Titaanitrikloridi

Titaanitrikloridi eli titaani(III)kloridi (TiCl3) on titaani- ja kloridi-ionien muodostama epäorgaaninen ioniyhdiste. Yhdistettä käytetään katalyyttinä orgaanisen kemian reaktioissa, ja sitä valmistetaan yleensä pelkistämällä titaanitetrakloridista.

Ominaisuudet
Huoneenlämpötilassa titaanitrikloridi on violettia tai ruskeaa kiteistä ainetta. Se on polymorfista, ja sillä on 4 eri kidemuotoa α-, β-, γ- ja δ-muodot. Näistä sinisiä ovat α-,γ- ja δ-titaanitrikloridit. Niiden rakenteelle on tunnusomaista kerrosmaisuus, ja kerrokset koostuvat TiCl6-oktaedreistä. Alkeiskoppi on α-muodossa heksagonaalinen ja γ-titaanitrikloridissa kuutiollinen. Sen sijaan δ-titaanitrikloridin rakenne ei ole yhtä järjestäytynyt ja muistuttaa α- ja γ-muotojen välimuotoa. β-Titaanitrikloridi on väriltään ruskeaa, ja sen rakenteessa jokainen titaani-ioni on sitoutunut kolmeen kloridi-ioniin, jotka toimivat siltoina titaani-ionien välissä. Titaanitrikloridin kidemuodoista α-muoto on stabiilein, ja esimerkiksi β-titaanitrikloridi muuntuu α-titaanitrikloridiksi kuumennettaessa noin 250 °C:n lämpötilaan. Kidevedettömän yhdisteen lisäksi tunnetaan myös kidevedellinen heksahydraatti (TiCl3·6H2O)

Titaanitrikloridi liukenee hyvin veteen ja muodostaa vedessä sinisiä, violetteja tai vihreitä akvakomplekseja. Yhdiste liukenee myös eräisiin orgaanisiin liuottimiin, kuten etanoliin, dimetoksietaaniin ja tetrahydrofuraaniin, mutta ei dietyylieetteriin eikä bentseeniin. Kuiva yhdiste saattaa syttyä palamaan ilman ja kosteuden vaikutuksesta. Yhdiste muodostaa monien liuottimien kanssa komplekseja; esimerkiksi tetrahydrofuraanikompleksi on väriltään sinivihreä ja pyridiinin kanssa muodostuva kompleksi vihreä. Titaanitrikloridi hajoaa voimakkaasti kuumennettaessa disproportioituen titaanitetrakloridiksi ja titaanidikloridiksi. Yhdiste on voimakas pelkistin.
 2 TiCl3 → TiCl4 + TiCl2

Valmistus ja käyttö
Titaanitrikloridia voidaan valmistaa liuottamalla metallista titaania laimeaan vetykloridiin, mutta yleensä sitä tuotetaan pelkistämällä titaanitetrakloridista. Pelkistimenä voidaan käyttää joko vetyä, titaania, alumiinia tai sinkkiä 500 °C:n lämpötilassa. Näin muodostuu α-kidemuotoa. Muita kidemuotoja voidaan valmistaa pelkistämällä titaanitetrakloridia alkyylialumiiniyhdisteillä joko 80 °C:n lämpötilassa, jolloin muodostuu β-muotoa, tai 150–200 °C:n lämpötilassa, jolloin muodostuu γ-titaanitetrakloridia. Jauhamalla joko α- tai γ-titaanitrikloridia muodostuu δ-kidemuotoa.
2 TiCl4 + H2 → 2 HCl + 2 TiCl3

Titaanitrikloridia käytetään useissa reaktioissa katalyyttinä. Yhdessä trietyylialumiinin kanssa sitä käytetään alkeenien polymeroinnissa tarvittavana Ziegler–Natta-katalyyttinä. Yhdistettä voidaan käyttää myös pelkistimenä muun muassa väriaineiden valmistuksessa ja karbonyyliyhdisteiden pelkistävässä kytkennässä visinaalisiksi dioleiksi ja alkeeneiksi. Yhdisteen vesiliuoksia käytetään mittaliuoksina titanometrisissä titrauksissa.

Lähteet

54 Kemia
Kloridit
Titaaniyhdisteet