Chlorure de titane(III)

Modèle:Infobox Chimie Le chlorure de titane(Modèle:III), ou trichlorure de titane, est un composé chimique de formule Modèle:Fchim. Il s'agit d'un solide cristallisé, connu sous quatre polymorphes, tous construits autour de centres [[Titane|Ti(Modèle:III)]] en coordination octaédrique, mais se distinguant par leur cristallographie ainsi que par leurs propriétés magnétiques. Il existe également des hydrates de ce composé. Modèle:Fchim est l'un des halogénures de titane les plus courants et un catalyseur important pour la production de polyoléfines.

Structure

Dans le Modèle:Fchim, chaque atome de titane possède un électron d, ce qui rend ses dérivés paramagnétiques, c'est-à-dire réagissant aux champs magnétiques. Les solutions de chlorure de titane(Modèle:III) sont violettes, en raison de l'excitation de cet électron d. La couleur est peu intense puisque la transition est interdite par la Modèle:Lien.

Parmi les différents polymorphes de Modèle:Fchim, le Modèle:Nobr se présente sous forme d'aiguilles brunes constituées de chaînes d'octaèdres Modèle:Fchim partageant leurs faces opposées de sorte que la distance Modèle:Nobr minimale soit de Modèle:Unité/2, suffisamment petite pour suggérer des interactions Modèle:Nobr fortes. Les formes Modèle:Nobr, Modèle:Nobr et Modèle:Nobr sont des solides violets dans lesquels la structure cristalline est lamellaire, avec des ions chlorure disposés en arrangement hexagonal compact dans l'Modèle:Nobr et cubique à faces centrées dans le Modèle:Nobr, tandis que le Modèle:Nobr est intermédiaire entre ces deux formes. Les octaèdres Modèle:Fchim partagent leurs arêtes dans chacun de ces polymorphes, avec une distance minimale entre deux cations de titane adjacents de Modèle:Unité/2, distance élevée qui écarte l'éventualité de liaisons Modèle:Nobr directes, à la différence des trihalogénures des métaux plus lourds du [[Groupe 4 du tableau périodique|Modèle:Nobr]], zirconium et hafnium, pour lesquels une liaisons Modèle:Nobr est observée, probablement en raison de la différence de rayon ionique entre ces atomes.

Synthèse

On produit généralement le trichlorure de titane par réduction du tétrachlorure de titane Modèle:Fchim, ce qui se faisait initialement avec de l'hydrogène :

2 [[Tétrachlorure de titane|Modèle:Fchim]] + [[Dihydrogène|Modèle:Fchim]] ⟶ 2 HCl + 2 Modèle:Fchim.

En particulier, la réaction de vapeur de [[Tétrachlorure de titane|Modèle:Fchim]] avec une grande quantité d'hydrogène dans une enceinte chauffée à Modèle:Tmp donne une poudre violette d'Modèle:Nobr.

On obtient également du Modèle:Fchim par réduction de [[Tétrachlorure de titane|Modèle:Fchim]] avec, par exemple, du titane ou de l'antimoine ainsi que par réaction du titane métallique avec de l'acide chlorhydrique à chaud :

3 [[Tétrachlorure de titane|Modèle:Fchim]] + Ti ⟶ 4 Modèle:Fchim ;

3 [[Tétrachlorure de titane|Modèle:Fchim]] + Sb ⟶ 3 Modèle:Fchim + [[Trichlorure d'antimoine|Modèle:Fchim]].

La réaction avec des composés alkylaluminiques Modèle:Fchim donne du Modèle:Nobr brun cristallisé.

Réactions

Le trichlorure de titane est très réactif. Il est rapidement hydrolysé dans l'eau et peut être pyrophorique dans l'air. Il est facilement réduit avec de l'aluminium et est commercialisé en mélange avec du chlorure d'aluminium Modèle:Fchim pour former du Modèle:Fchim. Ce mélange peut être séparé pour donner du trichlorotris(tétrahydrofurane)titane(Modèle:III) Modèle:Fchim bleu clair par traitement avec le tétrahydrofurane (Modèle:Abréviation). Les ligands de ce complexe octaédrique adoptent une disposition méridienne.

Modèle:Fchim + 3 [[Tétrahydrofurane|Modèle:Fchim]] ⟶ Modèle:Fchim.

Un complexe vert foncé analogue provient de la complexation avec la diméthylamine Modèle:Fchim. Dans une réaction où tous les ligands sont échangés, Modèle:Fchim est un précurseur de l'Modèle:Lien, complexe bleu Modèle:Fchim.

Le chlorure de titane(II) Modèle:Fchim plus réduit est préparé par dismutation thermique de Modèle:Fchim à Modèle:Tmp. La réaction est favorisée par l'élimination du [[Tétrachlorure de titane|Modèle:Fchim]] volatil :

2 Modèle:Fchim ⟶ [[Chlorure de titane(II)|Modèle:Fchim]] + [[Tétrachlorure de titane|Modèle:Fchim]].

Les halogénures ternaires, tels que Modèle:Fchim, ont une structure qui dépend du cation AModèle:Exp ajouté. Par exemple, le chlorure de césium CsCl traité avec du chlorure de titane(II) Modèle:Fchim et de l'hexachlorobenzène Modèle:Fchim produit de l'heptachlorodititanate de césium Modèle:Fchim cristallin. Dans ce type de structures, Modèle:Nobr présente une géométrie de coordination octaédrique.

Applications

Le trichlorure de titane est le principal catalyseur Ziegler-Natta, assurant une partie importante de la production industrielle de polyéthylène. L'activité catalytique de cette substance dépend fortement du polymorphe Modèle:Math, Modèle:Math, Modèle:Math ou Modèle:Math utilisé et du mode de préparationModèle:,Modèle:,.

Modèle:Fchim est également un réactif spécialisé pour la synthèse organique, utile pour les réactions de couplage réducteur, souvent en présence de réducteurs ajoutés tels que le zinc. Il réduit les oximes en imines. Il se dégrade lentement à l'air libre, ce qui peut conduire à des résultats aléatoires, comme dans le cas des réactions de couplage réducteur.