Introducción
El tetracloruro de titanio o cloruro de titanio (IV), es un líquido incoloro o de ligera coloración amarilla que emite vapores de olor fuerte.
El tetracloruro de titanio o cloruro de titanio (IV), es un líquido incoloro o de ligera coloración amarilla que emite vapores de olor fuerte.
Este compuesto no se obtiene de manera natural sino que se obtiene principalmente a partir del mineral conocido como Ilmenita (FeTiO3).
Estructura y Propiedades
El tetracloruro de titanio es un haluro de metal tetravalente y como tal podemos observar algunas de las características que presenta en común con otros tetrahaluros.
El tetracloruro de titanio es un haluro de metal tetravalente y como tal podemos observar algunas de las características que presenta en común con otros tetrahaluros.
De
su estructura cristalina podemos observar la gran participación de enlace
covalente, por ello tiende a formar moléculas discretas donde presentan una
configuración tetraédrica estable. Las estructuras cristalinas forman redes moleculares
formadas por unidades discretas de MX4, se puede considerar derivada de una
aglomeración cúbica compacta de átomos de Cl en la que; de los dos huecos tetraédricos
existentes por átomo sólo 1/8 están ocupados por Ti, de modo que lo tetraedros
de TiCl4 no
tienen átomos de titanio comunes. Los átomos de cloro actúan como puente entre
los metales. Las atracciones entre moléculas individuales son débiles del tipo fuerzas
de Van der Wals.
El ión Ti4 + tiene una configuración de capa cerrada por lo que el tetracloruro de titanio es un compuesto diamagnético (d 0). Esta configuración conduce a estructuras altamente simétricas, de ahí la forma tetraédrica de la molécula.
Los
puntos de fusión (PF= -24ºC) y ebullición (PE= 136.5ºC) son de prever por su constitución molecular, es
un compuesto volátil, líquido a temperatura ambiente y con alta presión de vapor. El TiCl4 es un compuesto denso e incoloro, aunque las muestras de crudo pueden ser amarillas.
El ión Ti4 + tiene una configuración de capa cerrada por lo que el tetracloruro de titanio es un compuesto diamagnético (d 0). Esta configuración conduce a estructuras altamente simétricas, de ahí la forma tetraédrica de la molécula.
La
propiedad química más destacada de este tetrahaluro es su alta reactividad
frente a sustancias con propiedades dadoras de pares de electrones, ya que el
átomo central de titanio presenta la existencia de orbítales no ocupados.
Así por ejemplo, la
reacción de este haluro con el agua es muy violenta y se desprende una alta cantidad
de calor debida a la elevada energía del enlace que puede darse entre el
oxígeno y el titanio. En esta reacción se forman grandes nubes de dióxido de titanio TiO2 y cloruro de hidrógeno HCl.
TiCl4 + 2 H2O →
TiO2 + 4 HCl
Producción y reactividad
La obtención de este compuesto se lleva acabo principalmente por un proceso que implica la reducción de
minerales de óxido de titanio, que provienen generalmente del mineral de Ilmenita (FeTiO3) con carbono bajo
cloro que fluye a 900 ° C. Las impurezas que se producen en el proceso se eliminan por destilación.
2
FeTiO3 + 7 Cl2 + 6 C → 2
TiCl4 + 2 FeCl3 + 6 CO
Otra forma de obtener el tetracloruro de titanio es utilizando directamente el dióxido de titanio TiO2 que se encuentra presente en una proporción del 52,66% en la Ilmenita. Ya que este mineral también presenta un porcentaje del 47,34% de óxido férrico FeO, es necesario mediante reducción con carbono o extracción con ácido sulfúrico extraer el dióxido de titanio.
TiO2 + 2C + 2Cl → TiCl4 + 2CO
Se suele emplear para producir titanio metálico y otros compuestos que
contienen titanio como el dióxido de titanio. Alrededor del 90% de la producción del tetracloruro de titanio se emplea en la fabricación del dióxido de titanio. Se puede llevar acabo mediante la hidrólisis del TiCl4 o bien mediante la oxidación de este.
TiCl4 + 2 H2O →
TiO2 + 4HCl
TiCl4 + O2 →TiO2 + 2Cl2
Una de las propiedades importantes que presenta en cuanto a su reactividad es que actua con caracter de ácido de lewis.
Esto le permite reaccionar por ejemplo con sales que contienen cloruro para formar complejos octaédricos [TiCl6]2-
TiCl4 + 2 Cl- → [TiCl6]2-
Gracias a esta propiedad puede formar infinidad de aductos incluso con bases muy débiles:
TiCl4 + (CH3)2O → TiCl4-O(CH3)2
Aplicaciones
- El suministro mundial de metal de titanio que se encuentra sobre unos 4 millones de toneladas/año se obtiene a partir del tetracloruro de titanio. La conversión se lleva a cabo por un proceso redox entre el tetracloruro de titanio y el metal de magnesio que produce titanio y cloruro de magnesio.
2 Mg + TiCl4 → 2 MgCl2 + Ti
- Como vimos anteriormente tambien se emplea para la producción del dióxido de titanio que se usa como pigmento de coloración blanca.
- Se emplea para irisar el vidrio.
- Debido a que con la humedad del ambiente genera grandes vaporeso, se emplea para formar pantallas de humo.
- Se emplea para la obtención de piedras preciosas artificiales.
-En 1963 se les otorgo el Premio Nóbel a Karl Ziegler y Giulio Natta, quienes trabajaron con este compuesto con propiedades cataliticas que permite la polimerización estereospecífica de alquenos como el etileno o el propileno. Pueden alcanzarse hasta una producción de 150.000 kg de polímero por gramo de titanio.
Enlaces:
- http://www.rtbot.net/titanium_tetrachloride
-En 1963 se les otorgo el Premio Nóbel a Karl Ziegler y Giulio Natta, quienes trabajaron con este compuesto con propiedades cataliticas que permite la polimerización estereospecífica de alquenos como el etileno o el propileno. Pueden alcanzarse hasta una producción de 150.000 kg de polímero por gramo de titanio.
Efectos sobre la salud
El tetracloruro de titanio se encuentra principalmente en el aire del ambiente que nos rodea debido a los residuos de fábricas o como resultado de derrames. En contacto con la humedad en el aire reacciona de forma rápida creando vapores de HCl y compuestos de titanio como hidróxidos o oxicloruros, estos vapores que genera son de un olor muy fuerte y penetrante que son toxicos y muy corrosivos. Si se somete a un calentamiento intenso o se prende también produce humos tóxicos.
Provoca irritaciónes en la piel sobre las que pueden aparecen ampollas y quemaduras, produce el enrojecimiento e irritación de los ojos, también afecta a las mucosas y a los pulmones. Si se respiran grandes cantidades de este compuesto pueden provocarse daños los suficientemente graves como para producir la muerte.
Bibliografía
Bibliografía
Enlaces:
Libros:
- COTTON, F.A.,WILKINSON, "Química inorgánica Avanzada", Limusa-Wiley 4Ed, 1986.
- GREENWOOD, N.N. & A. EARNSHAW, "Chemistry of the elements", 2Ed, Butterworth-Heinemann 1997.
- GUTIERREZ RIOS, E. "Química Inorganica", Reverté, 1984.
- HOLLEMAN-WIBERG. "Inorganic Chemisty", Academic Press, 2001.
- SHRIVER & ATKINS "Inorganic Chemistry", 5Ed, Oxford Univ. Press 2010.
- COTTON, F.A.,WILKINSON, "Química inorgánica Avanzada", Limusa-Wiley 4Ed, 1986.
- GREENWOOD, N.N. & A. EARNSHAW, "Chemistry of the elements", 2Ed, Butterworth-Heinemann 1997.
- GUTIERREZ RIOS, E. "Química Inorganica", Reverté, 1984.
- HOLLEMAN-WIBERG. "Inorganic Chemisty", Academic Press, 2001.
- SHRIVER & ATKINS "Inorganic Chemistry", 5Ed, Oxford Univ. Press 2010.
