A titán-tetraklorid képletű szervetlen vegyület, a titán fém gyártás és a titán-dioxid pigmentek gyártásának fontos köztes terméke. A titán-tetraklorid a megszokottól eltérő tulajdonságokkal rendelkező fém halogenid, mivel nagyon illó folyadék. A nedves levegővel érintkezésbe kerülő vegyület áttetsző -ot és HCl-ot képez.
Szerkezet és tulajdonságok A sűrű, színtelen, desztillálható folyadék, bár a nyers termék akár sárga vagy vöröses-barna is lehet. Azon kevés átmenetifém-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 klóratomok. Ennek a konfigurációnak az eredménye egy nagyon szimmetrikus, tetragonális szerkezet, mely megegyezik a és szerkezetével.
A oldódik toluolban és a szén klórral alkotott vegyületeiben is. Bebizonyították, hogy egyes arénekkel [(C6R6)TiCl3]+ formájú komplex vegyületeket hoz létre.
Előállítása A titán-tetrakloridot klorid-eljárással állítják elő, mely lényegében abból állt, hogy a titán-oxid tartalmú érceket, általában ilmenitet () 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 is keletkezik, ami a gyártási technológia továbbfejlesztéséhez vezetett. Az ilmenit helyett salakosított rutilt használnak, mely szennyezett , amit úgy nyernek, hogy az ilmenitből eltávolítják a vasat szenes redukcióval vagy kénsavval. A keletkező nyers titán-tetraklorid szennyeződésként , , vegyületeket is tartalmaz, amelyeket azonban el kell távolítani a rendszerből, ezt pedig általában desztillálással végzik.
Felhasználása Titán fém gyártása Világviszonylatban a titánt -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 előállítása Az előállított titán-tetraklorid nagyjából 90%-át 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 reakciók 1000px Hidrolízis 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 komplexek A Lewis sav, mivel hidrolizál. Tetrahidrofuránnal (THF) reagálva sárga TiCl4(THF)2 kristályokat eredményez.
Redoxireakciók A titán-tetrakloridot alumíniummal lehet redukálni, ennek eredményeként titán-triklorid () keletkezik, melynek eltérő tulajdonságai vannak a tetraklórozott vegyülethez képest. A titán-triklorid szilárd, paramágneses tulajdonságú koordinációs polimer.
Fém-organikus kémia 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 eljárások 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.
Fordítás
Kategória:Szervetlen klórvegyületek