Vanadyl trichloride
Vanadyl trichloride là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học VOCl3. Chất lỏng màu vàng này dễ dàng bị thủy phân trong không khí. Nó là một chất oxy hóa. Nó được sử dụng làm thuốc thử trong tổng hợp hữu cơ.[2] Các mẫu thường có màu đỏ hoặc cam do có lẫn tạp chất vanadi(IV) chloride.[3]
| Vanadyl trichloride | |
|---|---|
 Cấu trúc của vanadyl trichloride | |
 Mẫu vanadyl trichloride không tinh khiết | |
| Danh pháp IUPAC | Vanadium trichloride oxide |
| Tên khác | Vanadi(V) oxytrichloride Vanadi oxytrichloride |
| Nhận dạng | |
| Số CAS | |
| Số EINECS | |
| MeSH | |
| Số RTECS | YW2975000 |
| Ảnh Jmol-3D | ảnh |
| SMILES | đầy đủ
|
| InChI | đầy đủ
|
| ChemSpider | |
| UNII | |
| Thuộc tính | |
| Công thức phân tử | VOCl3 |
| Khối lượng mol | 173,2985 g/mol |
| Bề ngoài | chất lỏng màu cam bốc khói[1] |
| Khối lượng riêng | 1,829 g/cm³[1] |
| Điểm nóng chảy | −76,5 °C (196,7 K; −105,7 °F) |
| Điểm sôi | 126,7 °C (399,8 K; 260,1 °F) |
| Độ hòa tan trong nước | phân hủy[1] |
| Độ hòa tan | tan trong metanol, etanol, aceton[1] |
| Áp suất hơi | 1,84 kPa (20 ℃) |
| Cấu trúc | |
| Hình dạng phân tử | Tứ diện |
| Các nguy hiểm | |
| Nguy hiểm chính | độ độc cao, nguồn oxy hóa |
| NFPA 704 |
1
3
3
|
| LD50 | 140 mg/kg (oral, rat) |
| Ký hiệu GHS |   |
| Báo hiệu GHS | Nguy hiểm |
| Chỉ dẫn nguy hiểm GHS | H301, H314 |
| Chỉ dẫn phòng ngừa GHS | P280, P301+P310, P305+P351+P338, P310 |
| Các hợp chất liên quan | |
| Anion khác | Vanadyl triflorua Vanadyl tribromua Vanadyl triiodide |
| Cation khác | Vanadyl monochloride Vanadyl đichloride |
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
Tính chất
sửaVOCl3 là một hợp chất vanadi với vanadi ở trạng thái oxy hóa +5 và nghịch từ. Nó có dạng tứ diện với góc liên kết O–V–Cl là 111° và góc liên kết Cl–V–Cl là 108°. Độ dài liên kết VO và V–Cl tương ứng là 157 và 214 pm. VOCl3 phản ứng mạnh với nước và tạo ra HCl. Nó có thể hòa tan trong các dung môi không phân cực như benzen, CH2Cl2 và hexan. Trong một số khía cạnh, các tính chất hóa học của VOCl3 và POCl3 cũng tương tự. Một điểm khác biệt là VOCl3 là một chất oxy hóa mạnh, trong khi hợp chất phosphor thì không.[4] VOCl3 là tiêu chuẩn chuyển dịch hóa học thông thường cho quang phổ NMR 51V.[5]
Điều chế
sửaVOCl3 được tạo ra do quá trình clo hóa V2O5. Phản ứng tiến hành gần 600 ℃:[6]
- 6Cl2 + 2V2O5 → 4VOCl3 + 3O2↑
Làm nóng hỗn hợp (được pha trộn tốt với các hạt nhỏ) của V2O5, clo và cacbon ở 200–400 ℃ cũng cho VOCl3. Trong trường hợp này, cacbon đóng vai trò như một chất khử oxy tương tự như việc sử dụng nó trong quá trình chloride để sản xuất TiCl4 từ TiO2.
Vanadi(III) oxit cũng có thể được sử dụng làm tiền chất:[3]
- 3Cl2 + V2O3 → 2VOCl3 + ½O2↑
Quá trình tổng hợp trong phòng thí nghiệm gồm quá trình clo hóa V2O5 bằng SOCl2.[7]
- V2O5 + 3SOCl2 → 2VOCl3 + 3SO2↑
Phản ứng
sửaThủy phân và rượu phân
sửaVOCl3 bị thủy phân nhanh chóng tạo ra vanadi(V) oxit và axit clohydric. Trong ảnh mẫu của hợp chất, có thể thấy V2O5 màu cam hình thành trên thành cốc. Chất trung gian trong quá trình này là VO2Cl:
- 2VOCl3 + 3H2O → V2O5 + 6HCl
VOCl3 phản ứng với rượu đặc biệt khi có mặt chất nhận proton để tạo ra các alkoxit, như được minh họa bằng sự tổng hợp vanadyl(V) isopropoxit:
- VOCl3 + 3HOCH(CH3)2 → VO(OCH(CH3)2)3 + 3HCl
Chuyển đổi sang các hợp chất V–O–Cl khác
sửaVOCl3 cũng được sử dụng trong quá trình tổng hợp vanadyl đichloride:
- V2O5 + 3VCl3 + VOCl3 → 6VOCl2
VO2Cl có thể được điều chế bằng một phản ứng liên quan đến Cl2O.[8]
- VOCl3 + Cl2O → VO2Cl + 2Cl2↑
Tại > 180 ℃, VO2Cl bị phân hủy thành V2O5 và VOCl3. Tương tự, VOCl2 cũng bị phân hủy để tạo ra VOCl3, cùng với VOCl.
Sự hình thành phức
sửaVOCl3 có tính axit Lewis mạnh, được chứng minh bằng xu hướng tạo thành các phức với các base khác nhau như axetonitril và các amin. Khi hình thành các phức, vanadi thay đổi từ hình học tứ diện bốn tọa độ sang hình học bát diện sáu tọa độ:
- VOCl3 + 2H2NEt → VOCl3(H2NEt)2
VOCl3 trong phản ứng trùng hợp anken
sửaVOCl3 được sử dụng làm chất xúc tác hoặc chất tiền xúc tác trong sản xuất cao su ethylene-propylene (EPDM).
Tham khảo
sửa- ^ a b c d CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th Edition (William M. Haynes; CRC Press, 22 thg 6, 2016 - 2652 trang), trang 4-94. Truy cập 10 tháng 4 năm 2021.
- ^ O'Brien, Michael K.; Vanasse, Benoit (2001). “Vanadyl Trichloride”. Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. doi:10.1002/047084289X.rv004. ISBN 0471936235.
- ^ a b F. E. Brown, F. A. Griffitts (1939). “Hypovanadous Oxide and Vanadium Oxytrichloride”. Inorganic Syntheses. Inorg. Synth. Inorganic Syntheses. I. tr. 106–108. doi:10.1002/9780470132326.ch38. ISBN 9780470132326.Quản lý CS1: sử dụng tham số tác giả (liên kết)
- ^ A. Earnshaw, N. Greenwood (1997). The Chemistry of the Elements - Second Edition. tr. 513–514.
- ^ Rehder, D.; Polenova, T.; Bühl, M. (2007). Vanadium-51 NMR. Annual Reports on NMR Spectroscopy. 62. tr. 49–114. doi:10.1016/S0066-4103(07)62002-X. ISBN 9780123739193.
- ^ Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon; Wiberg, Nils (2001). Inorganic Chemistry. Academic Press. ISBN 9780123526519.
- ^ G. Brauer "Vanadium oxytrichloride" in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed. Edited by G. Brauer, Academic Press, 1963, NY. Vol. 1. p. 1264.
- ^ Oppermann, H. (1967). “Untersuchungen an Vanadinoxidchloriden und Vanadinchloriden. I. Gleichgewichte mit VOCl3, VO2Cl und VOCl2”. Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. 351 (3–4): 113–126. doi:10.1002/zaac.19673510302.
