• 四氯化鈦

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    四氯化鈦

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    四氯化鈦是無機化合物,其化學式為TiCl4。它是生產金屬鈦和顏料二氧化鈦的一個重要中間體。TiCl4是一種揮發性液體。與潮濕的空氣接觸后,它會形成厚厚的二氧化鈦(TiO2)和鹽酸云,這種反應以前曾被利用于煙霧機中。

    四氯化鈦的性能和結構

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    TiCl4是一種致密的、無色的可蒸餾液體,盡管粗略的樣品可能是黃色甚至是紅褐色的。它是罕見的過渡金屬鹵化物之一,在室溫下是一種液體,VCl4是另一個例子。這一特性反映了一個事實,即TiCl4的分子有較弱的自我關聯性。大多數金屬氯化物是聚合物,其中氯原子在金屬之間架橋。它的熔點和沸點與CCl4相似。Ti4+有一個封閉的電子殼,其電子數與貴重氣體氬相同。TiCl4的四面體結構與它被四個相同的配體包圍的d0金屬中心(Ti4+)的描述一致。這種配置導致了高度對稱的結構,因此分子的四面體形狀。TiCl4采用了與TiBr4和TiI4類似的結構;這三種化合物有許多相似之處。TiCl4和TiBr4反應得到混合鹵化物TiCl4-xBrx,其中x=0、1、2、3、4。磁共振測量也表明,TiCl4和VCl4之間的鹵化物交換也很迅速。四氯化鈦可溶于甲苯和氯氣。某些芳烴形成TiCl4與供體溶劑(如THF)發生放熱反應,產生六價加合物的類型。體積較大的配體(L)會產生五配位的加合物TiCl4L。生產TiCl4是通過氯化法生產的,包括在900℃下,在流動的氯氣中用碳還原氧化鈦礦石,通常是鈦鐵礦(FeTiO3)。雜質通過蒸餾除去。2FeTiO3+7Cl2+6C→2TiCl4+2FeCl3+6CO聯合生產FeCl3是不可取的,這促使了替代技術的發展。不直接使用鈦鐵礦,而使用金紅石渣。這種材料是TiO2的一種不純形式,通過使用碳還原或用硫酸萃取來去除鐵,從而從鈦鐵礦中提取。粗制TiCl4含有各種其他揮發性鹵化物,包括氯化釩(VOCl3)、四氯化硅(SiCl4)和四氯化錫(SnCl4),它們必須被分離。

    四氯化鈦的應用

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    鈦金屬的生產全世界的鈦金屬供應,每年約25萬噸,是由TiCl4制成的。這種轉換包括用金屬鎂還原四氯化物。這個過程被稱為Kroll工藝。2Mg+TiCl4→2MgCl2+Ti在亨特過程中,液態鈉是還原劑,而不是鎂。鈦白粉的生產大約90%的TiCl4產量被用來制造顏料二氧化鈦(TiO2)。這種轉換涉及到TiCl4的水解,這一過程會形成氯化。TiCl4+2H2O→TiO2+4HCl在某些情況下,TiCl4會直接與氧氣氧化。TiCl4+O2→TiO2+2Cl2煙幕它被用來生產煙幕,因為它產生的白煙很重,沒有什么上升的趨勢。Tickle是制作電影現場煙霧效果的標準手段,后來由于擔心水合氯化物對呼吸系統的影響,在20世紀80年代被逐步淘汰。

    化學反應

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    四氯化鈦是一種多用途的試劑,可以形成各種衍生物,包括下面說明的那些。醇解和相關反應四氯化鈦的一個特征反應是它容易水解,其標志是釋放出氯化氫蒸汽和鈦氧化物及氧氯化物。四氯化鈦已被用于制造海軍煙幕,因為所形成的鹽酸氣溶膠和二氧化鈦能非常有效地散射光線。然而,這種煙霧具有腐蝕性。醇類與TiCl4反應,產生烷氧基化物,公式為TiCl4+2Hacac→Ti(acac)2Cl2+2HCl有機胺與TiCl4反應,得到含有酰胺(R2N---含有)和亞胺(RN2---含有)的絡合物。

    四氯化鈦

    與氨氣一起,形成氮化鈦。一個說明性的反應是合成四(二甲氨基)鈦Ti(N(CH3)2)4,一種黃色的苯溶性液體:這個分子是四面體,有平面的氮中心。4LiN(CH3)2+TiCl4→4LiCl+Ti(N(CH3)2)4具有簡單配體的絡合物TiCl4是一種路易斯酸,因為它有水解的傾向。與乙醚THF反應,TiCl4會產生TiCl4(THF)2的黃色晶體。與氯鹽,TiCl4反應形成順序氯離子與TiCl4的反應取決于反離子。這個反應說明了TiCl+3實體的高路易斯酸度,w

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    詞條目錄
    1. 四氯化鈦
    2. 四氯化鈦的性能和結構
    3. 四氯化鈦的應用
    4. 化學反應

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