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三氯化钛

十月 20, 2023

三氯化钛或称氯化钛(III)，是钛的氯化物之一，化学式为TiCl3。三氯化钛是常见的钛化合物之一，在工业上主要用作烯烃聚合反应的催化剂。

三氯化钛
IUPAC名
Titanium(III) chloride
别名 氯化钛(III)
识别
CAS号 7705-07-9  
PubChem 62646
ChemSpider 56398
SMILES
 
  • Cl[Ti](Cl)Cl
InChI
 
  • 1/3ClH.Ti/h3*1H;/q;;;+3/p-3
InChIKey YONPGGFAJWQGJC-DFZHHIFOAS
EINECS 231-728-9
RTECS XR1924000
性质
化学式 TiCl3
摩尔质量 154.225 g·mol⁻¹
外观 红紫色晶体
密度 2.64 g/cm3[1]
熔点 440°C 分解[1]
溶解性（水） 可溶
危险性
MSDS External MSDS
主要危害 腐蚀性
NFPA 704
 
3
2
 
相关物质
其他阴离子 三氟化钛、三溴化钛
三碘化钛
其他阳离子 三氯化钪、三氯化铬
相关化学品 三氯化钒、四氯化钛
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。
三氯化钛溶液

结构 编辑

固态TiCl3有四种结晶变体，分别称为α-、β-、γ-、δ-变体，可由晶体学以及磁交换研究加以确定。[2]α-、β-和δ-变体都为六方结构，α-和β-变体的晶格参数几乎是相等的。

β- 编辑

β-TiCl3变体为棕色针状结晶，只能在较低温度下制得。其结构如右栏的上图，是由TiCl6八面体组成的直线形聚合物，含有卤桥，八面体间共用相对的底面，Ti-Ti距离为2.91Å，比其他三种变体要小得多。β-变体中由于金属-金属相互作用的增大，它的磁矩（< 0.78 B.M.）比α-变体要小得多（1.31 B.M.）。

α-、γ-、δ- 编辑

α-、γ-和δ-变体都为紫色固体，基本上都具有层状晶格。α-TiCl3中的氯离子为六方紧密堆积结构，γ-TiCl3中的氯离子为立方紧密堆积。这两种结构的中间类型为δ-变体，X射线晶体学表明其结构中存在无序性。右栏下图展示了它的TiCl6八面体单元。

以上变体中的TiCl6单元间共顶点，Ti-Ti距离为3.60Å，比β-变体中要长得多。

电子结构 编辑

三氯化钛中，每个钛原子有1个d电子，因此大多数变体都是顺磁性的。与其不同，同族铪和锆的三卤化物中金属-金属作用很强，呈现反磁性。

三氯化钛的溶液的紫色可归咎于对其d电子的激发。但由于跃迁禁阻，因此颜色并不强烈。

反应 编辑

与卤化物反应 编辑

三氯化钛可与氯化铯和六氯苯反应生成CsTi2Cl7晶体，含有摩尔比为1:2的CsCl与TiCl3。CsCl3与Cl4单元按ABAC的顺序堆积，四分之一的八面体空隙被Ti3+所占据。[3]

齐格勒-纳塔催化剂 编辑

三氯化钛是用于烯烃聚合反应的齐格勒-纳塔催化剂组分之一，催化机理与配位数不足6的钛原子形成的空隙有关，根据制备方法不同，催化活性有很大差异。[4]

其他反应 编辑

TiCl3可以生成很多配合物，大多为八面体型，配位原子为O-或N-。三氯化钛与四氢呋喃回流时，会生成淡蓝色的晶体TiCl3(THF)3：[5]

TiCl3 + 3C4H8O → TiCl3(OC4H8)3

与二甲胺配位生成暗绿色的中性产物：

TiCl3 + 3Me2NH → TiCl3(NHMe2)3 + CH3Cl

TiCl3与乙酰丙酮反应生成三(乙酰丙酮)配合物：

TiCl3 + 3NH4(acac) → Ti(acac)3 + 3NH4Cl

产物用作聚乙烯催化剂中纤维素薄膜的交联剂。空气氧化Ti(acac)3得到橙黄色的TiO(acac)2，不具有交联作用。[6]

三氯化钛在450°C歧化为二氯化钛和四氯化钛，在200°C以上发生氨解。[7]它还可与很多一价卤化物生成通式为A3TiCl6的产物，结构依阳离子性质而定。[8]

合成及使用 编辑

三氯化钛一般是通过还原四氯化钛制得的，还原剂可以是氢气、钛单质或其他金属。用氢气还原时，氢气与四氯化钛的混合蒸汽通过800°C的石英管，使三氯化钛冷凝在一支冷指管中，产率约为10%。若反应物中的四氯化钛保持过量，则不会有进一步还原的二氯化钛生成。

H2 + 2TiCl4 → 2TiCl3 + 2HCl
Ti + 3TiCl4 → 4TiCl3

三氯化钛也可通过溶液中还原TiIV得到。惰性气体存在下，三氯化钛的水溶液比较稳定，六水合物TiCl3·6H2O也已经制得。与Cr(III)离子类似，该化合物具有水合异构，Cl−全部处于外界的异构体[Ti(H2O)6]Cl3呈紫色，部分处于外界的异构体[TiCl2(H2O)4]+Cl−·2H2O呈绿色。

三氯化钛一般以与三氯化铝形成的化合物出售，AlCl3·3TiCl3，它可以被转化为TiCl3(THF)3。[9]

分析化学中分析试样中钛的含量时，先用琼斯还原剂（Jones reductor，锌汞齐）将TiIV还原为Ti3+，[10]再用过量Fe3+在1M的H2SO4中处理反应后的溶液，使其被还原为Fe2+，最后滴定Fe2+含量便可得知原试样中钛的含量。

三氯化钛也用于有机合成中，主要用作还原剂，可用于合成咪唑啉衍生物。它也可用作McMurry等反应中的催化剂。

三氯化钛及其大部分配合物在空气中会迅速被氧化，因此对这些化合物的研究都应在惰性气体氛（如氮气、氩气）中进行，最好是在真空管路中。[11]

参考资料 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 Eagleson, Mary. Concise encyclopedia chemistry. Berlin: Walter de Gruyter. 1994. ISBN 0-89925-457-8. OCLC 29029713. 
  2. ^ Starr, C.; Bitter, F.; Kaufman, A.R.Lippard, S. "Halides & Halide Complexes" in (1968) Progress in Inorganic Chemistry, Cotton (Ed.) Volume 9, (John Wiley & Sons, Inc.) pp. 6
  3. ^ Jongen, Liesbet; Meyer, Gerd. Caesium Heptaiodo-Dititanate(III), CsTi2I7. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie (Wiley). 2004, 630 (2): 211–212. ISSN 0044-2313. doi:10.1002/zaac.200300315 （德语）. 
  4. ^ Ueno, H.; Imanishi, K.; Ueki, S.; Kohara, T. (2000). "Kinetics Study of Propene Polymerization with Porous Titanium Trichloride". Chemical Society of Japan 7: 495. Abstract（页面存档备份，存于互联网档案馆）.
  5. ^ Manxzer, L. E.; Deaton, Joe; Sharp, Paul; Schrock, R. R. 31. Tetrahydrofuran Complexes of Selected Early Transition Metals.. Inorganic Syntheses. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc. 2007-01-05. ISSN 1934-4716. doi:10.1002/9780470132524.ch31. 
  6. ^ Cor, M.; Lewis, J.; Nyholm, R. S., S. "Titanium" in (1966) Progress in Inorganic Chemistry, Lippard, S. J. (Ed.) Volume 7, (John Wiley & Sons, Inc.) pp. 391
  7. ^ Fowles, G. W. A. "Reacting Halides with Liquid Ammonia" in (1965) Progress in Inorganic Chemistry, Lippard, S. J. (Ed.) Volume 6, (John Wiley & Sons, Inc.) pp. 2
  8. ^ Hinz, D.; Gloger, T.; Meyer, G. Ternary halides of the type A3MX6. Part 9. Crystal structures of Na3TiCl6 and K3TiCl6. Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 2000, 626 (4): 822–824. doi:10.1002/(SICI)1521-3749(200004)626:4<822::AID-ZAAC822>3.0.CO;2-6. 
  9. ^ Jones, Natalie A.; Liddle, Stephen T.; Wilson, Claire; Arnold, Polly L. Titanium(III) Alkoxy-N-heterocyclic Carbenes and a Safe, Low-Cost Route to TiCl3(THF)3. Organometallics (American Chemical Society (ACS)). 2007-01-01, 26 (3): 755–757. ISSN 0276-7333. doi:10.1021/om060486d. 
  10. ^ Kišová, Libuše; Šotková, Šárka; Komendová, Ivana. Electrode Kinetics of the Ti(IV)/Ti(III) System in Water and in WaterDimethylformamide and WaterDimethyl Sulfoxide Mixed Solvents. Collection of Czechoslovak Chemical Communications (Institute of Organic Chemistry & Biochemistry). 1994, 59 (6): 1279–1286. ISSN 0010-0765. doi:10.1135/cccc19941279. 
  11. ^ (1981) "Reductive Coupling of Carbonyls to Alkenes: Adamantylideneadamantane". Org. Synth. 60: 113. 

外部链接 编辑

十月 20, 2023
三氯化钛, 或称氯化钛, 是钛的氯化物之一, 化学式为ticl3, 是常见的钛化合物之一, 在工业上主要用作烯烃聚合反应的催化剂, iupac名titanium, chloride别名, 氯化钛, 识别cas号, 7705, pubchem, 62646chemspider, 56398smiles, clinchi, 3clh, 3inchikey, yonpggfajwqgjc, dfzhhifoaseinecs, 9rtecs, xr1924000性质化学式, ticl3摩尔质量, 外观, 红紫色晶体密度, . 三氯化钛或称氯化钛 III 是钛的氯化物之一 化学式为TiCl3 三氯化钛是常见的钛化合物之一 在工业上主要用作烯烃聚合反应的催化剂 三氯化钛IUPAC名Titanium III chloride别名 氯化钛 III 识别CAS号 7705 07 9 PubChem 62646ChemSpider 56398SMILES Cl Ti Cl ClInChI 1 3ClH Ti h3 1H q 3 p 3InChIKey YONPGGFAJWQGJC DFZHHIFOASEINECS 231 728 9RTECS XR1924000性质化学式 TiCl3摩尔质量 154 225 g mol 外观 红紫色晶体密度 2 64 g cm3 1 熔点 440 C 分解 1 溶解性 水 可溶危险性MSDS External MSDS主要危害 腐蚀性NFPA 704 3 2 相关物质其他阴离子 三氟化钛 三溴化钛三碘化钛其他阳离子 三氯化钪 三氯化铬相关化学品 三氯化钒 四氯化钛若非注明 所有数据均出自标准状态 25 100 kPa 下 三氯化钛溶液 目录 1 结构 1 1 b 1 2 a g d 1 3 电子结构 2 反应 2 1 与卤化物反应 2 2 齐格勒 纳塔催化剂 2 3 其他反应 3 合成及使用 4 参考资料 5 外部链接结构 编辑固态TiCl3有四种结晶变体 分别称为a b g d 变体 可由晶体学以及磁交换研究加以确定 2 a b 和d 变体都为六方结构 a 和b 变体的晶格参数几乎是相等的 b 编辑 b TiCl3变体为棕色针状结晶 只能在较低温度下制得 其结构如右栏的上图 是由TiCl6八面体组成的直线形聚合物 含有卤桥 八面体间共用相对的底面 Ti Ti距离为2 91A 比其他三种变体要小得多 b 变体中由于金属 金属相互作用的增大 它的磁矩 lt 0 78 B M 比a 变体要小得多 1 31 B M a g d 编辑 a g 和d 变体都为紫色固体 基本上都具有层状晶格 a TiCl3中的氯离子为六方紧密堆积结构 g TiCl3中的氯离子为立方紧密堆积 这两种结构的中间类型为d 变体 X射线晶体学表明其结构中存在无序性 右栏下图展示了它的TiCl6八面体单元 以上变体中的TiCl6单元间共顶点 Ti Ti距离为3 60A 比b 变体中要长得多 电子结构 编辑 三氯化钛中 每个钛原子有1个d电子 因此大多数变体都是顺磁性的 与其不同 同族铪和锆的三卤化物中金属 金属作用很强 呈现反磁性 三氯化钛的溶液的紫色可归咎于对其d电子的激发 但由于跃迁禁阻 因此颜色并不强烈 反应 编辑与卤化物反应 编辑 三氯化钛可与氯化铯和六氯苯反应生成CsTi2Cl7晶体 含有摩尔比为1 2的CsCl与TiCl3 CsCl3与Cl4单元按ABAC的顺序堆积 四分之一的八面体空隙被Ti3 所占据 3 齐格勒 纳塔催化剂 编辑 三氯化钛是用于烯烃聚合反应的齐格勒 纳塔催化剂组分之一 催化机理与配位数不足6的钛原子形成的空隙有关 根据制备方法不同 催化活性有很大差异 4 其他反应 编辑 TiCl3可以生成很多配合物 大多为八面体型 配位原子为O 或N 三氯化钛与四氢呋喃回流时 会生成淡蓝色的晶体TiCl3 THF 3 5 TiCl3 3C4H8O TiCl3 OC4H8 3 dd 与二甲胺配位生成暗绿色的中性产物 TiCl3 3Me2NH TiCl3 NHMe2 3 CH3Cl dd TiCl3与乙酰丙酮反应生成三 乙酰丙酮 配合物 TiCl3 3NH4 acac Ti acac 3 3NH4Cl dd 产物用作聚乙烯催化剂中纤维素薄膜的交联剂 空气氧化Ti acac 3得到橙黄色的TiO acac 2 不具有交联作用 6 三氯化钛在450 C歧化为二氯化钛和四氯化钛 在200 C以上发生氨解 7 它还可与很多一价卤化物生成通式为A3TiCl6的产物 结构依阳离子性质而定 8 合成及使用 编辑三氯化钛一般是通过还原四氯化钛制得的 还原剂可以是氢气 钛单质或其他金属 用氢气还原时 氢气与四氯化钛的混合蒸汽通过800 C的石英管 使三氯化钛冷凝在一支冷指管中 产率约为10 若反应物中的四氯化钛保持过量 则不会有进一步还原的二氯化钛生成 H2 2TiCl4 2TiCl3 2HCl Ti 3TiCl4 4TiCl3三氯化钛也可通过溶液中还原TiIV得到 惰性气体存在下 三氯化钛的水溶液比较稳定 六水合物TiCl3 6H2O也已经制得 与Cr III 离子类似 该化合物具有水合异构 Cl 全部处于外界的异构体 Ti H2O 6 Cl3呈紫色 部分处于外界的异构体 TiCl2 H2O 4 Cl 2H2O呈绿色 三氯化钛一般以与三氯化铝形成的化合物出售 AlCl3 3TiCl3 它可以被转化为TiCl3 THF 3 9 分析化学中分析试样中钛的含量时 先用琼斯还原剂 Jones reductor 锌汞齐 将TiIV还原为Ti3 10 再用过量Fe3 在1M的H2SO4中处理反应后的溶液 使其被还原为Fe2 最后滴定Fe2 含量便可得知原试样中钛的含量 三氯化钛也用于有机合成中 主要用作还原剂 可用于合成咪唑啉衍生物 它也可用作McMurry等反应中的催化剂 三氯化钛及其大部分配合物在空气中会迅速被氧化 因此对这些化合物的研究都应在惰性气体氛 如氮气 氩气 中进行 最好是在真空管路中 11 参考资料 编辑 1 0 1 1 Eagleson Mary Concise encyclopedia chemistry Berlin Walter de Gruyter 1994 ISBN 0 89925 457 8 OCLC 29029713 Starr C Bitter F Kaufman A R Lippard S Halides amp Halide Complexes in 1968 Progress in Inorganic Chemistry Cotton Ed Volume 9 John Wiley amp Sons Inc pp 6 Jongen Liesbet Meyer Gerd Caesium Heptaiodo Dititanate III CsTi2I7 Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie Wiley 2004 630 2 211 212 ISSN 0044 2313 doi 10 1002 zaac 200300315 德语 Ueno H Imanishi K Ueki S Kohara T 2000 Kinetics Study of Propene Polymerization with Porous Titanium Trichloride Chemical Society of Japan 7 495 Abstract 页面存档备份 存于互联网档案馆 Manxzer L E Deaton Joe Sharp Paul Schrock R R 31 Tetrahydrofuran Complexes of Selected Early Transition Metals Inorganic Syntheses Hoboken NJ USA John Wiley amp Sons Inc 2007 01 05 ISSN 1934 4716 doi 10 1002 9780470132524 ch31 Cor M Lewis J Nyholm R S S Titanium in 1966 Progress in Inorganic Chemistry Lippard S J Ed Volume 7 John Wiley amp Sons Inc pp 391 Fowles G W A Reacting Halides with Liquid Ammonia in 1965 Progress in Inorganic Chemistry Lippard S J Ed Volume 6 John Wiley amp Sons Inc pp 2 Hinz D Gloger T Meyer G Ternary halides of the type A3MX6 Part 9 Crystal structures of Na3TiCl6 and K3TiCl6 Zeitschrift fur Anorganische und Allgemeine Chemie 2000 626 4 822 824 doi 10 1002 SICI 1521 3749 200004 626 4 lt 822 AID ZAAC822 gt 3 0 CO 2 6 Jones Natalie A Liddle Stephen T Wilson Claire Arnold Polly L Titanium III Alkoxy N heterocyclic Carbenes and a Safe Low Cost Route to TiCl3 THF 3 Organometallics American Chemical Society ACS 2007 01 01 26 3 755 757 ISSN 0276 7333 doi 10 1021 om060486d Kisova Libuse Sotkova Sarka Komendova Ivana Electrode Kinetics of the Ti IV Ti III System in Water and in WaterDimethylformamide and WaterDimethyl Sulfoxide Mixed Solvents Collection of Czechoslovak Chemical Communications Institute of Organic Chemistry amp Biochemistry 1994 59 6 1279 1286 ISSN 0010 0765 doi 10 1135 cccc19941279 1981 Reductive Coupling of Carbonyls to Alkenes Adamantylideneadamantane Org Synth 60 113 外部链接 编辑ChemExper 页面存档备份 存于互联网档案馆 BuyersGuideChem 取自 https zh wikipedia org w index php title 三氯化钛 amp oldid 76709080, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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