Titani(III) chloride

Titan(III) chloride là hợp chất vô cơ với công thức TiCl3. TiCl3 là một trong những halide phổ biến nhất của titan và là một chất xúc tác quan trọng cho sản xuất polyolefin.

Cấu trúc và liên kết
Trong TiCl3, mỗi nguyên tử Ti có electron lớp d, làm cho các dẫn xuất của nó paramagnetic, tức là chất bị thu hút vào một từ trường. Trihalogen của hafini và zirconi: trong các kim loại nặng hơn này liên kết kim loại với kim loại. Các dung dịch của titan(III) chloride là tím, phát sinh từ kích thích của electron lớp d của nó.

Có bốn dạng rắn hoặc đa hình của TiCl3. Những dạng này có thể được phân biệt bằng tinh thể học cũng như bởi tính chất từ ​​của chúng, điều này cho phép trao đổi tương tác. β-TiCl3 kết tinh màu nâu. Cấu trúc của nó bao gồm các chuỗi bát diện TiCl6 chia sẻ mặt đối diện sao cho Ti - Ti gần nhất là 2,91 Å. Khoảng cách ngắn này cho thấy sự tương tác giữa kim loại và kim loại mạnh mẽ (xem hình ở phía trên bên phải). Ba dạng "lớp" màu tím, được đặt tên theo màu sắc của chúng và xu hướng vảy, được gọi là alpha, gamma và delta. Trong α-TiCl3, các anion chloride có hình lục giác kín. Trong γ-TiCl3, các anion cloua có chứa khối kín. Cuối cùng, rối loạn chuyển đổi thành công, gây ra một trung gian giữa cấu trúc alpha và gamma, được gọi là hình thức delta (δ). Các cạnh TiCl6 chia sẻ trong mỗi hình thức, với 3,60 Å là khoảng cách ngắn nhất giữa các cation titan. Khoảng cách lớn giữa các cation titan không cho phép liên kết kim loại-kim loại trực tiếp. Trái lại, sự liên kết Zr-Zr trực tiếp có trong chloride zirconi(III). Sự khác nhau giữa các vật liệu Zr(III) và Ti (III) được cho là do bán kính của các kim loại này.

Tổng hợp và phản ứng

Tổng hợp
Tách clo từ TiCl4, sử dụng hydro:
2TiCl4 + H2 → 2HCl + 2TiCl3
Hòa tan titan trong dung dịch axit clohydric:
2Ti + 6HCl + 6H2O → 2TiCl3(H2O)3 + 3H2↑
Hexahydrat TiCl3·6H2O được kết tinh từ hỗn hợp của HCl và TiCl3.

Phản ứng
Tinh thể màu xanh lam TiCl3(THF)3 hình thành khi TiCl3 được xử lý bằng tetrahydrofuran.
TiCl3 + 3 C4H8O → TiCl3(OC4H8)3
Điều chế TiCl2 từ TiCl3:
2TiCl3 → TiCl2 + TiCl4

Ứng dụng

Trong công nghiệp
TiCl3 là chất xúc tác Ziegler-Natta chính, dùng sản xuất công nghiệp của polypropylene. Các hoạt động xúc tác phụ thuộc mạnh vào đa hình và phương pháp chuẩn bị.

Trong phòng thí nghiệm
TiCl3 cũng là một chất phản ứng trong tổng hợp hữu cơ, hữu ích cho các phản ứng ghép nối, thường với sự có mặt của các chất khử như kẽm. Nó khử oxi để tạo imin. Titan(III) chloride có thể khử nitrat thành ion amoni, do đó cho phép phân tích liên tục nitrat và amonia.

Hợp chất khác
Chất rắn màu xám không ổn định TiCl3·6NH3 được điều chế bằng phản ứng trực tiếp giữa titan(III) chloride và dung dịch amonia đặc:
TiCl3 + 6NH3 → TiCl3·6NH3
Các phức sau cũng được biết đến:
TiCl3·NH3 – chất rắn nâu đen;
TiCl3·3NH3 – chất rắn lục nhạt;
TiCl3·4NH3 – chất rắn tím nhạt;
TiCl3·5NH3 – chất rắn có màu giống tetramin;
TiCl3·7NH3 – chất rắn xám nhạt đến không màu;
TiCl3·8NH3 – chất rắn màu lục;
TiCl3·14NH3 – tinh thể không màu, thường được mô tả là Ti(NH3)8Cl3·6NH3.
Hexaurê TiCl3·6CO(NH2)2 màu xanh dương được điều chế bằng cách cho titan(III) chloride tác dụng trực tiếp với dung dịch urê đặc.

Tham khảo

Muối chloride
Muối halogen của kim loại
Hợp chất titani
Hóa chất