Titan(IV)-chlorid

Titan(IV)-chlorid (Titantetrachlorid) ist eine chemische Verbindung aus Chlor und Titan. Das Titan liegt in TiCl₄ in seiner höchsten und stabilsten Oxidationsstufe vor.

Strukturformel
Allgemeines
Name	Titan(IV)-chlorid
Andere Namen	Titantetrachlorid
Summenformel	TiCl4
Kurzbeschreibung	farblose, stechend riechende, an feuchter Luft stark rauchende Flüssigkeit[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7550-45-0 EG-Nummer 231-441-9 ECHA-InfoCard 100.028.584 PubChem 24193 Wikidata Q413471
Eigenschaften
Molare Masse	189,71 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,728 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	−24,1 °C[2]
Siedepunkt	136,4 °C[2]
Dampfdruck	12 hPa (20 °C)[2] 21 hPa (30 °C)[2] 55 hPa (50 °C)[2] 100 hPa (65 °C)[2]
Löslichkeit	Zersetzung in Wasser[1] löslich in Salzsäure und Ethanol[1]
Brechungsindex	1,6076 (18 °C)[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[4] ggf. erweitert[2] Gefahr H- und P-Sätze H: 314​‐​330​‐​335 EUH: 014 P: 260​‐​271​‐​280​‐​303+361+353​‐​304+340+310​‐​305+351+338[2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Es sind weitere Chlorverbindungen des Titans, darunter beispielsweise Titan(III)-chlorid, das ein starkes Reduktionsmittel ist, bekannt.^[5]

Herstellung

Titantetrachlorid wird durch Carbochlorierung von Titandioxid in Gegenwart von Kohle und Chlor bei 700–1000 °C hergestellt:^[1]

${\displaystyle {\ce {TiO2 + 2C + 2Cl2 -> TiCl4 + 2CO}}}$

Es ist ein Zwischenprodukt des Kroll-Prozesses zur Herstellung von Titan.

Eigenschaften

Titantetrachlorid ist eine farblose Flüssigkeit, die bei Normaldruck bei 134,4 °C siedet.^[6] Die Dampfdruckfunktion ergibt sich nach Antoine entsprechend log₁₀(P) = A−(B/(T+C)) (P in Torr, T in °C) mit A = 6,79094, B = 1348,56 und C = 208,52 im Temperaturbereich von 40 bis 142 °C.^[6] Titantetrachlorid hydrolysiert mit Wasser in einer heftigen exothermen Reaktion zu Titandioxid und Chlorwasserstoff. Es entsteht allerdings kein reines Titandioxid, sondern eine Wasser und Chlorwasserstoff enthaltende Additionsverbindung.^[7][8]

${\displaystyle {\ce {TiCl4 + 3H2O -> [TiO2*H2O*3HCl] + HCl}}}$

Die Hydrolysewärme beträgt −295 kJ·mol⁻¹.^[8] Die Hydrolyse findet bereits bei Kontakt mit Luftfeuchtigkeit statt, wobei sich weiße Dämpfe aus Chlorwasserstoff über dem Stoff bilden.^[7]

Verwendung

Titantetrachlorid ist eine wichtige Lewissäure und wird in der Organischen Chemie in Knoevenagel-Reaktionen und der Mukaiyama-Michael-Reaktion verwendet. Es ist zudem Grundstoff für Katalysatoren, wie beispielsweise Ziegler-Natta-Katalysatoren, und Ausgangsstoff für Organo-Titan-Verbindungen. Titantetrachlorid findet in Raucherzeugern für militärische Zwecke Verwendung (Nebelkampfstoff). Titantetrachlorid tritt bei der Reinigung von Titandioxid („Chloridverfahren“) sowie bei der Titanherstellung („Kroll-Prozess“) als Zwischenprodukt auf. Es wird auch in der nass-analytischen Chemie zum Nachweis von Peroxiden benutzt. Bei Peroxidanwesenheit verfärbt sich die Lösung gelblich bis orange.

Wirkung im Körper

Besonders beim militärischen Einsatz als Nebelkampfstoff besteht die Gefahr des Einatmens des entstehenden Chlorwasserstoffes HCl. Dieses kann zu Reizungen oder sogar Verätzungen der Schleimhäute oder des Lungengewebes führen. Erste Symptome beim Einatmen sind Husten und Brustschmerzen. Dauern die Symptome länger als 20 Minuten, ist mit einem lebensbedrohlichen Lungenödem zu rechnen, welches auch ohne anhaltende Symptome auftreten kann.

Weblinks

Commons: Titan(IV)-chlorid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• ChemSub Online: Titan(IV)-chlorid

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Titanchloride. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 29. September 2014.
2. Eintrag zu Titan(IV)-chlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. Januar 2024. (JavaScript erforderlich)
3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Index of Refraction of Inorganic Liquids, S. 4-140.
4. Eintrag zu Titanium tetrachloride im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
5. Zur Bestimmung von Titandichlorid und -trichlorid in Alkali- oder Erdalkalichloridschmelzen, in Fresenius' Journal of Analytical Chemistry, 171/1959, S. 151–152
6. Pike, F.P.; Foster, C.T.: Vapor Pressure and Boiling Point of Titanium Tetrachloride in J. Chem. Eng. Data 4 (1959) 305–306.
7. Kapias, T.; Griffiths, R.F.: Accidental releases of titanium tetrachloride (TiCl₄) in the context of major hazards—spill behaviour using REACTPOOL in J. Hazard. Mater. 119 (2005) 41–52, doi:10.1016/j.jhazmat.2004.12.001.
8. Vechot, L.; Buston, J.E.H.; Kay, J.; Round, G.A.; Masharani, S.; Tickle, G.A.; Rowlands, R.: Experimental study of the liquid phase hydrolysis reaction of titanium tetrachloride. In: I. Chem. E. Symp. Series 156 (2011) 238–245.

Titanhalogenide

Oxidationsstufe (II):  Titan(II)-chlorid | Titan(II)-bromid | Titan(II)-iodid

Oxidationsstufe (III):  Titan(III)-fluorid | Titan(III)-chlorid | Titan(III)-bromid | Titan(III)-iodid

Oxidationsstufe (IV):  Titan(IV)-fluorid | Titan(IV)-chlorid | Titan(IV)-bromid | Titan(IV)-iodid