Főmenü megnyitása
Titán-tetraklorid
Titanium-tetrachloride-3D-vdW.png
Sample of Titanium tetrachloride 01.jpg
IUPAC-név Titán-tetraklorid
Titán(IV)-klorid
Kémiai azonosítók
CAS-szám 7550-45-0
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet TiCl4
Moláris tömeg 189.679 g/mol
Megjelenés színtelen folyadék
Sűrűség 1.726 g/cm³
Olvadáspont −24.1 °C
Forráspont 136.4 °C
Oldhatóság (vízben) nagyon jól oldódik,hidrolizál amit füst jelez
Viszkozitás 827 μPa s
Veszélyek
EU osztályozás Hazard C.svg Korrozív
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
2
W
R mondatok R14, R34
S mondatok (S1/2), S7/8, S26, S30, S36/37/39, S45
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A titán-tetraklorid TiCl4 képletű szervetlen vegyület, a titán fém gyártás és a titán-dioxid pigmentek gyártásának fontos köztes terméke. A titán-tetraklorid egy, a megszokottól eltérő tulajdonságokkal rendelkező fém halogenid, mivel nagyon illó folyadék. A nedves levegővel érintkezésbe kerülő vegyület áttetsző TiO2-ot és HCl-ot képez.

Tartalomjegyzék

Szerkezet és tulajdonságokSzerkesztés

A TiCl4 sűrű, színtelen, desztillálható folyadék, bár a nyers termék akár sárga vagy vöröses-barna is lehet. Azon kevesen átmeneti fém halogenidek egyike, amely szobahőmérsékleten folyékony halmazállapotú. Ebből következtetve a vegyületben minden molekula gyengén kötődik a szomszédos molekulákhoz, köztük van der Waals erők hatnak, amelyek magyarázzák a vegyület alacsony forrás és olvadáspontját.

A Ti4+ ion az argonhoz hasonló elektronszerkezettel rendelkezik, a titán-tetrakloridban pedig tetragonális szerkezet jön létre, középen a d0 fémmel, amit négy ligandum formájában vesznek körül a klór atomok. Ennek a konfigurációnak az eredménye egy nagyon szimmetrikus, tetragonális szerkezet, mely megegyezik a TiI4 és TiBr4 szerkezetével.

A TiCl4 oldódik toluolban és a szén klórral alkotott vegyületeiben is. Bebizonyították, hogy egyes arénekkel [(C6R6)TiCl3]+. TiCl4 formájú komplex vegyületeket hoz létre.

ElőállításaSzerkesztés

A titán-tetrakloridot klorid-eljárással állítják elő, mely lényegében abból állt, hogy a titán-oxid tartalmú érceket, általában ilmenitet (FeTiO3) szénnel redukálják folyamatos klórgáz áramlat mellett, 900 °C-on. A szennyeződéseket ezután desztillációval távolítják el.

2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO

A kívánt termék mellett még FeCl3 is keletkezik, ami a gyártási technológia továbbfejlesztéséhez vezetett. Az ilmenit helyett salakosított rutilt használnak, mely szennyezett TiO2, amit úgy nyernek, hogy az ilmenitből eltávolítják a vasat szenes redukcióval vagy kénsavval. A keletkező nyers titán-tetraklorid szennyeződésként VOCl3, SiCl4, SnCl4 vegyületeket is tartalmaz, amelyeket azonban el kell távolítani a rendszerből, ezt pedig általában desztillálással végzik.

FelhasználásaSzerkesztés

Titán fém gyártásaSzerkesztés

Világviszonylatban a titánt TiCl4-ból állítják elő. A folyamat a titán-tetraklorid magnéziummal való redukálásával valósul meg és magnézium-klorid keletkezik. Az eljárást még Kroll-eljárásnak is nevezik.

2  Mg + TiCl4 → 2 MgCl2 + Ti

Titán-dioxid előállításaSzerkesztés

Az előállított titán-tetraklorid nagyjából 90%-át TiO2 pigmentek előállítására használják. A folyamat során a titán-tetrakloridot hidrolizálják, mely során sósav is keletkezik.

TiCl4 + 2 H2O → TiO2 + 4 HCl

Egyes esetekben a titán-tetrakloridot oxigénnel direkt oxidálják

TiCl4 + O2 → TiO2 + 2 Cl2

Kémiai reakciókSzerkesztés

 

HidrolízisSzerkesztés

A legjelentősebb kémiai reakció, amelyben a titán-tetraklorid részt vesz a hidrolízis, mely a korrozív tulajdonságú sósav keletkezését eredményezi a titán-dioxid mellett. Régebben a titán-tetrakloridot füstfüggönyök előállítására is alkalmazták. Ugyanakkor keletkező hidrogén klorid azonnal leköti a megköti a környező vizet, így hidrogén-klorid cseppecskéket hozva létre, amelyek nagyon jól szétszórják a fénysugarakat, ezért világító testek létrehozására is használták, azonban a korrozív tulajdonságai miatt napjainkban már nem alkalmazzák ilyen célokra.

A titán-tetraklorid alkohollal is reagál, a reakció eredményeként alkoxidok keletkeznek, melyek több típusúak lehetnek, monomerek, dimerek, trimerek és tetramerek. Az ilyen anyagokat az anyagtechnológiában és a szerves szintézisekben egyaránt felhasználják.

Egyszerű ligandumos komplexekSzerkesztés

A TiCl4 Lewis sav, mivel hidrolizál. Tetrahidrofuránnal (THF) reagálva sárga TiCl4(THF)2 kristályokat eredményez.

RedoxireakciókSzerkesztés

A titán-tetrakloridot alumíniummal lehet redukálni, ennek eredményeként titán-triklorid (TiCl3) keletkezik, melynek eltérő tulajdonságai vannak a tetraklórozott vegyülethez képest. A titán-triklorid szilárd, paramágneses tulajdonságú koordinációs polimer.

Fém-organikus kémiaSzerkesztés

A titán fém-organikus kémiájának kiinduló anyaga a titán-tetraklorid, melyből aztán több titánt tartalmazó fém-organikus vegyületet állítanak elő, mint például a TiCl2(C5H5)2.

Toxicitás és biztonsági eljárásokSzerkesztés

A titán-tetraklorid toxicitása többnyire abból származik, hogy sósavat eredményez a hidrolizációs reakció során. Lewis-savként gyengébb bázisokkal is exoterm reakcióba lép, a vízzel pedig robbanásszerűen reagál korrozív sósavat eredményezve.

FordításSzerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben a Titanium tetrachloride című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.