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.
| Titani(III) chloride | |||
|---|---|---|---|
| |||
 | |||
| Danh pháp IUPAC | Titanium(III) chloride | ||
| Tên khác | Titan trichloride Titanơ chloride | ||
| Nhận dạng | |||
| Số CAS | |||
| PubChem | |||
| Số EINECS | |||
| Số RTECS | XR1924000 | ||
| Ảnh Jmol-3D | ảnh | ||
| SMILES | đầy đủ
| ||
| InChI | đầy đủ
| ||
| ChemSpider | |||
| UNII | |||
| Thuộc tính | |||
| Công thức phân tử | TiCl3 | ||
| Khối lượng mol | 154,2381 g/mol (khan) 208,28394 g/mol (3 nước) 262,32978 g/mol (6 nước) | ||
| Bề ngoài | tinh thể màu tím đen hút ẩm (khan) tinh thể tím (6 nước)[1] | ||
| Khối lượng riêng | 2,64 g/cm³ | ||
| Điểm nóng chảy | 425 °C (698 K; 797 °F) (phân hủy) | ||
| Điểm sôi | 960 °C (1.230 K; 1.760 °F) | ||
| Độ hòa tan trong nước | rất tan | ||
| Độ hòa tan | tan trong aceton, acetonitril, một số amin; không tan trong ete và hydrocarbon | ||
| MagSus | +1110,0·10-6 cm³/mol | ||
| Chiết suất (nD) | 1,4856 | ||
| Các nguy hiểm | |||
| Nguy hiểm chính | Ăn mòn | ||
| Các hợp chất liên quan | |||
| Anion khác | Titan(III) fluoride Titan(III) bromide Titan(III) iodide | ||
| Cation khác | Scanđi(III) chloride Crom(III) chloride Vanadi(III) chloride | ||
| Hợp chất liên quan | Titan(II) chloride Titan(IV) chloride | ||
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |||
Cấu trúc và liên kết sửa
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.[2]
Tổng hợp và phản ứng sửa
Tổng hợp sửa
- 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.[1]
Phản ứng sửa
- Tinh thể màu xanh lam TiCl3(THF)3 hình thành khi TiCl3 được xử lý bằng tetrahydrofuran.[4]
- TiCl3 + 3 C4H8O → TiCl3(OC4H8)3
- Điều chế TiCl2 từ TiCl3:
- 2TiCl3 → TiCl2 + TiCl4
Ứng dụng sửa
Trong công nghiệp sửa
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.[5]
Trong phòng thí nghiệm sửa
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.[6] Titan(III) chloride có thể khử nitrat thành ion amoni, do đó cho phép phân tích liên tục nitrat và amonia.[7]
Hợp chất khác sửa
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[8]:
- TiCl3 + 6NH3 → TiCl3·6NH3
Các phức sau cũng được biết đến:
- TiCl3·NH3 – chất rắn nâu đen;[9]
- TiCl3·3NH3 – chất rắn lục nhạt;[9]
- TiCl3·4NH3 – chất rắn tím nhạt;[9]
- TiCl3·5NH3 – chất rắn có màu giống tetramin;[9]
- TiCl3·7NH3 – chất rắn xám nhạt đến không màu;[10]
- TiCl3·8NH3 – chất rắn màu lục;[9]
- TiCl3·14NH3 – tinh thể không màu, thường được mô tả là Ti(NH3)8Cl3·6NH3.[10]
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.[8]
Tham khảo sửa
- ^ a b Titanium Trichloride, TiCl3 trên atomistry.com
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
- ^ T. R. Ingraham, K. W. Downes, P. Marier, "Titanium(III) Chloride" Inorganic Syntheses, 1960, vol 6, pp. 52–56. doi: 10.1002/9780470132371.ch16
- ^ Manzer, L. E.; Deaton, Joe; Sharp, Paul; Schrock, R. R. (1982). “Tetrahydrofuran Complexes of Selected Early Transition Metals”. Inorg. Synth. 21: 137. doi:10.1002/9780470132524.ch31.
- ^ Kenneth S. Whiteley,T. Geoffrey Heggs, Hartmut Koch, Ralph L. Mawer, Wolfgang Immel, "Polyolefins" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a21_487
- ^ Lise-Lotte Gundersen, Frode Rise, Kjell Undheim, José Méndez-Andino, "Titanium(III) Chloride" in Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis doi:10.1002/047084289X.rt120.pub2
- ^ "Determining Ammonium & Nitrate ions using a Gas Sensing Ammonia Electrode". Soil and Crop Science Society of Florida, Vol. 65, 2006, D.W.Rich, B.Grigg, G.H.Snyder
- ^ a b The Chemistry of Titanium, Zirconium and Hafnium: Pergamon Texts in Inorganic Chemistry (R. J. H. Clark, D. C. Bradley, P. Thornton; Elsevier, 12 thg 3, 2018, trang 403 – [1]. Truy cập 17 tháng 4 năm 2020.
- ^ a b c d e David Nicholls, T. Anthony Ryan – The reactions of titanium(III) chloride and bromide and of titanium(II) chloride and bromide with ammonia. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 39 (6), tr. 961–964 (ngày 16 tháng 2 năm 1977). doi:10.1016/0022-1902(77)80244-3.
- ^ a b The Reactions of TiCl3, and of UF4 with TiCl3 in liquid Ammonia: Unusual Coordination Spheres in [Ti(NH3)8]Cl3∙6NH3 and [UF(NH3)8]Cl3∙3.5NH3. ChemComm (ngày 30 tháng 5 năm 2015).