كلوريد التيتانيوم (III)

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

كلوريد التيتانيوم (III) هو مركب غير عضوي صيغته الكيميائية TiCl₃ . في حالته النقية اللامائية، يكون مادة صلبة بنفسجية اللون. توجد أربعة أنواع مختلفة على الأقل تحمل هذه الصيغة، بالإضافة إلى مشتقات مائية معروفة. يُعد TiCl₃ أحد أكثر هاليدات التيتانيوم شيوعًا، وهو عامل حفاز مهم في صناعة البولي أوليفينات .

البنية والترابط

في مركب TiCl₃ ، تمتلك كل ذرة تيتانيوم إلكترونًا واحدًا في المدار d ، مما يجعل مشتقاته بارامغناطيسية ، أي أن المادة تنجذب إلى المجال المغناطيسي. محاليل كلوريد التيتانيوم (III) بنفسجية اللون، وينتج هذا اللون عن إثارة إلكترونات المدار d .

تُعرف أربعة أشكال صلبة أو متعددة الأشكال لمركب TiCl₃ . تتميز جميعها بوجود التيتانيوم في مجال تنسيق ثماني السطوح. يمكن تمييز هذه الأشكال من خلال علم البلورات ، بالإضافة إلى خصائصها المغناطيسية التي تكشف عن تفاعلات التبادل . يتبلور β-TiCl₃ على شكل إبر بنية اللون. يتكون تركيبه من سلاسل من ثماني السطوح TiCl₆ التي تتشارك في أوجه متقابلة بحيث تكون أقرب مسافة تلامس بين ذرتي تيتانيوم 2.91 أنغستروم. تشير هذه المسافة القصيرة إلى تفاعلات قوية بين الفلزات (انظر الشكل في أعلى اليمين). أما الأشكال الثلاثة  "الطبقية" البنفسجية، والتي سُميت بهذا الاسم نسبةً إلى لونها وميلها للتقشر، فتُسمى ألفا (α) وجاما (γ) ودلتا (δ). في α-TiCl₃ ، تكون أنيونات الكلوريد متراصة بشكل سداسي . أما في γ-TiCl₃ ، فتكون أنيونات الكلوريد متراصة بشكل مكعب . أخيرًا، يؤدي عدم انتظام تتابعات الإزاحة إلى ظهور بنية وسيطة بين بنيتي ألفا وجاما، تُسمى الشكل دلتا. تتشارك جزيئات TiCl₆ في الحواف في كلا الشكلين، حيث تبلغ أقصر مسافة بين كاتيونات التيتانيوم 3.60 أنغستروم . هذه المسافة الكبيرة بين كاتيونات التيتانيوم تمنع الترابط المباشر بين الفلزات. في المقابل، تتفاعل ثلاثي هاليدات الفلزات الأثقل ، الهافنيوم والزركونيوم ، مع الفلزات بروابط مباشرة. ويُلاحظ وجود رابطة Zr–Zr مباشرة في كلوريد الزركونيوم (III) . يُعزى الاختلاف بين مواد Zr(III) وTi(III) جزئيًا إلى أنصاف الأقطار النسبية لهذه المراكز المعدنية. [ 2 ] 

يُعرف نوعان من هيدرات كلوريد التيتانيوم (III)، أي معقدات تحتوي على روابط مائية . وتشمل هذه المعقدات زوجًا من متصاوغات التميؤ [ Ti(H₂O ) ₆ ] Cl₃ و [ Ti (H₂O ) ₄Cl₂ ] Cl ( H₂O ) ₂ . الأول بنفسجي اللون، أما الثاني، الذي يحتوي على جزيئين من ماء التبلور، فهو أخضر اللون. [ 3 ]

التخليق والتفاعلية

يُنتج TiCl3 عادةً عن طريق اختزال كلوريد التيتانيوم (IV) . استخدمت طرق الاختزال القديمة الهيدروجين : [ 4 ]

2  TiCl 4 + H 2 ← 2  حمض الهيدروكلوريك + 2  TiCl 3

تفضل التقنيات الحديثة استخدام الألومنيوم ؛ ويباع المنتج كمزيج مع ثلاثي كلوريد الألومنيوم ، TiCl 3 ·AlCl 3. [ 5 ]

يمكن أيضًا إنتاج TiCl 3 عن طريق تفاعل معدن التيتانيوم وحمض الهيدروكلوريك الساخن المركز ؛ لا يحدث التفاعل في درجة حرارة الغرفة، حيث يتم تخميل التيتانيوم ضد معظم الأحماض المعدنية بواسطة طبقة سطحية رقيقة من ثاني أكسيد التيتانيوم .

2  Ti + 6  حمض الهيدروكلوريك → 3  H 2 + 2  TiCl 3

معالجة TiCl 3 مع رباعي هيدروفوران (THF) تعطي المركب الميريدياني ذو اللون الأزرق الفاتح، [ 6 ] TiCl 3 ( THF ) 3 : [ 7 ]

TiCl 3 + 3 C 4 H 8 O → TiCl 3 (OC 4 H 8 ) 3

يعطي TiCl 3 ·AlCl 3 نفس الناتج. [ 5 ]

ينشأ مركب أخضر داكن مماثل من تكوين معقد مع ثنائي ميثيل أمين . في تفاعل يتم فيه استبدال جميع الروابط، يكون TiCl3 طليعة للمركب الأزرق Ti(acac) 3 . [ 8 ]

يتم تحضير كلوريد التيتانيوم (II) الأكثر اختزالاً عن طريق التفكك الحراري لـ TiCl 3 عند 500  درجة مئوية. ويحدث التفاعل نتيجة فقدان TiCl 4 المتطاير : [ 9 ]

2 TiCl 3 → TiCl 2 + TiCl 4

يُعدّ ثلاثي الكلوريد حمض لويس ، ويُشكّل معقدات سداسية الهاليد ثلاثية العناصر بنسبة قياس العناصر M₃TiCl₆ . وتعتمد بنية هذه المعقدات على الكاتيون المُضاف (M⁺ ) . [ 10 ] يُنتج كلوريد السيزيوم المُعالَج بكلوريد التيتانيوم (II) وسداسي كلورو البنزين بلورات CsTi₂Cl₇ . في هذه البنى، يُظهر Ti³⁺ هندسة تنسيق ثمانية السطوح. [ 11 ]

التطبيقات

يُعدّ TiCl3 المحفز الرئيسي لتفاعل زيغلر-ناتا ، وهو المسؤول عن معظم الإنتاج الصناعي للبولي إيثيلين . وتعتمد الفعالية التحفيزية بشكل كبير على الشكل البلوري لـ TiCl3 ( α مقابل β مقابل γ مقابل δ) وطريقة التحضير. [ 12 ]

للاستخدام المختبري

يُعدّ كلوريد التيتانيوم الثلاثي (TiCl₃ ) كاشفًا متخصصًا في التخليق العضوي، ويُستخدم في تفاعلات الاقتران الاختزالي، غالبًا بوجود عوامل اختزال إضافية مثل الزنك. فهو يُختزل الأوكسيمات إلى إيمينات . [ 13 ] كما يُمكنه اختزال النترات إلى أيون الأمونيوم، مما يُتيح التحليل المتسلسل للنترات والأمونيا. [ 14 ] يحدث تدهور بطيء في كلوريد التيتانيوم الثلاثي المُعرّض للهواء، مما يُؤدي غالبًا إلى نتائج غير منتظمة، كما هو الحال في تفاعلات الاقتران الاختزالي . [ 15 ]

أمان

يُتعامل مع مركب TiCl₃ ومعظم مركباته عادةً في ظروف خالية من الهواء لمنع تفاعله مع الأكسجين والرطوبة. قد تكون عينات TiCl₃ مستقرة نسبيًا في الهواء أو قابلة للاشتعال التلقائي . [ 16 ] [ 17 ]

مراجع

  1. 1 2 إيجلستون، ماري (1994). موسوعة الكيمياء الموجزة . برلين: والتر دي جرويتر. ISBN 0-89925-457-8. OCLC 29029713 . 
  2. ↑ غرينوود، نورمان ن.؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN  978-0-08-037941-8.
  3. ↑ غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. ص 965. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  4. ↑ شيرفي، جيه إم (2007). "كلوريد التيتانيوم (III) وبروميد التيتانيوم (III)". التخليق غير العضوي . المجلد 6. الصفحات 57-61 . doi : 10.1002/9780470132371.ch17 . ISBN   978-0-470-13237-1.
  5. 1 2 جونز، ن.أ.؛ ليدل، س.ت.؛ ويلسون، س.؛ أرنولد، ب.ل. (2007). "كربينات ألكوكسي- N غير متجانسة حلقية من التيتانيوم (III) وطريقة آمنة ومنخفضة التكلفة لـ TiCl3 ( THF) 3 ". مركبات عضوية فلزية . 26 (3): 755-757 . doi : 10.1021/om060486d .
  6. ↑ مانزر، ل. إي. (1982). "31. معقدات رباعي الفيوران لعناصر انتقالية مبكرة مختارة". التخليق غير العضوي . التخليق غير العضوي . المجلد 21. ص 137. doi : 10.1002/9780470132524.ch31 . ISBN   978-0-471-86520-9.
  7. ↑ هاندلوفيتش، م.؛ ميكلوس، د.؛ زيكوند، م. (1981). "بنية ثلاثي كلورو ثلاثي (رباعي هيدروفوران) تيتانيوم (III)". أكتا كريستالوغرافيكا ب . 37 (4): 811-814 . Bibcode : 1981AcCrB..37..811H . doi : 10.1107/S056774088100438X .
  8. ↑ أرسلان، إيفريم؛ لالانسيت، روجر أ.؛ برنال، إيفان (2017). "دراسة تاريخية وعلمية لخواص ثلاثي أسيتيل أسيتونات الفلزات (III)". الكيمياء البنيوية . 28 : 201-212 . doi : 10.1007/s11224-016-0864-0 . S2CID 99668641 . 
  9. ↑ هولمان، أ. ف.؛ ويبرغ، إ. (2001). الكيمياء غير العضوية . سان دييغو، كاليفورنيا: أكاديميك برس. ISBN 0-12-352651-5.
  10. ^ هينز، د.؛ جلوجر، T.؛ ماير، ج. (2000). "الهاليدات الثلاثية من النوع A 3 MX 6 . الجزء 9. الهياكل البلورية لـ Na 3 TiCl 6 و K 3 TiCl 6 ". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 626 (4): 822– 824. دوى : 10.1002/(SICI)1521-3749(200004)626:4 < 822::AID-ZAAC822 > 3.0.CO ; 2-6 .
  11. ^ جونجن، إل. ماير، ج. (2004). "سبتايودوديتيتانات السيزيوم (III)، CsTi 2 I 7 ". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie . 630 (2): 211-212 . دوى : 10.1002/zaac.200300315 .
  12. ^ وايتلي، كينيث س. هيجز، ت. جيفري؛ كوخ، هارتموت؛ ماور، رالف L.؛ إميل، وولفجانج (2005). "البولي أوليفينات". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a21_487 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  13. ^ جوندرسن ، ليز لوت. انهض يا فرود؛ أوندهايم، كجيل. مينديز أندينو، خوسيه (2007). "كلوريد التيتانيوم (III)". موسوعة الكواشف للتوليف العضوي . دوى : 10.1002/047084289X.rt120.pub2 . رقم ISBN 978-0-471-93623-7.
  14. ↑ ريتش، د. و.؛ جريج، ب.؛ سنايدر، ج. هـ. (2006). "تحديد أيونات الأمونيوم والنترات باستخدام قطب استشعار غاز الأمونيا". جمعية علوم التربة والمحاصيل في فلوريدا . 65 .
  15. ↑ فليمنج، مايكل ب.؛ ماكموري، جون إي. (1981). "الاقتران الاختزالي للكربونيل مع الألكينات: أدامانتيليدين أدامانتان". التخليق العضوي . 60 : 113. doi : 10.15227/orgsyn.060.0113.
  16. ↑ إنجراهام، تي آر؛ داونز، كي دبليو؛ مارييه، بي. (1957). "إنتاج ثلاثي كلوريد التيتانيوم عن طريق اختزال رباعي كلوريد التيتانيوم بالهيدروجين المحفز بالقوس الكهربائي". المجلة الكندية للكيمياء . 35 (8): 850-872 . doi : 10.1139/v57-118 . ISSN 0008-4042 . 
  17. ↑ بوهانيش، ريتشارد ب.؛ غرين، ستانلي أ. (2009). دليل وايلي لعدم التوافق الكيميائي ( الطبعة الثالثة). جون وايلي وأولاده. ص 1010. ISBN   978-0-470-52330-8.