Titaan(III)chloride of titaantrichloride is een anorganische verbinding van titanium en chloor met als molecuulformule TiCl3. Er zijn minstens vier polymorfe vormen die met deze formule worden beschreven. Bovendien zijn er ook hydraten van de verbinding bekend. Titaan(III)chloride is een van de bekendste titaanhalogeniden en wordt veel als katalysator toegepast in de productie van polyenen, van meervoudig onverzadigde koolwaterstoffen.
Synthese Titaan(IV)chloride kan worden gereduceerd tot titaan(III)chloride. Daarnaast vormt de reactie tussen het metaal en zoutzuur een syntheseroute naar deze verbinding. In de handel is titaan(III)chloride verkrijgbaar als mengsel met aluminiumchloride. Scheiding van het mengsel is mogelijk met behulp van Tetrahydrofuraan THF, waarbij titaan(III)chloride als THF-complex ontstaat.
Opslag en ontleding Titaan(III)chloride en de meeste complexen ervan worden in een inerte atmosfeer bewaard om reactie met zuurstof te voorkomen. De langzame ontleding van aan lucht blootgesteld titaan(III)chloride kan aanleiding geven tot verwarrende resultaten, zoals bij reductieve koppelingsreacties.
Elektronenstructuur In titaan(III)chloride heeft elk titaanatoom één d-elektron, waardoor titaan(III)verbindingen paramagnetisch zijn. Dat wil zeggen dat de verbindingen door een magneet worden aangetrokken. Dit in tegenstelling tot de trihaliden van de zwaardere metalen in dezelfde groep van het periodiek systeem (hafnium en zirkonium). Zij zijn diamagnetisch en vormen dimeren. Een ongepaard elektron op elk metaalatoom wordt hierbij in een metaal-metaalbinding gebruikt.
Oplossingen van titaan(III)chloride zijn violet, het gevolg van het aanslaan van het d-elektron. De kleur is maar zwak: de overgang is verboden volgens de Lapporte-selectieregel.
Structuur Van titaan(III)chloride zijn minstens vier polymorfe vormen bekend. In alle varianten bevindt titanium zich in een octaëdrische omringing. De verschillen tussen de vormen zijn zowel kristallografisch als magnetisch van aard. β-TiCl3 kristalliseert uit in bruine naalden. De structuur bestaat uit TiCl6-achtvlakken, die tegenover elkaar liggende zijden zodanig delen dat de afstand tussen twee titaanatomen 291 pm bedraagt. Deze korte afstand tussen de metaalatomen wijst op een sterke onderlinge interactie.
De drie violette gelaagde vormen, genoemd naar hun kleur en neiging tot schilferen, worden aangeduid als α-, γ- en δ-TiCl3. In α-TiCl3 vormen de chloride-ionen een hexagonale dichtste stapeling. In γ-TiCl3 wordt een kubische dichtste stapeling gevonden. Onregelmatigheden in de stapeling geven aanleiding tot de δ-vorm, een intermediair tussen de α- en γ-vorm. De TiCl6-eenheden hebben een ribbe gemeenschappelijk, de onderlinge afstand tussen twee titaanatomen bedraagt 360 pm. Deze grote afstand verhindert directe metaal-metaalinteracties.
Reacties Titaan(III)chloride vormt een breed scala aan coördinatieverbindingen, waarvan de meeste een octaëdrische structuur bezitten. Het al eerder genoemde lichtblauwe adduct TiCl3(THF)3 ontstaat bij behandeling met tetrahydrofuraan:
TiCl3 + 3 C4H8O -> TiCl3(OC4H8)3
Met dimethylamine ontstaat op dezelfde manier een donkergroen gekleurd complex. In een reactie waarbij alle liganden rond titanium worden vervangen is titaan(III)chloride de uitgangsstof voor het tris(acetylacetonaat)-complex van titaan.
Titaan(II)chloride (TiCl2) ontstaat via thermische disproportioneringsreactie van titaan(III)chloride bij 500 °C. Eigenlijk is het een evenwichtsreactie, maar door het vluchtige titaan(IV)chloride af te voeren, verloopt het evenwicht naar rechts:Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. .
2 TiCl3 -> TiCl2 + TiCl4
Toepassingen Titaan(III)chloride wordt veel gebruikt als ziegler-nattakatalysator. Het katalytisch effect is sterk afhankelijk van welk van de polymorfe vormen wordt gebruikt, evenals van de synthesemethode. Titaan(III)chloride wordt in de organische synthese aangewend als reducerend reagens bij koppelingsreacties, vaak in combinatie met zink. Zo kunnen oximen bijvoorbeeld tot imines worden gereduceerd.Lise-Lotte Gundersen, Frode Rise, Kjell Undheim, José Méndez-Andino, Titanium(III) Chloride, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis
In de titanometrie worden titaan(III)chloride-oplossingen als sterke reductiemiddelen toegepast bij bepaling van ijzer(III), chromaten, chloraten en perchloraten.
Websites MSDS van titanium(III)chloride
Categorie:Chloride Categorie:Corrosieve stof Categorie:Ontvlambare stof Categorie:Verbinding van titanium