Оксид-трихлорид ванадия

Оксид-трихлорид ванадия (оксотрихлорид ванадия) — неорганическое соединение, оксосоль металла ванадия и соляной кислоты с формулой VOCl₃, оранжево-жёлтая прозрачная жидкость, с резким запахом, дымящая на воздухе и гидролизующаяся водой.

Оксид-​трихлорид ванадия
Общие
Систематическое наименование	Оксид-​трихлорид ванадия
Традиционные названия	хлорокись ванадия; оксотрихлорид ванадия
Хим. формула	VOCl3
Физические свойства
Состояние	жёлтая жидкость
Молярная масса	173,30 г/моль
Плотность	1,76; 1,839 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	-79,5; -77 °C
• кипения	126,7; 127 °C
Энтальпия
• образования	-740,7 кДж/моль
Классификация
Рег. номер CAS	7727-18-6
PubChem	24410
Рег. номер EINECS	231-780-2
SMILES	Cl[V](Cl)(Cl)=O
InChI	InChI=1S/3ClH.O.V/h3*1H;;/q;;;;+3/p-3 JBIQAPKSNFTACH-UHFFFAOYSA-K
RTECS	YW2975000
Номер ООН	2443
ChemSpider	10613097
Безопасность
NFPA 704	1 3 3
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

ПолучениеПравить

• Взаимодействие оксида ванадия(V) с тионилхлоридом при кипячении смеси:

${\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{S}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {V_{2}O_{5}+3SOCl_{2}\ \xrightarrow {\ } 2VOCl_{3}+3SO_{2}}}$ 

• Хлорирование смеси оксида ванадия(V) и угля:

${\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}\mathsf{O}$${\mathsf {V_{2}O_{5}+3Cl_{2}+3C\ {\xrightarrow {\ }}2VOCl_{3}+3CO}}$ 

• Вместо хлорирования в присутствии углерода можно пропускать над оксидом ванадия(V) тетрахлорид углерода:

${\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{4}}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{C}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {V_{2}O_{5}+3CCl_{4}\ {\xrightarrow {\ }}2VOCl_{3}+3COCl_{2}}}$ 

• Хлорирование оксида ванадия(III) :

$\mathsf{2}{\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{4}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2V_{2}O_{3}+6Cl_{2}\ {\xrightarrow {\ }}4VOCl_{3}+O_{2}}}$ 

• Окисление кислородом при нагревании хлорида ванадия(III):

$\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}$${\mathsf {2VCl_{3}+O_{2}\ {\xrightarrow {\ }}2VOCl_{3}}}$ 

• Также VOCl₃ образуется при разложении хлорида диоксованадия(V), но этот способ имеет лишь теоретический интерес:

$\mathsf{3}\mathsf{V}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{l}\stackrel{{\mathsf{150}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}$${\mathsf {3VO_{2}Cl\ {\xrightarrow {150^{o}C}}\ VOCl_{3}+V_{2}O_{5}}}$ 

Физические свойстваПравить

Оксид-трихлорид ванадия — оранжево-жёлтая прозрачная жидкость, дымит во влажном воздухе вследствие гидролиза с образованием хлороводорода. Растворение в воде сопровождается химическим взаимодействием. Растворяется в этаноле, диэтиловом эфире , уксусной кислоте, тетрахлориде углерода.

Химические свойстваПравить

• Реагирует с водой:

$\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{(}\mathsf{3}\mathsf{+}\mathsf{x}\mathsf{)}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }{\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{x}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {2VOCl_{3}+(3+x)H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ V_{2}O_{5}\cdot xH_{2}O\downarrow +6HCl}}$ 

В зависимости от концентрации раствора образуются гели различного состава, которые постепенно окисляют хлорид-ионы, переходя при этом в производные ванадила.

• В концентрированной азотной кислоте реакция с водой идёт иначе:

$\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }\mathsf{V}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {VOCl_{3}+H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ VO_{2}Cl+2HCl}}$ 

• Реагирует с растворами щелочей, при недостатке щелочи выпадает гель оксида ванадия(V):

$\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\stackrel{}{\to }{\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{3}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {2VOCl_{3}+6NaOH\ {\xrightarrow {}}\ V_{2}O_{5}\downarrow +6NaCl+3H_{2}O}}$ 

• При избытке щелочи образуются различные ванадаты(V) в зависимости от концентрации щёлочи:

$\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{O}\mathsf{H}\stackrel{}{\to }\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{V}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {VOCl_{3}+4NaOH\ {\xrightarrow {}}\ NaVO_{3}+3NaCl+2H_{2}O}}$ 

• С концентрированным раствором аммиака образуется метаванадат аммония:

$\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{8}\mathsf{(}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{3}}\cdot <!--\; \cdot \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\mathsf{)}\stackrel{}{\to }\mathsf{2}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{V}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{N}{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {2VOCl_{3}+8(NH_{3}\cdot H_{2}O)\ {\xrightarrow {}}\ 2NH_{4}VO_{3}\downarrow +6NH_{4}Cl+4H_{2}O}}$ 

• Восстанавливается водородом:

$\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\stackrel{{\mathsf{500}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {VOCl_{3}+H_{2}\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ VOCl+2HCl}}$ 

• Восстанавливается цинком:

$\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{Z}\mathsf{n}\stackrel{{\mathsf{400}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{Z}\mathsf{n}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {2VOCl_{3}+Zn\ {\xrightarrow {400^{o}C}}\ 2VOCl_{2}+ZnCl_{2}}}$ 

• При взаимодействии с оксидом хлора(I) или озоном образуется хлорид диоксованадия(V):

$\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }\mathsf{V}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {VOCl_{3}+Cl_{2}O\ {\xrightarrow {\ }}VO_{2}Cl+2Cl_{2}}}$ 

$\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{3}}\stackrel{}{\to }\mathsf{V}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{C}\mathsf{l}\mathsf{+}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {VOCl_{3}+O_{3}\ {\xrightarrow {\ }}VO_{2}Cl+Cl_{2}+O_{2}}}$ 

• Взаимодействием оксохлорида ванадия(V) со спиртами были получены алкоксиды состава VO(OR)₃, представляющие собой летучие жидкости или легко возгоняющиеся кристаллы, состоящие из димерных молекул. Избытком воды они гидролизуются с образованием красного геля состава V₂O₅∙18H₂O:

$\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{C}{\mathsf{l}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{R}\mathsf{O}\mathsf{H}\stackrel{}{\to }\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{R}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{3}\mathsf{H}\mathsf{C}\mathsf{l}$${\mathsf {VOCl_{3}+3ROH\ {\xrightarrow {\ }}VO(OR)_{3}+3HCl}}$ 

$\mathsf{2}\mathsf{V}\mathsf{O}\mathsf{(}\mathsf{O}\mathsf{R}{\mathsf{)}}_{\mathsf{3}}\mathsf{+}\mathsf{21}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{}{\to }{\mathsf{V}}_{\mathsf{2}}{\mathsf{O}}_{\mathsf{5}}\cdot <!--\; \cdot \; -->\mathsf{18}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{6}\mathsf{R}\mathsf{O}\mathsf{H}$${\mathsf {2VO(OR)_{3}+21H_{2}O\ {\xrightarrow {\ }}V_{2}O_{5}\cdot 18H_{2}O\downarrow +6ROH}}$ 

ПрименениеПравить

• Катализатор в органическом синтезе.

ЛитератураПравить

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
• Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.
• Неорганическая химия. В 3 т. / Под ред. Ю. Д. Третьякова. — М.: Изд. центр «Академия», 2007. — Т. 3 кн. 1. — 352 с. — ISBN 5-7695-2532-0.