Loading article…
| |
| |
| 名前 | |
|---|---|
| IUPAC名
塩化チタン(IV)
| |
| その他の名前
四塩化
チタン | |
| 識別子 | |
| |
3Dモデル（JSmol）
|
|
| チェビ |
|
| ケムスパイダー |
|
| ECHA 情報カード | 100.028.584 |
| EC番号 |
|
| メッシュ | チタン+四塩化物 |
パブケム CID
|
|
| RTECS番号 |
|
| ユニ |
|
| 国連番号 | 1838 |
CompTox ダッシュボード ( EPA )
|
|
| |
| |
| プロパティ | |
| 塩化チタン4 | |
| モル質量 | 189.679グラム/モル |
| 外観 | 無色の液体 |
| 臭い | 突き刺さる酸っぱい臭い |
| 密度 | 1.726グラム/ cm3 |
| 融点 | −24.1 °C (−11.4 °F; 249.1 K) |
| 沸点 | 136.4 °C (277.5 °F; 409.5 K) |
| 反応する（発熱加水分解）[1] | |
| 溶解度 | ジクロロメタン[2] 、トルエン[3]、 ペンタン[ 4]に可溶 |
| 蒸気圧 | 1.3 kPa (20 °C) |
磁化率（χ）
|
−54.0·10 −6 cm 3 /モル |
屈折率( n D )
|
1.61 (10.5 °C) |
| 粘度 | 827μPa・s |
| 構造 | |
| 正方晶 | |
| 四面体 | |
| 0 日 | |
| 熱化学 | |
標準モル
エントロピー ( S ⦵ 298 ) |
355 J·モル−1 ·K −1 [5] |
標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 ) |
−763 kJ·モル−1 [5] |
| 危険性[6] | |
| 労働安全衛生（OHS/OSH）： | |
主な危険
|
有毒、腐食性があり、水と反応してHClを放出する |
| GHSラベル: | |
  
| |
| 危険 | |
| H314、H317、H330、H335、H370、H372 | |
| P280、P301+P330+P331、P304+P340、P305+P351+P338、P308+P310 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 安全データシート（SDS） | 製品安全データシート |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
|
臭化チタン(IV) フッ化チタン(IV) ヨウ化チタン(IV) |
その他の陽イオン
|
塩化ハフニウム(IV) 塩化 ジルコニウム(IV) |
関連化合物
|
塩化チタン(II) 塩化チタン(III) |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
| |
四塩化チタンは、化学式TiCl 4の無機化合物です。これは、金属チタンと顔料二酸化チタンの製造における重要な中間体です。TiCl 4 は揮発性の液体です。湿った空気と接触すると、二酸化チタン( TiO 2 ) と塩酸の厚い雲を形成します。この反応は、かつてスモークマシンで使用されていました。分子式 ( TiCl 4 )の記号の音声表現として、「ティックル」または「ティックル 4」と呼ばれることもあります。[7] [8]
特性と構造
TiCl 4 は密度が高く無色の液体ですが、粗サンプルは黄色や赤褐色になることもあります。TiCl 4 は室温で液体である珍しい遷移金属ハロゲン化物の 1 つで、VCl 4もその一例です。この特性は、 TiCl 4分子が弱く自己会合するという事実を反映しています。ほとんどの金属塩化物はポリマーであり、塩化物原子が金属間を橋渡しします。融点はCCl 4とほぼ同じです。[9] [10]
Ti 4+ は「閉じた」電子殻を持ち、電子数は希ガスのアルゴンと同じである。TiCl 4の四面体構造は、4つの同一の配位子に囲まれたd 0金属中心（Ti 4+ ）という説明と一致している。 この構成により、対称性の高い構造となり、分子は四面体形状となる。TiCl 4 は、 TiBr 4やTiI 4と同様の構造をとっており、これら3つの化合物には多くの類似点がある。TiCl 4とTiBr 4 は反応して混合ハロゲン化物TiCl 4− x Br x （ x = 0、1、2、3、4）を生成する。磁気共鳴測定からも、ハロゲン化物交換がTiCl 4とVCl 4の間でも急速に起こることが示唆されている。[11]
TiCl 4はトルエンやクロロカーボンに溶けます。ある種のアレーンは[(C 6 R 6 )TiCl 3 ] +型の錯体を形成します。[12] TiCl 4 はTHFなどのドナー溶媒と発熱反応を起こし、 6配位付加物を与えます。[13]よりかさ高い配位子(L) は 5配位付加物TiCl 4 Lを与えます。
生産
TiCl 4は塩化物法によって製造され、900℃で流通する塩素下で炭素とチタン酸化物鉱石（典型的にはイルメナイト（FeTiO 3））を還元する。不純物は蒸留によって除去される。[10]
- 2 FeTiO 3 + 7 Cl 2 + 6 C → 2 TiCl 4 + 2 FeCl 3 + 6 CO
FeCl 3の同時生成は望ましくないため、代替技術の開発が促進されました。イルメナイトを直接使用する代わりに、「ルチルスラグ」が使用されます。この物質はTiO 2の不純な形態であり、炭素還元または硫酸による抽出のいずれかを使用して鉄を除去することによってイルメナイトから得られます。粗TiCl 4には、塩化バナジル( VOCl 3 )、四塩化ケイ素( SiCl 4 )、四塩化スズ( SnCl 4 ) など、分離する必要があるさまざまな揮発性ハロゲン化物が含まれています。 [10]
アプリケーション
チタン金属の生産
世界のチタン金属供給量は年間約25万トンで、TiCl4から作られています。この変換には四塩化物をマグネシウム金属で還元する工程が含まれます。この手順はクロール法として知られています。[14]
- 2 Mg + TiCl 4 → 2 MgCl 2 + Ti
ハンター法では、マグネシウムの代わりに液体ナトリウムが還元剤として使用されます。 [15]
二酸化チタンの製造
TiCl 4生産量の約90%は、顔料である二酸化チタン（TiO 2 ）の製造に使用されます。この変換には、 TiCl 4の加水分解が関与し、塩化水素が生成されます。[14]
- TiCl 4 + 2 H 2 O → TiO 2 + 4 HCl
場合によっては、TiCl 4は酸素によって直接酸化されます。
- TiCl 4 + O 2 → TiO 2 + 2 Cl 2
煙幕
上昇傾向の少ない重い白い煙を生成するため、煙幕を作るのに使われてきました。「ティクル」は映画の撮影現場で煙の効果を生み出す標準的な手段でしたが、1980年代に水和塩酸の呼吸器系への影響が懸念されたため、段階的に廃止されました。[16]
化学反応
四塩化チタンは、以下に示すものを含む多様な誘導体を形成する多用途の試薬です。[17]
アルコール分解と関連反応
TiCl 4の特徴的な反応は加水分解されやすいことで、 HCl蒸気とチタン酸化物およびオキシ塩化物の放出によって示されます。四塩化チタンは、塩酸エアロゾルと生成される二酸化チタンが非常に効率的に光を散乱するため、海軍の煙幕の作成に使用されてきました。ただし、この煙は腐食性があります。[10]
アルコールはTiCl 4と反応して、化学式[Ti(OR) 4 ] n (R =アルキル、n = 1、2、4)のアルコキシドを生成する。化学式が示すように、これらのアルコキシドはモノマーからテトラマーまで複雑な構造をとることができる。このような化合物は、材料科学だけでなく有機合成にも役立つ。よく知られている誘導体は、モノマーであるチタンイソプロポキシドである。チタンビス(アセチルアセトネート)ジクロリドは、四塩化チタンを過剰のアセチルアセトンで処理することで得られる: [18]
有機アミンはTiCl 4と反応してアミド（R 2 N −含有）およびイミド（RN 2−含有）錯体を含む錯体を生成する。アンモニアでは窒化チタンが形成される。例示的な反応は、黄色のベンゼン可溶性液体であるテトラキス（ジメチルアミド）チタンTi（N（CH 3）2）4の合成である：[19]この分子は四面体であり、平面窒素中心を有する。[20]
- 4 LiN(CH 3 ) 2 + TiCl 4 → 4 LiCl + Ti(N(CH 3 ) 2 ) 4
単純な配位子を持つ錯体
TiCl 4は加水分解する性質からルイス酸であると考えられる。エーテルTHFと反応すると、TiCl 4 (THF) 2の黄色い結晶が生じる。塩化物塩と反応すると、TiCl 4 は[Ti 2 Cl 9 ] −、[Ti 2 Cl 10 ] 2−（上図参照）、[TiCl 6 ] 2− を順に形成する。[21]塩化物イオンとTiCl 4の反応は対イオンに依存する。[N(CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) 4 ]ClとTiCl 4は五配位錯体[N(CH 2 CH 2 CH 2 CH 3 ) 4 ] [ TiCl 5 ]を与えるが、より小さな[N(CH 2 CH 3 ) 4 ] + は[N(CH 2 CH 3 ) 4 ] 2 [Ti 2 Cl 10 ]を与える。これらの反応は、イオン結合が強い化合物の構造に対する静電気の影響を浮き彫りにします。
酸化還元
TiCl 4をアルミニウムで還元すると、一電子還元が起こる。三塩化物 ( TiCl 3 ) と四塩化物は対照的な性質を持つ。三塩化物は有色の固体で、配位ポリマーであり、常磁性である。還元をTHF溶液で行うと、Ti(III) 生成物は淡い青色の付加物TiCl 3 (THF) 3に変換される。
有機金属化学
チタンの有機金属化学は、典型的にはTiCl 4から始まります。重要な反応は、シクロペンタジエニルナトリウムからチタノセンジクロリドTiCl 2 (C 5 H 5 ) 2 を生成することです。この化合物とその誘導体の多くは、チーグラー・ナッタ触媒の前駆体です。有機化学で有用なテッベ試薬は、チタノセンジクロリドとトリメチルアルミニウムの反応から生じるチタノセンのアルミニウム含有誘導体です。これは「オレフィン化」反応に使用されます。[17]
C 6 (CH 3 ) 6などのアレーンは反応してピアノスツール錯体[Ti(C 6 R 6 )Cl 3 ] +（R = H、CH 3 、上図参照）を与える。この反応はTiClの高いルイス酸性を示している。 +3これはTiCl 4からAlCl 3によって塩化物が抽出されることによって生成される実体である。[12]
有機合成における試薬
TiCl 4 は、ルイス酸性、親酸素性、還元チタンハロゲン化物の電子移動特性を利用して、有機合成に時々使用されます。ルイス酸触媒アルドール付加反応に使用されます[22]この用途の鍵となるのは、TiCl 4がアルデヒド(RCHO)を活性化し、 (RCHO)TiCl 4 OC(H)Rなどの付加物を形成する性質です[23]
毒性と安全性に関する考慮事項
四塩化チタンの危険性は、一般的に水と反応して塩酸を放出することで生じます。塩酸自体も非常に腐食性があり、その蒸気も非常に刺激性があります。TiCl 4は強力なルイス酸で、 THFや水 などの弱い塩基とでも発熱して付加物を形成します。
参考文献
- ^ Eremenko, BV; Bezuglaya, TN; Savitskaya , AN; Malysheva, ML; Kozlov, IS; Bogodist, LG (2001). 「四塩化チタン加水分解法で調製した水和二酸化チタンの水性分散液の安定性」。コロイドジャーナル。63 (2): 173–178。doi : 10.1023 /A:1016673605744。S2CID 93971747。
- ^ 「チタン(IV)塩化物、ジクロロメタン中の1M溶液」Alfa Aesar 。 2018年3月7日閲覧。
- ^ 「トルエン中1.0M塩化チタン(IV)溶液」Sigma-Aldrich . 2018年3月7日閲覧。
- ^ Butts, Edward H De. 「特許 US3021349A」。
- ^ ab ズムダール、スティーブン S. (2009)。化学原理（第 6 版）。ホートンミフリン。p. A23。ISBN 978-0-618-94690-7。
- ^ 「分類 - CLインベントリ」echa.europa.eu。
- ^ [1] 2013-02-17にWayback Machineでアーカイブ アメリカ化学協会– 「四塩化チタン：驚くべき技術への足がかり」
- ^ “アーカイブコピー”. 2014年3月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年4月10日閲覧。
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク) アイオワ州立大学– 「化学製品安全データシート」 - ^ アーンショウ、A.; グリーンウッド、N. (1997).元素の化学(第2版).バターワース・ハイネマン.
- ^ abcd Heinz Sibum; Volker Güther; Oskar Roidl; Fathi Habashi; Hans Uwe Wolf; Carsten Siemers (2017). 「チタン、チタン合金、チタン化合物」。Ullmann 's Encyclopedia of Industrial Chemistry。Weinheim: Wiley-VCH。pp. 1–35。doi :10.1002 / 14356007.a27_095.pub2。ISBN 978-3-527-30673-2。
- ^ Webb, SP; Gordon, MS (1999). 「チタンテトラハライド TiX4 (X = F, Cl, Br) の分子間自己相互作用」J. Am. Chem. Soc. 121 (11): 2552–2560. doi :10.1021/ja983339i.
- ^ ab Calderazzo, F.; Ferri, I.; Pampaloni, G.; Troyanov, S. (1996). 「η 6 -チタン(IV)、ジルコニウム(IV)、ハフニウム(IV)のアレーン誘導体」J. Organomet. Chem . 518 (1–2): 189–196. doi :10.1016/0022-328X(96)06194-3.
- ^ Manzer, LE (1982). 「31. 選択された初期遷移金属のテトラグトリフラン錯体」.無機合成. 第21巻. pp. 135–40. doi :10.1002/9780470132524.ch31. ISBN 978-0-470-13252-4。
- ^ ab フェルツ、ハンス G.;他。 (2006)。 「顔料、無機」。無機顔料。ウルマンの工業化学百科事典。ワインハイム: ワイリー-VCH。土井：10.1002/14356007.n20_n04。ISBN 978-3-527-30673-2。
- ^ Schaschke, Carl (2014). 「ハンタープロセス」.化学工学辞典. Oxford University Press. doi :10.1093/acref/9780199651450.001.0001. ISBN 978-0-19-965145-0。
- ^ イギリス海軍の戦争(DVD)。ロンドン：帝国戦争博物館。2005年。
- ^ ab 「有機合成における有機チタン試薬（有機化学における反応性と構造の概念、第24巻）」マンフレッド・T・リーツ1986年 ISBN 0-387-15784-0
- ^ Wilkie, CA; Lin, G.; Haworth, DT (1979). 「Cis -[ジハロビス(2,4-ペンタジオナト)チタン(IV)] 錯体」.無機合成. 第19巻. pp. 145–148. doi :10.1002/9780470132500.ch33. ISBN 978-0-470-13250-0。
{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ) - ^ Bradey, DC; Thomas, M. (1960). 「チタンおよびジルコニウムのいくつかのジアルキルアミノ誘導体」J. Chem. Soc. : 3857–3861. doi :10.1039/JR9600003857.
- ^ ME Davie; T. Foerster; S. Parsons; C. Pulham; DWH Rankin; BA Smart (2006). 「テトラキス(ジメチルアミノ)チタン(IV)の結晶構造」. Polyhedron . 25 (4): 923–929. doi :10.1016/j.poly.2005.10.019.
- ^ Creaser, CS; Creighton, JA (1975). 「ペンタクロロチタン酸イオンおよびペンタブロモチタン酸(IV)イオン」Dalton Trans. (14): 1402–1405. doi :10.1039/DT9750001402.
- ^ Mariappan Periasamy (2002)：「TiCl4-NR3試薬システムを使用した新しい合成方法」、Arkivoc、p.151-166。
- ^ Gundersen, L.-L.; Rise, F.; Undheim, K. (2004). 「チタン(IV)塩化物」。Paquette, L. (編)。有機合成試薬百科事典。ニューヨーク、NY: J. Wiley & Sons。
一般的な読み物
- Holleman, AF; Wiberg, E. (2001).無機化学. サンディエゴ、カリフォルニア州: Academic Press. ISBN 978-0-12-352651-9。
- グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
外部リンク
- 四塩化チタン: 健康被害情報
- NIST 標準参照データベース
- ChemSub Online: 四塩化チタン