Хлорид титана(IV)

Хлорид титана(IV)
Общие
Химическая формула	TiCl4
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветная дымящая жидкость
Молярная масса	189.71 г/моль
Плотность	1.726 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	-24.8 °C
Температура кипения	136,4 °C
Температура вспышки	негорюч °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	-804,16 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость в воде	реагирует с водой, образуя TiO2 и HCl
Растворимость в	растворим в этаноле
Структура
Кристаллическая структура	тетраэдрическая
Дипольный момент	0 Д
Классификация
Рег. номер CAS	7550-45-0
Номер ООН	1838
Регистрационный номер EC	231-441-9
RTECS	XR1925000
Безопасность
Токсичность	0 3 2

Хлорид титана(IV) (тетрахлорид титана, титан четыреххлористый, тетрахлортитан) — бесцветная подвижная прозрачная жидкость, дымящая на воздухе. Химическая формула — TiCl₄.

Физические свойства

• Температура кипения: 136,4 °C
• Температура плавления: −24,1 °C
• Относительная плотность (вода = 1): 1,7
• Растворимость в воде — растворяется
• Давление паров, кПа при 21,3 °C: 1,3
• Относительная плотность пара (воздух = 1): 6,5

Химические свойства

Гидролизуется в воде. Способен присоединять NH₃, ароматические соединения, эфиры. 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. 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-жёлтого раствора гексахлортитановой кислоты (H₂TiCl₆). С разбавленной серной кислотой H₂SO₄ образует TiOSO₄, с концентрированной H₂SO₄ образует TiCl₂SO₄.

Получение

При очень медленном добавлении воды с тщательным перемешиванием и охлаждением можно получить устойчивые концентрированные растворы TiCl4. Для получения TiCl₄ высокой чистоты используют ректификацию и адсорбцию примесей на силикагеле. Очищают тетрахлорид титана фильтрованием, гидролизом с помощью увлажнённого NaCl (удаление As), восстановлением медью, алюминием или сероводородом H₂S (удаление ванадия, серы, хрома, органических соединений), дистилляцией и ректификацией.

Также тетрахлорид титана можно получить, проделав следующие реакции:

$\mathsf{TiO_2 + 2Cl_2 + C\rightarrow TiCl_4 + CO_2}$

Хлорид титана(IV) производится в процессе хлорирования, который предусматривает обработку руды титана. Как правило, реакция ильменита (FeTiO₃) с углеродом происходит под хлором при температуре 900 °C. Примеси удаляются путём дистилляции:

$~\mathsf{2FeTiO_3+7Cl_2+6C \longrightarrow 2TiCl_4+2FeCl_3+6CO}$

Применение

Используют TiCl₄ для получения титана, оксида TiO₂, катализаторов (где происходит полимеризация этилена и пропилена, алкилирование ароматических углеводородов и др.) и как дымообразователь. Тетрахлорид титана применяется:

• в производстве губчатого титана, пигментной двуокиси титана;
• в качестве катализатора в химической промышленности (см. Катализаторы Циглера — Натта).

Литература

• Зефиров Н.С. и др. т.4 Пол-Три // Химическая энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия, 1995. — 639 с. — 20 000 экз. — ISBN 5-85270-092-4