Хлорид титана IV

Хлорид титана IV (тетрахлорид титана, четырёххлористый титан) — бинарное соединение титана и хлора с формулой TiCl₄. При нормальных условиях - бесцветная подвижная прозрачная ядовитая жидкость, дымящая на воздухе.

Физические свойства

• Температура кипения: 136,4 °C
• Температура плавления: −24,1 °C
• Относительная плотность (Вода = 1): 1,7
• Растворимость в воде — реагирует
• Давление паров, кПа при 21,3 °C: 1,3
• Относительная плотность пара (воздух = 1): 6,5
• Критическая температура 365 °C, критическое давление 5,01 МПа

Химические свойства

Гидролизуется водой и водяным паром с выделением хлористого водорода и образованием оксидов и оксихлоридов титана. На этой реакции основано применение хлорида титана(IV) на флоте в качестве образователя дымовой завесы. Способен присоединять NH₃, ароматические соединения, простые эфиры.

Выше 500—600 °C окисляется O₂ воздуха до TiO₂, в присутствии паров воды образуются также оксихлориды TiOCl₂, Ti₂O₃Cl₂.

Бурно реагирует с водой с получением TiO₂·nH₂O, в качестве промежуточных продуктов образуются гидрат TiCl₄·5H₂O и гидроксохлориды Ti(OH)_nCl_4−n·xH₂O. Растворим в этаноле и диэтиловом эфире.

При очень медленном добавлении воды с тщательным перемешиванием и охлаждением можно получить устойчивые концентрированные растворы TiCl₄.

С парами воды при 300—400 °C даёт TiO₂.

Восстанавливается водородом H₂ и активными металлами до TiCl₂ и TiCl₃, затем до Ti.

В TiCl₄ растворим хлор Сl₂ (7,6 % по массе при 20 °C), незначительно растворим хлороводород НСl.

Смешивается во всех соотношениях с жидким НСl, а также с хлоридами Sn, С, Si.

Растворим в соляной кислоте при пропускании газообразного НСl с получением ярко-жёлтого раствора гексахлортитановой кислоты (H₂TiCl₆).

С разбавленной серной кислотой H₂SO₄ образует TiOSO₄, с концентрированной H₂SO₄ образует TiCl₂SO₄.

Получение

Тетрахлорид титана можно получить взаимодействием диоксида титана с хлором в присутствии восстановителя (углерода):

 TiO₂ + 2 Cl₂ + C → TiCl₄ + CO₂

Для получения TiCl₄ высокой чистоты используют ректификацию и адсорбцию примесей на силикагеле.

В промышленности хлорид титана(IV) производится в процессе хлорирования, который предусматривает обработку титановой руды хлором. Реакция ильменита (FeTiO₃) с хлором и углеродом (в виде кокса) происходит при температуре 900 °C:

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

После хлорирования полученный тетрахлорид титана очищают фильтрованием, гидролизом с помощью увлажнённого NaCl (удаление As), восстановлением медью, алюминием или сероводородом H₂S (удаление ванадия, серы, хрома, органики), дистилляцией и ректификацией.

Применение

Используют TiCl₄ для получения титана, оксида титана, катализаторов (для полимеризации этилена и пропилена, для алкилирования ароматических углеводородов и др.) и как дымообразователь.

Также применяется:

• в производстве губчатого титана;
• в производстве пигмента — титановых белил;
• в качестве катализатора в химической промышленности (см. Катализаторы Циглера — Натта).

Токсичность

Тетрахлорид титана токсичен при вдыхании паров и воздействии на кожу, поражает слизистые оболочки рта и верхних дыхательных путей, а также роговицы глаз. Вызывает ожоги кожи и бронхит. ПДК паров 1 мг/м³.