Tetracloruro di titanio: sintesi, reazioni, usi

Il tetracloruro di titanio è un composto binario in cui il titanio presenta numero di ossidazione +4 e ha formula TiCl4. È  il più tossico dei composti di titanio ed è altamente corrosivo e instabile. Non  si trova in natura ma ottenuto dai minerali che contengono titanio come anatasio, brookite, ilmenite, leucossene, perovskite, rutilo e sfene.

Proprietà del tetracloruro di titanio

Si presenta come un liquido fumante incolore con un odore acido e penetrante solubile nella maggior parte dei solventi organici.
Il colore del tetracloruro di titanio puro al 99.9% è trasparente, ma è giallo chiaro se il composto non raggiunge questo grado di purezza.

È  un composto estremamente reattivo, che rilascia gas altamente corrosivi come cloruro di idrogeno, se è esposto all’acqua o all’umidità nell’atmosfera secondo la reazione esotermica:
TiCl4 + 2 H2O → TiO2 + 4 HCl

Sintesi

Si ottiene dai minerali come l’ilmenite contenente l’ossido di ferro e titanio che è trattato con cloro e carbonio secondo la reazione:
2 FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2 TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO

Si noti che nella reazione vi sono due specie che si ossidano ovvero il ferro che passa da numero di ossidazione +2 a +3 e il carbonio che passa da 0 a +2.
Il titanio mantiene il suo numero di ossidazione +4 mentre il cloro si riduce da 0 a -1

A causa della formazione di cloruro di ferro (III) che è un prodotto indesiderato si preferisce utilizzare la reazione tra biossido di titanio impuro e acido cloridrico:
TiO2 + 4 HCl → TiCl4 + 2 H2O

Reazioni

A 900 °C il tetracloruro di titanio in fase di vapore reagisce con il magnesio fuso per formare titanio solido e cloruro di magnesio:
TiCl4 + 2 Mg → Ti + 2 MgCl2

Reagisce con il titanio secondo una reazione di comproporzione per dare tricloruro di titanio:
3 TiCl4 + Ti → 4 TiCl3

In presenza di cloruro di bario dà luogo alla formazione di idrossido di titanio (IV):
TiCl4 + BaCl2 + 6 H2O → Ti(OH)4 + Ba(OH)2 + 6 HCl

L’idrossido di titanio (IV) reagisce con l’idrossido di bario per dare titanato di bario utilizzato nei dispositivi switching ovvero quei dispositivi in grado di aprire o chiudere uno o più circuiti elettrici
Ti(OH)4 + Ba(OH)2 → BaTiO3 + 3 H2O

Usi

È utilizzato per produrre titanio e composti come il biossido di titanio.

È usato nella produzione di vetro iridescente e perle artificiali e per produrre cortine fumogene. Era usato in passato con il bitartrato di potassio come mordente nell’industria tessile e con i coloranti nella tintura del cuoio.

Trova utilizzo quale catalizzatore nelle sintesi organiche e in particolare nella sintesi del polipropilene isotattico.

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