氯化鈦（鈦 tetrachloride）又稱四氯化鈦，是鈦的主要化合物之一，是具有刺鼻酸臭味的無(wú)色至淡黃色發(fā)煙液體，摩爾質(zhì)量為189.7g/摩爾，密度為1.726g/cm3，熔點(diǎn)為-25℃，沸點(diǎn)為136.4℃。氯化鈦遇水或高溫發(fā)生分解，并且其很活潑，可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)，如與堿金屬鈉、硫化氫以及甲烷等反應(yīng)。
氯化鈦通常是由二氧化鈦和碳在高溫下進(jìn)行氯化的方法而制得。在工業(yè)方面，其可用于合成原料、溶劑以及催化劑，另外可用于制造虹彩膜和在皮革染色過(guò)程中做媒染劑等。由于四氯化鈦生產(chǎn)的發(fā)展和成本的降低，在建筑工程中可把它用作裝飾材料；在軍事上，可用于制造煙霧劑以及照明彈等。
氯化鈦屬于高等毒類，具有強(qiáng)腐蝕性和強(qiáng)刺激性，可引起局部灼傷、化學(xué)性結(jié)膜炎、角膜炎、角膜混濁，亦可引起上呼吸道炎癥及肺炎。
相關(guān)歷史
1887年，瑞典化學(xué)家尼爾森（Lars Nilson）和彼特森（Peterson）設(shè)法制取了氯化鈦，并在一個(gè)密封的鋼瓶中，用鈉還原四氯化鈦，得到了一種含鈦約95%的物質(zhì)。由于四氯化鈦的分子式TiCl4與英語(yǔ)單詞“tickle”發(fā)音類似，西方人常將四氯化鈦稱為tickle（撓癢癢）。
1910年，美國(guó)化學(xué)家亨特（Matthew Hunter）借鑒尼爾森和彼特森的方法，在盡可能凈化四氯化鈦和金屬鈉的方法下制成了純度高達(dá)99.9%的鈦粉。后來(lái)1925年，荷蘭科學(xué)家范阿克爾（A.E.Van Arkel）和德博爾（J.H.De Boer）在一根加熱的鎢絲上還原四氯化鈦，得到了高純度的鈦。但是，在工業(yè)生產(chǎn)中，因四氯化鈦導(dǎo)致的人員傷亡事件也時(shí)有發(fā)生。如1992年，英國(guó)學(xué)者奇特卡拉（DK Chitkara）和麥克尼拉（BJ McNeela）曾報(bào)道8例四氯化鈦導(dǎo)致的燒傷病例。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
氯化鈦摩爾質(zhì)量為189.7g/摩爾，是具有刺鼻酸臭味的無(wú)色至淡黃色發(fā)煙液體，密度為1.726g/cm3（液體），熔點(diǎn)為-24℃，沸點(diǎn)為136.4℃，折射率為1.61（10.5℃），蒸氣壓為1.33kPa（21.3℃），黏度為0.079cP，具有腐蝕性，溶于冷水，大多數(shù)有機(jī)溶劑與稀鹽酸。
化學(xué)性質(zhì)
氯化鈦對(duì)熱穩(wěn)定性很好，加熱到2300℃以上才部分分解，加熱到4700℃以上才能完全分解。但是，TiCl4是很活潑的化合物，它可與許多元素和化合物發(fā)生反應(yīng)。
水解
氯化鈦的蒸汽在濕空氣中水解并生成濃厚的白煙。
如果在較高溫度下，氯化鈦則和水生成二氧化鈦。
熱分解
氯化鈦對(duì)熱穩(wěn)定性很好，加熱到2300℃以上才部分分解，加熱到4700℃以上才能完全分解。
與非金屬單質(zhì)反應(yīng)
在灼熱的情況下干燥的氣態(tài)TiCl4可與氫氣反應(yīng)。
在600~1000℃下，氯化鈦可被氧氣氧化成氯。
與氯化鈦發(fā)生取代反應(yīng)。
與金屬反應(yīng)
將鋁粉活化研磨后，在136℃的溫度下雨氯化鈦反應(yīng)生成三氯化鈦。
將氯化鈦通過(guò)用電極加熱的粉末鈦床生成二氯化鈦，二氯化鈦與過(guò)量的氯化鈦反應(yīng)生成三氯化鈦。
與氧化物及硫化物反應(yīng)
氯化鈦與赤熱的金屬氧化物發(fā)生交換反應(yīng)，生成TiO2和相應(yīng)的金屬氯化物。
氣體TiCl4與加熱的TiO2反應(yīng)可生成氯二氧化鈦。
氯化鈦與加熱的金屬硫化物生成TiS2。
與氫化物反應(yīng)
在420℃時(shí)氫化鈉可將TiCl4還原為鈦粉。
液體TiCl4與液體H2S混合生成褐色2TiCl4·H2S沉淀，在低溫反應(yīng)生成黃色化合物TiCl4·H2S 和 TiCl4·2H2S沉淀。
沸騰的氯化鈦與硫化氫反應(yīng)生成硫氯化鈦。
氯化鈦與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氯鈦。
氯化鈦與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，生成硫酸氧鈦。
與有機(jī)物反應(yīng)
氯化鈦與甲烷（乙烷、丙）在常溫下不發(fā)生反應(yīng)，在800~1400℃下并有催化劑存在時(shí)，反應(yīng)生成TiC。
液體氯化鈦可溶解烴類化合物，但不發(fā)生反應(yīng)。
TiCI4與乙烯在100℃發(fā)生聚合，也可與丙烯、丁烯、氯乙烯發(fā)生聚合反應(yīng)；與1-氯丙烯開始反應(yīng)生成沉淀，當(dāng)TiCl4濃度提高時(shí)沉淀消失，呈黃色溶液。TiCl4與環(huán)烷烴可混合，不發(fā)生反應(yīng)，但可與環(huán)戊烷發(fā)生激烈的反應(yīng)。
氯化鈦與醇類化合物（如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等）開始反應(yīng)生成分子化合物，然后氯化鈦中的三個(gè)氯原子逐漸被烷氧基所取代，其過(guò)程順序如下：
氯化鈦與甲酸發(fā)生取代反應(yīng)，其中氯化鈦中的三個(gè)Cl-逐漸被甲酰氧基所取代。
氯化鈦也可與冰醋（食用醋酸）反應(yīng)：
TiCl4與丙酸反應(yīng)時(shí)，開始生成黃色溶液，然后出現(xiàn)油層，同時(shí)生成1-氯丙烯，并析出氯化氫。
除上述反應(yīng)，氯化鈦還可與苯酚發(fā)生激烈反應(yīng)，生成栗色產(chǎn)物，并析出氯化氫；其與芳香醇也有類似反應(yīng)；與二甲醚、乙醚等反應(yīng)生成分子化合物TiCl4·OR和TiCl4·2OR2；與丙酮、二酮及其他發(fā)生激烈反應(yīng)，生成化合產(chǎn)物，與芳香酮反應(yīng)則生成分子化合物，如與乙苯酮生成紅色化合物TiCl4·CH3COC6H5。
應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)領(lǐng)域
氯化鈦是鈦及其化合物生產(chǎn)過(guò)程中的重要中間產(chǎn)品，為鈦工業(yè)生產(chǎn)的重要原料，并有著廣泛的用途。如它是生產(chǎn)鈦粉、二氧化鈦、三氯化鈦、鈦酸及其衍生物等鈦有機(jī)化合物的原料。其中用四氯化鈦制取金屬鈦要比還原氧化鈦制取金屬鈦簡(jiǎn)單，用四氯化鈦可以制得雜質(zhì)含量最少的可煅鈦，制取方法有鎂熱法（用鎂還原四氯化鈦）、鈉熱法（用鈉還原四氯化鈦）和電化學(xué)法，在工業(yè)生產(chǎn)上最成熟和應(yīng)用最廣的是鎂熱還原四氯化鈦的方法。
氯化鈦也是溶解合成樹脂、橡膠、塑料等多種有機(jī)物的良好溶劑，同時(shí)還可用作乙烯聚合催化劑的重要組分以及用于制造顏料。如在油漆顏料工業(yè)中利用四氯化鈦制取二氧化鈦。當(dāng)四氯化鈦溶液與氨和硫酸作用時(shí)生成復(fù)鹽(NH4)2SO4·TiOSO4·2H2O，由此復(fù)鹽能制得適于合成寶石的輕質(zhì)二氧化鈦。此外，其還可在紡織工業(yè)和皮革染色中作為媒染劑，以及用于制造裝飾玻璃和人造珍珠用的虹彩膜等。
建筑領(lǐng)域
由于氯化鈦生產(chǎn)的發(fā)展和成本的降低，在建筑工程中可把它用作裝飾材料。可以采用機(jī)械拋光、陽(yáng)極氧化、熱浸蝕以及鍍等等的方法來(lái)改進(jìn)裝飾物表面及造型和使色調(diào)多樣化。
軍事領(lǐng)域
氯化鈦可用于制造國(guó)防上用的煙霧劑。煙霧病的生成是由于氯化鈦被空氣中的蒸汽水合和水解的結(jié)果，并且有氨存在時(shí)能大大強(qiáng)化煙霧的生成過(guò)程。其也可以用于照明彈的生產(chǎn)。
毒性
氯化鈦屬高毒類。
對(duì)動(dòng)物的影響
氯化鈦粉塵在潮濕空氣中水解形成TiCI(OH)3和TiCl2(OH)2，能深入肺深部進(jìn)一步水解為HCI而產(chǎn)生有害作用。小鼠吸入2小時(shí)最低致死量為10mg/m3。肺是主要滯留器官，狗吸入四氯化鈦粉塵后數(shù)小時(shí)由于嚴(yán)重支氣管炎、肺氣腫而致呼吸困難，并可引起虛脫死亡。
對(duì)人類的影響
氯化鈦毒性高，具有強(qiáng)腐蝕性和強(qiáng)刺激性。皮膚直接接觸液態(tài)四氯化鈦可引起不同程度的灼傷，其煙塵對(duì)呼吸道黏膜有強(qiáng)烈刺激作用。輕度中毒有喘證性支氣管炎，嚴(yán)重者出現(xiàn)呼吸困難、呼吸脈搏加快、體溫升高、咳嗽等，可發(fā)展成肺水腫。此外，其還可引起化學(xué)性結(jié)膜炎、角膜炎、角膜混濁，長(zhǎng)期吸入鈦及其化合物粉塵能否引起肺塵病(又稱肺塵埃沉著病)，尚無(wú)定論。
制備
氯化鈦通常是由二氧化鈦和碳在高溫下進(jìn)行氯化的方法而制得。其過(guò)程為將高鈦渣與石油焦按一定比例配料，粉碎，通入氯氣進(jìn)行反應(yīng)，生成四氯化鈦氣體，經(jīng)過(guò)冷凝，得到液化的四氯化鈦液體，過(guò)濾、蒸餾，得到四氯化鈦成品。
結(jié)構(gòu)
氯化鈦分子為正四面體結(jié)構(gòu)，具有高度的對(duì)稱性，其中鈦原子位于正四面體的中心，頂端為氯原子。Ti-CI間距為0.219nm，Cl-CI間距為0.358nm。TiCl4呈單分子存在，偶極距為0，不導(dǎo)電。TiCl4不能離解為Ti4+離子，在含有CI-離子的溶液中可形成[TiCl6]2-絡(luò)陰離子，這說(shuō)明TiCl4是共價(jià)鍵化合物。
安全事宜
安全標(biāo)識(shí)象形圖
GHS分類
急救措施
針對(duì)不同情況應(yīng)采取相應(yīng)措施：若受害者不慎吸入，應(yīng)使其迅速脫離現(xiàn)場(chǎng)至空氣新鮮處，并保持呼吸道通暢，呼吸困難時(shí)給輸氧，給予2%~4%碳酸氫鈉溶液霧化吸入，然后就醫(yī)；若皮膚接觸，應(yīng)脫去污染的衣服，并用大量水沖洗皮膚或淋浴，再涂敷氧化鎂丙三醇軟膏，然后就醫(yī)；若眼睛接觸，先用大量水沖洗幾分鐘，然后就醫(yī)；若食入，受害者清醒時(shí)立即漱口（不要催吐），給飲牛奶或蛋清，然后立即就醫(yī)并出示容器/標(biāo)簽。
泄漏處置
若發(fā)生泄漏，應(yīng)疏散泄漏污染區(qū)人員至安全區(qū)，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入污染區(qū)，建議應(yīng)急處理人員戴正壓自給式呼吸器，穿化學(xué)防護(hù)服。不要直接接觸泄漏物，在確保安全情況下堵漏，并噴水霧減慢其揮發(fā)（或擴(kuò)散），但不要對(duì)泄漏物或泄漏點(diǎn)直接噴水。將地面灑上碳酸鈉灰，然后用大量水沖洗，然后將經(jīng)稀釋的洗水放入廢水系統(tǒng)。如果大量泄漏，最好不用水處理，在技術(shù)人員指導(dǎo)下清除。
消防
氯化鈦不可燃，但在火焰中釋放出刺激性或有毒煙霧（或氣體）。若發(fā)生火災(zāi)，不能直接用水滅火，可用二氧化碳滅火劑或沙土。
儲(chǔ)存
氯化鈦需儲(chǔ)存在密封、干燥的條件下，可用玻璃瓶、大玻瓶或金屬桶盛裝，放置容器時(shí)須防破損，最好在戶外存放，并與食品、飼料等分開。
參考資料 >
Titanium tetrachloride.pubchem.2024-05-08
四氯化鈦.國(guó)際化學(xué)品安全卡.2024-05-08
四氯化鈦.中國(guó)大百科全書.2024-05-09