Оксид-трихлорид ванадия

Оксид-трихлорид ванадия
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
SMILES	Cl[V](Cl)(Cl)=O
RTECS	YW2975000
Номер ООН	2443
Безопасность
NFPA 704	1 3 3
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

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.

Получение

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{V_2O_5 + 3SOCl_2 \ \xrightarrow\ 2VOCl_3 + 3SO_2 } }[/math]

Хлорирование смеси оксида ванадия(V) и угля:

[math]\displaystyle{ \mathsf{V_2O_5 + 3Cl_2 + 3C \ \xrightarrow\ 2VOCl_3 + 3CO } }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{V_2O_5 + 3CCl_4 \ \xrightarrow\ 2VOCl_3 + 3COCl_2 } }[/math]

Хлорирование оксида ванадия(III) :

[math]\displaystyle{ \mathsf{2V_2O_3 + 6Cl_2 \ \xrightarrow\ 4VOCl_3 + O_2 } }[/math]

Окисление кислородом при нагревании хлорида ванадия(III):

[math]\displaystyle{ \mathsf{2VCl_3 + O_2 \ \xrightarrow\ 2VOCl_3 } }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{3VO_2Cl \ \xrightarrow{150^oC}\ VOCl_3 + V_2O_5 } }[/math]

Физические свойства

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 свойства

Реагирует с водой:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2VOCl_3 + (3+x)H_2O \ \xrightarrow{}\ V_2O_5\cdot xH_2O\downarrow + 6HCl } }[/math]

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:

[math]\displaystyle{ \mathsf{VOCl_3 + H_2O \ \xrightarrow{}\ VO_2Cl + 2HCl } }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{2VOCl_3 + 6NaOH \ \xrightarrow{}\ V_2O_5\downarrow + 6NaCl + 3H_2O } }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{VOCl_3 + 4NaOH \ \xrightarrow{}\ NaVO_3 + 3NaCl + 2H_2O } }[/math]

С концентрированным раствором аммиака образуется метаванадат аммония:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2VOCl_3 + 8(NH_3\cdot H_2O) \ \xrightarrow{}\ 2NH_4VO_3\downarrow + 6NH_4Cl + 4H_2O } }[/math]

Восстанавливается водородом:

[math]\displaystyle{ \mathsf{VOCl_3 + H_2 \ \xrightarrow{500^oC}\ VOCl + 2HCl } }[/math]

Восстанавливается цинком:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2VOCl_3 + Zn \ \xrightarrow{400^oC}\ 2VOCl_2 + ZnCl_2 } }[/math]

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

[math]\displaystyle{ \mathsf{VOCl_3 + Cl_2O \ \xrightarrow\ VO_2Cl + 2Cl_2 } }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{VOCl_3 + O_3 \ \xrightarrow\ VO_2Cl + Cl_2 + O_2 } }[/math]

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:

[math]\displaystyle{ \mathsf{VOCl_3 + 3ROH \ \xrightarrow\ VO(OR)_3 + 3HCl } }[/math]

[math]\displaystyle{ \mathsf{2VO(OR)_3 + 21H_2O \ \xrightarrow\ V_2O_5\cdot 18H_2O\downarrow + 6ROH } }[/math]

Применение

Катализатор в органическом синтезе.

Литература

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.