Tricloruro di titanio: sintesi, reazioni, proprietà

Il tricloruro di titanio è un composto binario in cui il titanio presenta numero di ossidazione +3 e ha formula TiCl_3. Esso è uno dei composti più importanti del titanio con questo numero di ossidazione e può trovarsi in quattro forme polimorfe.TiCl₃ α, β, e γ, distinte per geometria e proprietà fisiche. Il tricloruro di titanio deriva direttamente dal titanio, che fu isolato come elemento solo nel 1791 da William Gregor e identificato come titanio puro da Martin Heinrich Klaproth nel 1795.

Proprietà

Si presenta come un solido di colore viola intenso e può essere facilmente soggetto a deliquescenza. Il tricloruro di titanio è poco solubile in etere etilico, solubile in acqua ed etanolo ed entrambe le soluzioni mostrano un colore viola. Dopo riscaldamento, la soluzione diventerà blu che ritorna  viola dopo il raffreddamento. I ​​cristalli si decompongono in aria e acqua con il rilascio di calore e cloruro di idrogeno un gas irritante e corrosivo che si manifesta come fumi bianchi.

Può essere solubilizzato in acido cloridrico con formazione di un sale tetraidrato TiCl₃· 4 H₂O

Sintesi del tricloruro di titanio

È, in genere, ottenuto per riduzione del tetracloruro di titanio come, ad esempio, per riduzione catodica in una soluzione acida di acido cloridrico.

Può essere ottenuto per reazione del tetracloruro di titanio con:

• titanio:
  3 TiCl₄ + Ti → 4 TiCl₃

• alluminio:
  3 TiCl₄ + Al → 3 TiCl₃ + AlCl₃

Abitualmente si ottiene riducendo TiCl₄ con idrogeno gassoso:
2 TiCl₄ + H₂ → 2 TiCl₃ + 2 HCl

Reazioni

Ad una temperatura maggiore di 450°C si decompone secondo una reazione di disproporzione passando a numero di ossidazione +2 e a numero di ossidazione +4:
2 TiCl₃ → TiCl₂ + TiCl₄

Reagisce con l’acqua per dare biossido di titanio, acido cloridrico e idrogeno:
2 TiCl₃ + 4 H₂O → 2 TiO₂ + 6 HCl + H₂

Può essere ossidato a TiCl₄ da:

• Cloruro di ferro (III)

TiCl₃ + FeCl₃ → TiCl₄ + FeCl₂

• Bicromato di potassio

6 TiCl₃ + K₂Cr₂O₇ + 14 HCl → 6 TiCl₄ + 2 KCl + 2 CrCl₃ + 7 H₂O

• Permanganato di potassio

5 TiCl₃ + KMnO₄ +  8 HCl → MnCl₂ + 5 TiCl₄ + KCl + 4H2O

Usi

È utilizzato per ottenere il biossido di titanio, quale agente dopante del litio alluminio idruro e quale riducente. Il tricloruro di titanio è utilizzato come catalizzatore per il desorbimento dell’idrogeno e la scissione del legame azoto-azoto.

Il tricloruro di titanio è usato come catalizzatore della polimerizzazione delle α-olefine e in particolare del polipropilene isotattico. In chimica organica è usato per ridurre le ossime a immine e come agente riducente in alcune reazioni :

-Riduzione selettiva di composti carbonilici, come chetoni e aldeidi.

-Riduzione di nitrocomposti a ammine in alcune condizioni.

-Formazione di complessi attivi per reazioni di coupling o trasformazioni stereoselettive

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