Cloruro di vanadio(III)

Cloruro di vanadio(III)
Struttura dello ioduro di bismuto, analoga a quella del cloruro di vanadio(III)
Nome IUPAC
Cloruro di vanadio(III), tricloruro di vanadio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	VCl3
Massa molecolare (u)	157,30
Aspetto	solido viola scuro
Numero CAS	7718-98-1
Numero EINECS	231-744-6
PubChem	62647
SMILES	Cl[V](Cl)Cl
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm^3, in c.s.)	3[1]
Solubilità in acqua	decomposizione
Temperatura di fusione	>300 °C (dec)[1]
Proprietà termochimiche
ΔfH^0 (kJ·mol^−1)	-581[2]
Proprietà tossicologiche
DL50 (mg/kg)	350 (ratto, orale)[1]
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
pericolo
Frasi H	302 - 314
Consigli P	280 - 305+351+338 - 310

Il cloruro di vanadio(III) o tricloruro di vanadio è il composto inorganico binario con formula VCl₃. In condizioni normali è un solido di colore viola scuro, molto igroscopico e sensibile all'ossidazione.[3] VCl₃ è disponibile in commercio. Viene usato industrialmente come catalizzatore per produrre gomme e polietilene, e come precursore per la sintesi di altri composti di vanadio.[4]

Storia

Il composto VCl₃ fu ottenuto per la prima volta nel 1869 da Henry Enfield Roscoe, per decomposizione termica di VCl₄.[5][6]

Struttura molecolare e configurazione elettronica

Struttura a strati di BiI₃, analoga a quella di VCl₃

VCl₃ è un solido polimerico. Allo stato solido possiede una struttura cristallina esagonale analoga a quella dello ioduro di bismuto, gruppo spaziale R3 con costanti di reticolo a = 601 pm e c = 1734 pm, sei unità di formula per cella elementare.[7] Gli atomi di vanadio risultano esacoordinati. La struttura può essere descritta come un impacchettamento compatto esagonale di anioni cloruro, mentre i cationi V^3+ sono situati in uno strato sì e uno no, occupando i due terzi degli interstizi ottaedrici.[8][9] Lo ione V^3+ ha configurazione elettronica d ^2, e i due elettroni spaiati rendono paramagnetico il composto.[3]

Sintesi

VCl₃ si può preparare in vari modi.[10][11]

Una possibilità è riscaldare VCl₄ a 160-170 °C usando un flusso di gas inerte per allontanare il cloro:

2 VCl₄ → 2 VCl₃ + Cl₂

Si può ottenere anche per sintesi diretta facendo reagire in un tubo sigillato cloro liquido con vanadio metallico:

2 V + 3 Cl₂ → 2 VCl₃

Alcune altre possibilità sono:

V₂O₃ + 3 SOCl₂ → 2 VCl₃ + 3 SO₂

5 V₂O₅ + 6 S₂Cl₂ → 4 VCl₃ + 5 SO₂ +7 S

Reattività

VCl₃ è un composto molto igroscopico e molto sensibile all'ossidazione. È anche molto sensibile alla presenza di ossigeno, che provoca la formazione di ossicloruri come VOCl, VOCl₂ e VOCl₃.[9][12]

Sciolto in acqua forma lo ione esaaquo [V(H₂O)₆]^3+.[3] Da queste soluzioni si può ottenere il sale idrato VCl₃•6H₂O che in realtà ha struttura trans-[V(H₂O)₄Cl₂]Cl•2H₂O.[2][13]

In soluzione in presenza di altri leganti si formano complessi paramagnetici, vista la configurazione elettronica d^2 dello ione V^3+. In genere si formano complessi ottaedrici tipo [VL₆]^3+, [VCl₂L₄]^+, [VCl₃L₃] o [VCl₆]^3–, ma sono possibili anche altre geometrie, come ad esempio [VCl₄]^– (tetraedrico) e [V(CN)₇]^4– (bipiramide pentagonale).[2]

Tossicità / Indicazioni di sicurezza

VCl₃ è disponibile in commercio. Il composto provoca gravi ustioni cutanee e gravi lesioni oculari. È nocivo per ingestione. Non ci sono evidenze di effetti cancerogeni. Non sono disponibili dati su effetti ambientali.[1]

Note

1. Sigma-Aldrich
2. Holleman e Wiberg 2007
3. Greenwood e Earnshaw 1997
4. Bauer et al. 2002
5. Roscoe 1869
6. Roscoe 1870
7. Klemm e Krose 1947
8. Müller 2006
9. Richards 2006
10. Young e Smith 1953
11. Brauer 1965
12. Ehrlich e Seifert 1959
13. Donovan e Smith 1975

Bibliografia

• (EN) G. Bauer, V. Güther, H. Hess, A. Otto, O. Roidl, H. Roller e S. Sattelberger, Vanadium and vanadium compounds, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a27_367.
• (EN) G. Brauer, Handbook of preparative inorganic chemistry, vol. 2, 2ª ed., New York, Academic Press, 1965.
• W. F. Donovan e P. W. Smith, Crystal and molecular structures of aquahalogenovanadium(III) complexes. Part I. X-Ray crystal structure of trans-tetrakisaquadibromo-vanadium(III) bromide dihydrate and the isomorphous chloro-compound, in J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1975, pp. 894-896, DOI:10.1039/DT9750000894. URL consultato il 18 marzo 2014.
• P. Ehrlich e H.-J. Seifert, Über Vanadinchloride, in Z. anorg. allg. Chem., vol. 301, n. 5-6, 1959, pp. 282-287, DOI:10.1002/zaac.19593010508. URL consultato il 18 marzo 2014.
• (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
• (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• W. Klemm e E. Krose, Die Kristallstrukturen von ScCl₃, TiCl₃ und VCl₃, in Z. anorg. Chem., vol. 253, n. 3-4, 1947, pp. 218-225, DOI:10.1002/zaac.19472530313. URL consultato il 18 marzo 2014.
• (EN) U. Müller, Inorganic Structural Chemistry, 2ª ed., Wiley, 2006, ISBN 978-0-470-01864-4.
• (EN) R. L. Richards, Vanadium: Inorganic & Coordination Chemistry, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia253, ISBN 978-0-470-86210-0.
• H. E. Roscoe, Researches on vanadium. Part II. On the chlorides of vanadium and metallic vanadium, in Chemical News, vol. 20, n. 504, 1869, pp. 37-38. URL consultato il 18 marzo 2014.
• H. E. Roscoe, XXVI.—Researches on vanadium. Part II. On the chlorides of vanadium and metallic vanadium, in J. Chem. Soc., vol. 23, 1870, pp. 344-358, DOI:10.1039/JS8702300344. URL consultato il 18 marzo 2014.
• Sigma-Aldrich, Vanadium(III) chloride, su sigmaaldrich.com. URL consultato il 18 marzo 2014.
• R. C. Young e M. E. Smith, Vanadium(II) chloride (TXT), in Inorg. Synth., vol. 4, 1953, pp. 128-130. URL consultato il 18 marzo 2014.

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