH.Ti/h3*1H;/q;;;+3/p-3
ChemSpider	56398
UNII	GVD566MM7K
Thuộc tính
Công thức phân tử	TiCl3
Khối lượng mol	154,2381 g/mol (khan) 208,28394 g/mol (3 nước) 262,32978 g/mol (6 nước)
Bề ngoài	tinh thể màu tím đen hút ẩm (khan) tinh thể tím (6 nước)
Khối lượng riêng	2,64 g/cm³
Điểm nóng chảy	425 °C (698 K; 797 °F) (phân hủy)
Điểm sôi	960 °C (1.230 K; 1.760 °F)
Độ hòa tan trong nước	rất tan
Độ hòa tan	tan trong aceton, acetonitril, một số amin; không tan trong ete và hydrocarbon
MagSus	+1110,0·10-6 cm³/mol
Chiết suất (nD)	1,4856
Các nguy hiểm
Nguy hiểm chính	Ăn mòn
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Titan(III) fluoride Titan(III) bromide Titan(III) iodide
Cation khác	Scanđi(III) chloride Crom(III) chloride Vanadi(III) chloride
Hợp chất liên quan	Titan(II) chloride Titan(IV) chloride
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). N kiểm chứng (cái gì YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Trong TiCl₃, mỗi nguyên tử Ti có electron lớp d, làm cho các dẫn xuất của nó paramagnetic, tức là chất bị thu hút vào một từ trường. Trihalogen của hafini và zirconi: trong các kim loại nặng hơn này liên kết kim loại với kim loại. Các dung dịch của titan(III) chloride là tím, phát sinh từ kích thích của electron lớp d của nó.

Có bốn dạng rắn hoặc đa hình của TiCl₃. Những dạng này có thể được phân biệt bằng tinh thể học cũng như bởi tính chất từ ​​của chúng, điều này cho phép trao đổi tương tác. β-TiCl₃ kết tinh màu nâu. Cấu trúc của nó bao gồm các chuỗi bát diện TiCl₆ chia sẻ mặt đối diện sao cho Ti - Ti gần nhất là 2,91 Å. Khoảng cách ngắn này cho thấy sự tương tác giữa kim loại và kim loại mạnh mẽ (xem hình ở phía trên bên phải). Ba dạng "lớp" màu tím, được đặt tên theo màu sắc của chúng và xu hướng vảy, được gọi là alpha, gamma và delta. Trong α-TiCl₃, các anion chloride có hình lục giác kín. Trong γ-TiCl₃, các anion cloua có chứa khối kín. Cuối cùng, rối loạn chuyển đổi thành công, gây ra một trung gian giữa cấu trúc alpha và gamma, được gọi là hình thức delta (δ). Các cạnh TiCl₆ chia sẻ trong mỗi hình thức, với 3,60 Å là khoảng cách ngắn nhất giữa các cation titan. Khoảng cách lớn giữa các cation titan không cho phép liên kết kim loại-kim loại trực tiếp. Trái lại, sự liên kết Zr-Zr trực tiếp có trong chloride zirconi(III). Sự khác nhau giữa các vật liệu Zr(III) và Ti (III) được cho là do bán kính của các kim loại này.

Tổng hợp

• Tách clo từ TiCl₄, sử dụng hydro:

2TiCl₄ + H₂ → 2HCl + 2TiCl₃

• Hòa tan titan trong dung dịch axit clohydric:

2Ti + 6HCl + 6H₂O → 2TiCl₃(H₂O)₃ + 3H₂↑

Hexahydrat TiCl₃·6H₂O được kết tinh từ hỗn hợp của HCl và TiCl₃.

Phản ứng

• Tinh thể màu xanh lam TiCl₃(THF)₃ hình thành khi TiCl₃ được xử lý bằng tetrahydrofuran.

TiCl₃ + 3 C₄H₈O → TiCl₃(OC₄H₈)₃

• Điều chế TiCl₂ từ TiCl₃:

2TiCl₃ → TiCl₂ + TiCl₄

Trong công nghiệp

TiCl₃ là chất xúc tác Ziegler-Natta chính, dùng sản xuất công nghiệp của polypropylene. Các hoạt động xúc tác phụ thuộc mạnh vào đa hình và phương pháp chuẩn bị.

Trong phòng thí nghiệm

TiCl₃ cũng là một chất phản ứng trong tổng hợp hữu cơ, hữu ích cho các phản ứng ghép nối, thường với sự có mặt của các chất khử như kẽm. Nó khử oxi để tạo imin. Titan(III) chloride có thể khử nitrat thành ion amoni, do đó cho phép phân tích liên tục nitrat và amonia.

Chất rắn màu xám không ổn định TiCl₃·6NH₃ được điều chế bằng phản ứng trực tiếp giữa titan(III) chloride và dung dịch amonia đặc:

TiCl₃ + 6NH₃ → TiCl₃·6NH₃

Các phức sau cũng được biết đến:

• TiCl₃·NH₃ – chất rắn nâu đen;
• TiCl₃·3NH₃ – chất rắn lục nhạt;
• TiCl₃·4NH₃ – chất rắn tím nhạt;
• TiCl₃·5NH₃ – chất rắn có màu giống tetramin;
• TiCl₃·7NH₃ – chất rắn xám nhạt đến không màu;
• TiCl₃·8NH₃ – chất rắn màu lục;
• TiCl₃·14NH₃ – tinh thể không màu, thường được mô tả là Ti(NH₃)₈Cl₃·6NH₃.

Hexaurê TiCl₃·6CO(NH₂)₂ màu xanh dương được điều chế bằng cách cho titan(III) chloride tác dụng trực tiếp với dung dịch urê đặc.