El cloruro de titanio (III) es el compuesto inorgánico de fórmula TiCl 3 . Al menos cuatro especies distintas tienen esta fórmula; se conocen además derivados hidratados . TiCl 3 es uno de los haluros de titanio más comunes y es un catalizador importante para la fabricación de poliolefinas .
En TiCl 3 , cada átomo de titanio tiene un electrón d , lo que hace que sus derivados sean paramagnéticos , es decir, la sustancia es atraída hacia un campo magnético. Las soluciones de cloruro de titanio (III) son de color violeta, lo que surge de la excitación de su electrón d . El color no es muy intenso ya que la transición está prohibida por la regla de selección de Laporte .
Se conocen cuatro formas sólidas o polimorfos de TiCl 3 . Todos cuentan con titanio en una esfera de coordinación octaédrica. Estas formas se pueden distinguir tanto por la cristalografía como por sus propiedades magnéticas, que investigan las interacciones de intercambio . El β-TiCl 3 cristaliza en forma de agujas marrones. Su estructura consta de cadenas de octaedros de TiCl 6 que comparten caras opuestas, de modo que el contacto Ti-Ti más cercano es de 2,91 Å. Esta corta distancia indica fuertes interacciones metal-metal (ver figura en la parte superior derecha). Las tres formas violetas en "capas", denominadas así por su color y su tendencia a descamarse, se denominan alfa (α), gamma (γ) y delta (δ). En α-TiCl 3 , los aniones cloruro están empaquetados de forma hexagonal . En γ-TiCl 3 , los aniones cloruros son cúbicos y compactos . Finalmente, el desorden en las sucesiones de cambios provoca una estructura intermedia entre las estructuras alfa y gamma, llamada forma δ. El TiCl 6 comparte bordes en cada forma, siendo 3,60 Å la distancia más corta entre los cationes de titanio. Esta gran distancia entre los cationes de titanio impide la unión directa entre metales. Por el contrario, los trihaluros de los metales más pesados, el hafnio y el circonio, forman enlaces metal-metal. El enlace directo Zr-Zr está indicado en cloruro de circonio (III) . La diferencia entre los materiales de Zr(III) y Ti(III) se atribuye en parte a los radios relativos de estos centros metálicos. [2]
Se conocen dos hidratos de cloruro de titanio (III), es decir, complejos que contienen acuoligandos . Estos incluyen el par de isómeros de hidratación [Ti(H 2 O) 6 ]Cl 3 y [Ti(H 2 O) 4 Cl 2 ]Cl(H 2 O) 2 . El primero es violeta y el segundo, con dos moléculas de agua de cristalización, es verde. [3]
El TiCl 3 se produce normalmente por reducción de cloruro de titanio (IV) . Los métodos de reducción más antiguos utilizaban hidrógeno : [4]
También puede producirse mediante la reacción de titanio metálico y ácido clorhídrico .
Se reduce convenientemente con aluminio y se vende como una mezcla con tricloruro de aluminio , TiCl 3 ·AlCl 3 . Esta mezcla se puede separar para producir TiCl 3 ( THF ) 3 . [5] El complejo adopta una estructura meridional. [6] Este complejo azul claro TiCl 3 (THF) 3 se forma cuando el TiCl 3 se trata con tetrahidrofurano (THF). [7]
Un complejo análogo de color verde oscuro surge de la complejación con dimetilamina . En una reacción en la que se intercambian todos los ligandos, TiCl 3 es un precursor del complejo de color azul Ti(acac) 3 . [8]
El cloruro de titanio (II) más reducido se prepara mediante desproporción térmica de TiCl 3 a 500 °C. La reacción es impulsada por la pérdida de TiCl 4 volátil : [9]
Los haluros ternarios, como el A 3 TiCl 6 , tienen estructuras que dependen del catión (A + ) añadido. [10] El cloruro de cesio tratado con cloruro de titanio (II) y hexaclorobenceno produce CsTi 2 Cl 7 cristalino . En estas estructuras, Ti 3+ exhibe una geometría de coordinación octaédrica. [11]
TiCl 3 es el principal catalizador Ziegler-Natta , responsable de la mayor parte de la producción industrial de polietileno . Las actividades catalíticas dependen en gran medida del polimorfo del TiCl 3 (α frente a β frente a γ frente a δ) y el método de preparación. [12]
TiCl 3 también es un reactivo especializado en síntesis orgánica, útil para reacciones de acoplamiento reductor, a menudo en presencia de agentes reductores añadidos como el zinc. Reduce las oximas a iminas . [13] El tricloruro de titanio puede reducir el nitrato a ion amonio, permitiendo así el análisis secuencial de nitrato y amoníaco. [14] Se produce un deterioro lento en el tricloruro de titanio expuesto al aire, lo que a menudo produce resultados erráticos, como en reacciones de acoplamiento reductor . [15]
El TiCl 3 y la mayoría de sus complejos normalmente se manipulan en condiciones sin aire para evitar reacciones con el oxígeno y la humedad. Las muestras de TiCl 3 pueden ser relativamente estables al aire o pirofóricas . [16] [17]