Хлорид титана(IV)

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Хлори́д тита́на(IV) (тетрахлори́д титана, четырёххло́ристый тита́н) — бинарное соединение титана и хлора с формулой $\mathrm{T}\mathrm{i}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_4$. Обладает ковалентной полярной связью. При нормальных условиях — бесцветная подвижная прозрачная ядовитая жидкость, дымящая на воздухе.

Физические свойства

• Температура кипения: 136,4 °C
• 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.

$𝖳𝗂𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖳𝗂{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖧𝖢𝗅\mathsf{\uparrow }$

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·Шаблон:MathН₂О, в качестве промежуточных продуктов образуются гидрат TiCl₄·5H₂O и гидроксохлориды Ti(OH)Шаблон:MathCl_{4−Шаблон:Math}·Шаблон:MathH₂O. 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):

$𝖳𝗂{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖢\mathsf{\to }𝖳𝗂𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

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:

$\mathrm{𝟤}𝖥𝖾𝖳𝗂{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟩}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖢\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}𝖳𝗂𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖥𝖾𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟨}𝖢𝖮\mathsf{\uparrow }$

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.

Литература

• Шаблон:ХЭ