Хлорид титана(IV)

Хлори́д тита́на(IV) (тетрахлори́д титана, четырёххло́ристый тита́н) — бинарное соединение титана и хлора с формулой ${\displaystyle {\ce {TiCl4}}}$. Обладает ковалентной полярной связью. При нормальных условиях — бесцветная подвижная прозрачная ядовитая жидкость, дымящая на воздухе.

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
Энергия ионизации	9,54 эВ[1]
Термические свойства
Температура
• плавления	−24,8 °C
• кипения	136,4[2] °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
PubChem	24193 и 160960
Рег. номер EINECS	231-441-9
SMILES	Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl
InChI	InChI=1S/4ClH.Ti/h4*1H;/q;;;;+4/p-4 XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J
RTECS	XR1925000
Номер ООН	1838
ChemSpider	22615 и 141410
Безопасность
Пиктограммы СГС
NFPA 704	0 3 2 W
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойства

• Температура кипения: 136,4 °C^[2]
• 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.

${\displaystyle {\mathsf {TiCl_{4}+2H_{2}O\rightarrow TiO_{2}+4HCl\uparrow }}}$

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)_nCl_4−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):

${\displaystyle {\mathsf {TiO_{2}+2Cl_{2}+C\rightarrow TiCl_{4}+CO_{2}\uparrow }}}$

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:

${\displaystyle {\mathsf {2FeTiO_{3}+7Cl_{2}+6C\longrightarrow 2TiCl_{4}+2FeCl_{3}+6CO\uparrow }}}$

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. David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5
2. 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.