氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体,也可用作催化剂。它是一种无色液体,在空气中会发烟,生成二氧化钛固体和盐酸液滴的混合物。氯化钛在制取海绵钛和钛白粉中也有广泛应用。它是一种挥发性液体,曾被用于制造烟雾机。由于其分子式TiCl4与“tickle”(意为“发痒”)的发音相似,因此有时被称为“tickle”或“tickle 4”。
性质
四氯化钛是无色密度大的液体,样品不纯时常为黄或红棕色。与四氯化钒类似,它属于少数在室温时为液态的过渡金属氯化物之一,其熔沸点之低与弱的分子间作用力有关。大多数金属氯化物都为聚合物,含有氯桥连接的金属原子,而四氯化钛分子间作用力却主要为弱的范德华力,因此熔沸点不高。
TiCl4分子为四面体结构,每个Ti与四个配体Cl相连。Ti与稀有气体氩具有相同的电子数,为闭壳层结构。因此四氯化钛分子为正四面体结构,具有高度的对称性。
TiCl4可溶于非极性的甲苯和氯代烃中。研究表明溶解在某些芳香烃的过程中涉及类似于[-C6R6TiCl3]配合物的生成。四氯化钛可与路易斯碱溶剂(如 THF)放热反应,生成六配位的加合物。对于体积较大的配体,产物则是五配位的TiCl4L。
除了释放出腐蚀性的氯化氢之外,存放TiCl4时还会生成钛氧化物及氯氧化物,粘住使用过的塞子和注射器。
理化常数
国标编号:81051
CAS号:7550-45-0
中文名称:四氯化钛
外观与性状:无色或微黄色液体,有刺激性酸味。在空气中发烟。
分子量:189.71
蒸汽压:1.33kPa(21.3℃)
熔点:-25℃
沸点:136.4℃
溶解性:溶于冷水、乙醇、稀盐酸
密度:相对密度(水=1)1.73
稳定性:稳定
危险标记:20(酸性腐蚀品)
主要用途:用于制造钛盐、虹彩剂、人造珍珠、烟幕、颜料、织物媒染剂等。
合成方法
1、氯化法:将高钛渣与石油焦按一定比例配料,粉碎,通入氯气进行反应,生成四氯化钛气体,经过冷凝,得到液化的四氯化钛液体,过滤、蒸馏,得到四氯化钛成品。
TiO2+2C+2Cl2→TiCl4+2CO↑
TiO2+C+2Cl2→TiCl4+CO2↑
2、以二氧化钛、碳粉和淀粉为原料,将它们混合后,通入氯气于600℃时进行氯化反应,粗产品经精制即得。
3、以钛渣或金红石二氧化钛、钛铁矿为原料制备氯化钛。
4、将市售30g二氧化钛、15g木炭、0.05g二氧化锰(催化剂)和0.3g可溶性淀粉用水混合调均匀,在烘箱中加热,并不断搅拌,制成固体粒状物质,置于坩埚中灼烧。再按下述步骤进行二氧化钛的氯化反应:将灼烧后的物料小球置于烧瓶中,在加热的条件下通入氯气,氯化反应在450℃左右进行,将生成的四氯化钛经冷凝管流入接受瓶中即为成品。
制备或来源
由二氧化钛、碳粉和淀粉调和后,在600℃时通入氯气而制得。
毒性及安全
四氯化钛有水解性,其危险也一般与生成的氯化氢有关。四氯化钛也是强路易斯酸,会与路易斯碱(甚至弱路易斯碱)放热反应形成加合物,与水则爆炸性反应。
对环境的影响
健康危害
侵入途径:吸入、食入。
健康危害:皮肤直接接触液态四氯化钛可引起不同程度的灼伤。其烟尘对呼吸道粘膜有强烈刺激作用。轻度中毒有喘息性支气管炎,严重者出现呼吸困难、呼吸脉搏加快、体温升高、咳嗽等,可发展成肺水肿。
毒理学资料及环境行为
毒性:属高毒类。
急性毒性:LC50400mg/m(大鼠吸入)
危险特性:受热或遇水分解放热,放出有毒的腐蚀性烟气。
燃烧(分解)产物:氯化物、氧化钛。
实验室监测方法
滴定法(EPA方法 9252)
气相色谱法,参照《分析化学手册》-第四分册,色谱分析,化学工业出版社
环境标准
前苏联 车间空气中有害物质的最高容许浓度 1mg/m
应急处理
泄漏应急处理
疏散泄漏污染区人员至安全区,禁止无关人员进入污染区,建议应急处理人员戴正压自给式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,在确保安全情况下堵漏。喷水雾减慢挥发(或扩散),但不要对泄漏物或泄漏点直接喷水。将地面洒上苏打灰,然后用大量水冲洗,经稀释的洗水放入废水系统。如果大量泄漏,最好不用水处理,在技术人员指导下清除。
防护措施
呼吸系统防护:可能接触其蒸气时,应该佩带防毒口罩。必要时佩带防毒面具。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。
防护服:穿工作服(防腐材料制作)。
手防护:戴橡皮手套。
其它:工作后,淋浴更衣。单独存放被毒物污染的衣服,洗后再用。保持良好的卫生习惯。
急救措施
皮肤接触:尽快用软纸或棉花等擦去毒物,然后用水彻底冲洗。若有灼伤,就医治疗。
眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水冲洗10分钟或用2%碳酸氢钠溶液冲洗。就医。
吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。呼吸困难时给输氧。给予2-4%碳酸氢钠溶液雾化吸入。就医。
食入:患者清醒时立即漱口,给饮牛奶或蛋清。立即就医。
灭火方法:干粉、砂土。禁止用水。
化学数据
1、疏水参数计算参考值(XlogP):无可用
2、氢键供体数量:0
3、氢键受体数量:4
4、可旋转化学键数量:0
5、拓扑分子极性表面积(TPSA):0
6、重原子数量:5
7、表面电荷:0
8、复杂度:0
9、同位素原子数量:0
10、确定原子立构中心数量:0
11、不确定原子立构中心数量:0
12、确定化学键立构中心数量:0
13、不确定化学键立构中心数量:0
14、共价键单元数量:5