Tetracloruro di titanio

Il tetracloruro di titanio (o cloruro di titanio(IV), cloruro titanico) è un alogenuro binario avente formula molecolare TiCl₄. A temperatura ambiente è un liquido trasparente e incolore allo stato puro mentre prima di essere raffinato si presenta colorato di marrone; è un composto diamagnetico e covalente.

Tetracloruro di titanio
Nome IUPAC
tetracloruro di titanio
Nomi alternativi
cloruro titanico tetraclorotitanio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	TiCl4
Massa molecolare (u)	189,71
Aspetto	liquido da incolore a giallo-bruno
Numero CAS	7550-45-0
Numero EINECS	231-441-9
PubChem	24193 e 160960
SMILES	Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,728
Solubilità in acqua	decomposizione esotermica
Temperatura di fusione	−24 °C (249 K)
Temperatura di ebollizione	136 °C (409 K)
Tensione di vapore (Pa) a 295 K	1300
Proprietà termochimiche
ΔfH0 (kJ·mol−1)	−804,2
ΔfG0 (kJ·mol−1)	−737,2
S0m(J·K−1mol−1)	252,3
C0p,m(J·K−1mol−1)	145,2
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	314 - EUH014
Consigli P	280 - 301+330+331 - 305+351+338 - 309+310 [1]

Si decompone per forte riscaldamento producendo fumi tossici contenenti acido cloridrico. Reagisce violentemente con acqua generando calore e fumi corrosivi contenenti acido cloridrico.

${\displaystyle {\ce {TiCl4 + 2 H2O -> TiO2 + 4 HCl}}}$

Al contatto con aria umida emette acido cloridrico, in presenza di acqua corrode molti metalli.

Proprietà e struttura molecolare

Il tetracloruro di titanio è un composto molecolare molto stabile termodinamicamente, ΔH_ƒ° = -804,16 kJ/mol.^[2] Come i tetracloruri di carbonio (CCl₄), silicio (SiCl₄) e germanio (GeCl₄), con i quali è isoelettronico di valenza, TiCl₄ è un composto molecolare, anch'esso liquido volatile in condizioni ambiente.^[3]

La sua molecola è formata da un atomo di titanio al centro di un tetraedro regolare, legato a quattro atomi di cloro posti ai vertici; la simmetria molecolare è T_d^[4] e, di conseguenza, il momento dipolare è nullo (molecola apolare); nonostante che ogni legame Ti-Cl sia molto polare per via delle elettronegatività parecchio differenti (Ti, 1,54; Cl, 3,16),^[5] la somma vettoriale dei momenti è nulla per la geometria tetraedrica regolare.

Da un'indagine di diffrazione elettronica in fase gassosa la lunghezza del legame Ti-Cl risulta pari a 217,0 ± 0,2 pm e gli angoli Cl-Ti-Cl sono quelli tetraedrici, 109,5°.^[6] La lunghezza sperimentale del legame Ti-Cl è molto più piccola della somma dei raggi ionici efficaci di Ti⁴⁺ (d ⁰) e Cl^–, cioè 241,5 pm.^[7]

Produzione

Il tetracloruro di titanio viene prodotto facendo reagire del rutilo, TiO₂, o dell'ilmenite, FeTiO₃ con cloro in una fornace, si ottiene del prodotto che viene poi purificato per distillazione.

${\displaystyle {\ce {2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C -> 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6CO}}}$

Usi

Il tetracloruro di titanio è principalmente usato per produrre titanio puro nel processo Kroll.

${\displaystyle {\ce {TiCl4 + 2 Mg -> Ti + 2MgCl2}}}$

Inoltre è usato come catalizzatore per la produzione di polipropilene e polietilene nell'industria della plastica, nell'industria dell'elettronica, nella ceramica. In chimica organica è usato come acido di Lewis nei confronti di una grande quantità di donatori.

Durante la seconda guerra mondiale è stato impiegato per nascondere navi militari sotto attacco, spargendolo allo stato liquido da aerei in volo; a contatto con l'aria umida si idrolizza rapidamente, producendo una cortina di vapore o fumo denso e bianco che scende fino alle onde.^[8]