Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Неорганическое химическое соединение
Inorganic chemical compound
Тетрахлорид титана — это неорганическое соединение с формулой TiCl4. Он является важным промежуточным продуктом в производстве титанового металла и пигмента диоксида титана. TiCl4 — летучая жидкость. При контакте с влажным воздухом образуются густые облака диоксида титана (TiO2) и хлороводородной кислоты, реакция, которая ранее использовалась в дымовых машинах. Его иногда называют "щекотка" или "щекотка 4" как фонетическое представление символов его молекулярной формулы (TiCl4).
Titanium tetrachloride is the inorganic compound with the formula |TiCl4. It is an important intermediate in the production of titanium metal and the pigment titanium dioxide. |TiCl4 is a volatile liquid. Upon contact with humid air, it forms thick clouds of titanium dioxide (|TiO2) and hydrochloric acid, a reaction that was formerly exploited for use in smoke machines. It is sometimes referred to as "tickle" or "tickle 4", as a phonetic representation of the symbols of its molecular formula (|TiCl4).
Свойства и структура
TiCl4 — плотная бесцветная жидкость, хотя неочищенные образцы могут быть желтыми или даже красно-коричневыми. Это один из немногих галогенидов переходных металлов, который является жидким при комнатной температуре, VCl4 — другой пример. Это свойство обусловлено тем, что молекулы TiCl4 слабо самоассоциируются. Большинство хлоридов металлов являются полимерами, в которых атомы хлора образуют мостики между металлами. Его температура плавления аналогична температуре плавления CCl4. TiCl4 растворим в толуоле и хлорорганических растворителях. Определенные арены образуют комплексы типа [(C6R6)TiCl3]+. Более объемные лиганды (L) образуют пентакоординационные аддукты TiCl4L.
|TiCl4 is a dense, colourless liquid, although crude samples may be yellow or even red brown. It is one of the rare transition metal halides that is a liquid at room temperature, |VCl4 being another example. This property reflects the fact that molecules of |TiCl4 weakly self associate. Most metal chlorides are polymers, wherein the chloride atoms bridge between the metals. Its melting point is similar to that of |CCl4. |TiCl4 is soluble in toluene and chlorocarbons. Certain arenes form complexes of the type |[(C6R6)TiCl3]+. Bulkier ligands (L) give pentacoordinated adducts |TiCl4L.
Дымные экраны
Он использовался для создания дымовых завес, поскольку производит густой, белый дым, который мало поднимается вверх. "Tickle" был стандартным способом создания эффектов дыма на съемочной площадке для кинофильмов до 1980-х годов, когда его использование было прекращено из-за опасений по поводу воздействия гидратированного HCl на органы дыхания.
It has been used to produce smoke screens since it produces a heavy, white smoke that has little tendency to rise. "Tickle" was the standard means of producing on set smoke effects for motion pictures, before being phased out in the 1980s due to concerns about hydrated HCl's effects on the respiratory system.
Химические реакции
Тетрахлорид титана — универсальный реагент, который образует разнообразные производные, в том числе те, что приведены ниже.
Titanium tetrachloride is a versatile reagent that forms diverse derivatives including those illustrated below.
Комплексы с простыми лигандами
TiCl4 является кислотой Льюиса, что подтверждается его склонностью к гидролизу. В присутствии эфира THF, TiCl4 реагирует с образованием жёлтых кристаллов TiCl4(THF)2. С хлоридными солями TiCl4 последовательно реагирует, образуя [Ti2Cl9]−, [Ti2Cl10](2−) (см. рисунок выше) и [TiCl6](2−). Реакция ионов хлорида с TiCl4 зависит от противоиона. [N(CH2CH2CH2CH3)4]Cl и TiCl4 дают комплекс с пентакоординацией [N(CH2CH2CH2CH3)4][TiCl5], в то время как меньший [N(CH2CH3)4]+ даёт [N(CH2CH3)4]2[Ti2Cl10]. Эти реакции демонстрируют влияние электростатических взаимодействий на структуру соединений с высокой степенью ионной связи.
|TiCl4 is a Lewis acid as implicated by its tendency to hydrolyze. With the ether THF, |TiCl4 reacts to give yellow crystals of |TiCl4(THF)2. With chloride salts, |TiCl4 reacts to form sequentially |[Ti2Cl9]−, |[Ti2Cl10](2−) (see figure above), and |[TiCl6](2−). The reaction of chloride ions with |TiCl4 depends on the counterion. |[N(CH2CH2CH2CH3)4]Cl and |TiCl4 gives the pentacoordinate complex |[N(CH2CH2CH2CH3)4][TiCl5], whereas smaller |[N(CH2CH3)4]+ gives |[N(CH2CH3)4]2[Ti2Cl10]. These reactions highlight the influence of electrostatics on the structures of compounds with highly ionic bonding.
Редоксы
Восстановление TiCl4 алюминием приводит к одноэлектронному восстановлению. Трихлорид (TiCl3) и тетрахлорид обладают контрастными свойствами: трихлорид – это цветное твердое вещество, являющееся координационным полимером, и он парамагнитен. При проведении восстановления в растворе THF продукт Ti(III) превращается в светло-голубой аддукт TiCl3(THF)3.
Reduction of |TiCl4 with aluminium results in one electron reduction. The trichloride (|TiCl3) and tetrachloride have contrasting properties: the trichloride is a colored solid, being a coordination polymer, and is paramagnetic. When the reduction is conducted in THF solution, the Ti(III) product converts to the light blue adduct |TiCl3(THF)3.
Органометаллохимия
Органометаллическая химия титана обычно начинается с TiCl4. Важная реакция включает взаимодействие с циклопентадиенилом натрия с образованием дихлорида титаноцена, TiCl2(C5H5)2. Это соединение и многие его производные служат предшественниками катализаторов Циглера-Натты. Реагент Теббе, полезный в органической химии, является производным титаноцена, содержащим алюминий, которое образуется в результате реакции дихлорида титаноцена с триметилалюминием. Он используется в реакциях олефинирования.
The organometallic chemistry of titanium typically starts from |TiCl4. An important reaction involves sodium cyclopentadienyl to give titanocene dichloride, |TiCl2(C5H5)2. This compound and many of its derivatives are precursors to Ziegler–Natta catalysts. Tebbe's reagent, useful in organic chemistry, is an aluminium containing derivative of titanocene that arises from the reaction of titanocene dichloride with trimethylaluminium. It is used for the "olefination" reactions.
Реагент в органическом синтезе
TiCl4 иногда применяется в органическом синтезе, используя его кислотные свойства Льюиса, оксофильность и способность к переносу электронов восстановленных галогенидов титана. Он используется в альдольной реакции, катализируемой кислотой Льюиса. Ключевым фактором этого применения является способность TiCl4 активировать альдегиды (RCHO) посредством образования аддуктов, таких как (RCHO)TiCl4OC(H)R.
|TiCl4 finds occasional use in organic synthesis, capitalizing on its Lewis acidity, its oxophilicity, and the electron transfer properties of its reduced titanium halides. It is used in the Lewis acid catalysed aldol addition Key to this application is the tendency of |TiCl4 to activate aldehydes (RCHO) by formation of adducts such as |(RCHO)TiCl4OC(H)R.
Относительно токсичности и безопасности
Опасность, представляемая тетрахлоридом титана, обычно связана с его реакцией с водой, в результате которой выделяется соляная кислота, обладающая высокой коррозионной активностью, а её пары – выраженным раздражающим действием. TiCl4 является сильной кислотой Льюиса, экзотермически образующей аддукты даже со слабыми основаниями, такими как ТГФ и вода.
Hazards posed by titanium tetrachloride generally arise from its reaction with water that releases hydrochloric acid, which is severely corrosive itself and whose vapors are also extremely irritating. |TiCl4 is a strong Lewis acid, which exothermically forms adducts with even weak bases such as THF and water.