สารประกอบไทเทเนียม
สถานะออกซิเดชัน +4 มีบทบาทสำคัญในเคมีของไทเทเนียม[ 1 ]แต่สารประกอบที่มีสถานะออกซิเดชัน +3 ก็มีจำนวนมากเช่นกัน[ 2 ]โดยทั่วไป ไทเทเนียมจะใช้รูปทรงเรขาคณิตการประสานงานแบบทรงแปดเหลี่ยมในสารประกอบเชิงซ้อน[ 3 ] [ 4 ]แต่ TiCl พันธะโควาเลนต์ในระดับสูง[ 1 ]
ออกไซด์ ซัลไฟด์ และแอลคอกไซด์
ออกไซด์ที่สำคัญที่สุดคือ TiO2 มีอยู่ในรูปผลึกที่ สำคัญ 3 รูปแบบ ได้แก่ อนาเทส บรูไคต์ และรูไทล์ ทั้งสามชนิดเป็นของแข็งไดอะแมกเนติกสีขาว แม้ว่าตัวอย่างแร่บางชนิดอาจมีสีเข้ม (ดูรูไทล์ ) พวกมันมีโครงสร้างพอลิเมอร์ซึ่ง Ti ถูกล้อมรอบด้วย ลิแกนด์ ออกไซด์ 6 ตัว ที่เชื่อมต่อกับศูนย์กลาง Ti อื่นๆ[ 5 ]
โดยทั่วไป คำว่าไททาเนตหมายถึงสารประกอบไททาเนียม(IV) เช่นแบเรียมไททาเนต (BaTiO3 ซึ่งมีโครงสร้างแบบเพอร์รอฟสไกต์ วัสดุนี้แสดง คุณสมบัติ ทางไฟฟ้าแบบเพียโซและใช้เป็นตัวแปลงสัญญาณในการแปลงเสียงเป็นไฟฟ้า[ 6 ] แร่ธาตุหลายชนิดเป็นไททาเนต เช่น อิลเมไนต์ (FeTiO3 ไพลินและทับทิมที่มีลักษณะเป็นประกายคล้ายดาว (starism) เกิดจากการมีสิ่งเจือปนของไททาเนียมไดออกไซด์[ 7 ]
ออกไซด์ที่ลดลง ( ซับออกไซด์ ) ของไทเทเนียมหลายชนิด ที่รู้จัก โดยส่วนใหญ่ เป็นไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีสัดส่วน ทางเคมีลด ลง ซึ่งได้จาก การพ่นพลาสมาในบรรยากาศ Ti₃O₅ ซึ่งอธิบายว่าเป็นสารประกอบ Ti(IV)-Ti(III) เป็นสารกึ่งตัวนำสีม่วงที่ผลิตขึ้นโดยลด TiO₂ ด้วยไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง[ 8 ]และใช้ในอุตสาหกรรมเมื่อพื้นผิวจำเป็นต้องเคลือบด้วยไอระเหยของไทเทเนียมไดออกไซด์: มันระเหยเป็น TiO บริสุทธิ์ ในขณะที่ TiO₂ ส่วนผสมของออกไซด์และตกตะกอนเป็นสารเคลือบที่มีดัชนีหักเหแปรผันได้[ 9 ]นอกจากนี้ยังเป็นที่รู้จักในชื่อTi₂O₃ ซึ่งมี โครงสร้าง คอรันดัมและซึ่ง มีโครงสร้างร็อคซอล แม้ว่ามักจะไม่เป็นสัดส่วนทางเคมีก็ตาม[ 10 ]
อัลคอกไซด์ของไทเทเนียม(IV) ที่เตรียมโดยการบำบัด TiCl ด้วยแอลกอฮอล์ เป็นสารประกอบที่ไม่มีสีซึ่งจะเปลี่ยนเป็นไดออกไซด์เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมสำหรับการตกตะกอน TiO แข็ง ผ่านกระบวนการโซล-เจลไทเทเนียมไอโซโพรพ อกไซ ด์ใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ไครัลผ่าน อีพอกซิเดชัน ของSharpless [ 11 ]
ไทเทเนียมก่อตัวเป็นซัลไฟด์หลายชนิด แต่มีเพียงเท่านั้นที่ได้รับความสนใจอย่างมาก มีโครงสร้างเป็นชั้นและถูกใช้เป็นแคโทดในการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมเนื่องจาก Ti(IV) เป็น"แคตไอออนแข็ง" ซัลไฟด์ของไทเทเนียมจึงไม่เสถียรและมีแนวโน้มที่จะไฮโดรไลซิ สเป็นออกไซด์พร้อมกับการปล่อยไฮโดรเจนซัลไฟด์[ 12 ]
ไนไตรด์และคาร์ไบด์
ไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN) เป็นของแข็งทนไฟที่มีความแข็งสูงมาก มีคุณสมบัติการนำความร้อน/ไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม และมีจุดหลอมเหลวสูง[ 13 ] TiN มีความแข็งเทียบเท่ากับแซฟไฟร์และคาร์บอรันดัม (9.0 บนมาตราโมห์ ) [ 14 ]และมักใช้เคลือบเครื่องมือตัด เช่นดอกสว่าน[ 15 ]นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารเคลือบตกแต่งสีทองและเป็นชั้นกั้นในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ [ 16 ] ไทเทเนียมคาร์ไบด์ (TiC) ซึ่งมีความแข็งมากเช่นกัน พบได้ในเครื่องมือตัดและสารเคลือบ[ 17 ]
ฮาไลด์
ไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ (ไทเทเนียม(IV) คลอไรด์, TiCl [ 18 ] ) เป็นของเหลวระเหยง่ายไม่มีสี (ตัวอย่างเชิงพาณิชย์มีสีเหลือง) ซึ่งเมื่อสัมผัสกับอากาศจะเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสพร้อมกับการปล่อยเมฆสีขาวออกมาอย่างน่าตื่นตาตื่นใจTiCl กระบวนการ Krollในการเปลี่ยนแร่ไทเทเนียมให้เป็นโลหะไทเทเนียม นอกจากนี้ ไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ยังใช้ในการผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์ เช่น สำหรับใช้ในสีขาว[ 19 ]มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเคมีอินทรีย์ในฐานะกรดลูอิสตัวอย่างเช่น ใน การควบแน่นอัลดอ ลของมุไคยามะ[ 20 ]ในกระบวนการ van Arkel–de Boerไทเทเนียมเตตระไอโอไดด์ (TiI ) ถูกสร้างขึ้นในการผลิตโลหะไทเทเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูง[ 21 ]
ไทเทเนียม(III) และไทเทเนียม(II) ยังก่อตัวเป็นคลอไรด์ที่เสถียร ตัวอย่างที่โดดเด่นคือไทเทเนียม(III) คลอไรด์ (TiCl ) ซึ่งใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตโพลีโอเลฟิน (ดูตัวเร่งปฏิกิริยา Ziegler–Natta ) และเป็นตัว รีดิวซ์ ในเคมีอินทรีย์[ 22 ]
สารประกอบออร์กาโนเมทัลลิก
เนื่องจากสารประกอบไทเทเนียมมีบทบาทสำคัญในฐานะ ตัวเร่ง ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน จึงมีการศึกษาสารประกอบที่มีพันธะ Ti-C อย่างเข้มข้น สารประกอบออร์กาโนไททาเนียมที่พบได้บ่อยที่สุดคือไททาโนซีนไดคลอไรด์ ((C H ) TiCl ) สารประกอบที่เกี่ยวข้อง ได้แก่รีเอเจนต์ของ Tebbeและรีเอเจนต์ของ Petasisไทเทเนียมสร้างสารประกอบคาร์บอนิลเช่น(C H ) Ti(CO ) [ 23 ]