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Hidruro de titanio (IV)

El hidruro de titanio (IV) (denominado sistemáticamente tetrahidruro de titanio ) es un compuesto inorgánico con la fórmula química empírica TiH
4Aún no se ha obtenido en grandes cantidades, por lo que sus propiedades en masa siguen siendo desconocidas. Sin embargo, el hidruro de titanio (IV) molecular se ha aislado en matrices de gas sólido. La forma molecular es un gas incoloro y muy inestable a la descomposición térmica. Como tal, el compuesto no está bien caracterizado, aunque muchas de sus propiedades se han calculado mediante química computacional .

Síntesis y estabilidad

El hidruro de titanio (IV) se produjo por primera vez en 1963 mediante la fotodisociación de mezclas de TiCl 4 y H 2 , seguida de espectrometría de masas inmediata . [1] Se requirió un análisis rápido ya que el hidruro de titanio (IV) es extremadamente inestable. El análisis computacional de TiH 4 ha dado una energía de disociación de enlace teórica (relativa a M+4H) de 132 kcal/mol. [2] Como la energía de disociación de H 2 es 104 kcal/mol, se puede esperar que la inestabilidad de TiH 4 sea termodinámica ; con su disociación en titanio metálico e hidrógeno :

TiH 4 → Ti + 2 H 2 (76 kcal/mol)

El TiH 4 , junto con otros hidruros de titanio moleculares inestables (TiH, TiH 2 , TiH 3 y especies poliméricas) se ha aislado a baja temperatura después de la ablación láser del titanio. [3]

Estructura

Se sospecha que dentro del hidruro de titanio (IV) sólido, las moléculas forman agregaciones ( polímeros ), estando conectadas por enlaces covalentes . [4] Los cálculos sugieren que el TiH 4 es propenso a la dimerización . [3] Esto se atribuye en gran medida a la deficiencia de electrones del monómero y al pequeño tamaño de los ligandos de hidruro; lo que permite que la dimerización tenga lugar con una barrera de energía muy baja , ya que hay un aumento insignificante en la repulsión entre ligandos.

Se calcula que el dímero es una molécula fluxional que se interconvierte rápidamente entre varias formas, todas las cuales presentan hidrógenos puente . [4] Este es un ejemplo de enlace de dos electrones con tres centros .

El hidruro de titanio (IV) monomérico es la molécula de metal de transición más simple que muestra hibridación orbital sd 3. [ 5 ]

Referencias

  1. ^ Breisacher, Peter; Siegel, Bernard (5 de junio de 1963). "Formación de hidruro de titanio (IV) gaseoso y clorhidruros de titanio". Revista de la Sociedad Química Americana . 85 (11): 1705–1706. doi :10.1021/ja00894a049.
  2. ^ Hood, Diane M.; Pitzer, Russell M.; Schaefer, Henry F. (1 de enero de 1979). "Estructura electrónica de hidruros de metales de transición homolépticos: TiH4, VH4, CrH4, MnH4, FeH4, CoH4 y NiH4". The Journal of Chemical Physics . 71 (2): 705. Bibcode :1979JChPh..71..705H. doi :10.1063/1.438357.
  3. ^ ab Chertihin, George V.; Andrews, Lester (septiembre de 1994). "Reacciones de átomos de Ti eliminados por láser con hidrógeno durante la condensación en exceso de argón. Espectros infrarrojos de las moléculas de TiH, TiH2, TiH3 y TiH4". Journal of the American Chemical Society . 116 (18): 8322–8327. doi :10.1021/ja00097a045.
  4. ^ ab Webb, Simon P.; Gordon, Mark S. (julio de 1995). "La dimerización de TiH
    4    ". Revista de la Sociedad Química Americana . 117 (27): 7195–7201. doi :10.1021/ja00132a020.
  5. ^ Jonas, V.; Boehme, C.; Frenking, G. (1996). "Regla de Bent y la estructura de los compuestos de metales de transición". Inorg. Chem. 35 (7): 2097–2099. doi :10.1021/ic951397o.