钛(Ⅳ)的络合物
实验室k / 2019-06-06
水合化学;氧合盐。由于电荷-半径比大,所以没有简单的水合Ti4+离子,面且水溶液中存在的已水解物种以沉淀出碱式氧合盐或水合氧化物。员然有链式铁氧基TiO2+这种离子,但它既不存在于溶液中,也不存在于晶体盐中,例如TiOSO4·H2O,已证明它具有(TiO)n2n+链:
这些长链在晶体中由硫酸根连结起来,每一酸根与三个钛离子相接触。晶体中水分子与钛原子连结,因此铁原子近似地由氧八面体配位。
在稀的高氯酸溶液中,主要物种之间存在以下平衡:
Ti(OH)3++H+ → Ti(OH)22++H2O
其中每一物种几乎是确定的八面体配位,例如[Ti(OH)2(H2O)4]2+。在硫酸中已提出有[Ti(OH)2(H2O)4]SO4和共它物种(例如Ti(OH)3HSO4和Ti(OH)2HSO4+)的存在。pH值增大时产生聚合并进一步水解,最后得到胶体或水合TiO2沉淀。
阴离子络合物。将Ti、TiF4或水合氧化钛溶解在HF溶液中得到含有各种氟络离子,主要的是很稳定的TiF62-离子,TiF62-的络合物可以象结晶盐那样离析出来。
TiCl4在HCl溶液中生成氯氧络合物;但从饱和了气体HCl的TiCl4溶液中可以得到[TiCl6]2-离子的盐。比较好的制法是使TiCl4和KCl或TiCl4和Me4N+Cl-在SOCl2溶液中相互作用。绿色或黄色[TiCl6]2-离子的盐在水中水解成氧合物。
TiX4的加合物。钛的所有卤化物都可能形成TiX4L或TiX4L2型的加合物。它们是正常的晶体,通常溶于有机溶剂,因此己充分研究了它们的光谱和其它性质。TiX4同有些给子体(例如R3P或R3As)可以形成很难溶的加合物;和四氢呋喃配位特别强。
一般来说,加合物看来包含TiⅣ的八面体配位。因此[TiCl4(OPCl3)]2和[TiCl4(MeCOOEt)]2是有两个氯桥的二体,而TiCl4(OPCl3)2具有顺式-OPCl3基配位。只有少数八配位体络合物,这些络合物或者有螯合的P(或As)给予体或者是氨荒酸盐。
过氧络合物。加过氧化氢于TiⅣ溶液中显出深橙色,这是TiⅣ水溶液最特征反应之一,因此这个反应可以用来比色测定Ti或H2O2,对该体系的详细研究表明,pH低于1时主要物种可能是[Ti(O2)(OH)aq]+;在酸性较小的溶液中,较复杂的络合聚合过程导致最后产生过氧合物的水合物沉淀。曾离析出不同的结晶盐,例如[Ti(O2)F5]3-、[Ti(O2)(SO4)2]2-和[Ti2O(O2)2(dipic)2]2-离子(其中dipic=2,6-吡啶二羧酸盐)。后者具有μ-氧桥,而且所有物种似乎都有双齿过氧基。
TiCl4的溶剂合反应;烃氧化物及其有关化合物。四氯化钛和含有活泼氢原子(例如OH基中的氢原子)的许多化合物反应,伴随着HCl的除去。不存在HCl接受体时(例如胺和乙醇盐离子),氯化物的取代反应通常是不完全的。