Vanadium(III)-chlorid

Vanadium(III)-chlorid ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Vanadium und Chlor, die häufig als Ausgangsstoff zur Herstellung von Vanadium(III)-Komplexverbindungen genutzt wird. Es gehört zur Stoffklasse der Chloride und bildet ein Hexahydrat VCl₃·6 H₂O, ein grünes, hygroskopisches Pulver.^[3]

Kristallstruktur
_ V3+ 0 _ Cl−
Allgemeines
Name	Vanadium(III)-chlorid
Andere Namen	Vanadiumtrichlorid Vanadin(III)-chlorid Vanadintrichlorid
Verhältnisformel	VCl3
Kurzbeschreibung	hygroskopische, dunkelviolette Kristalle mit stechendem Geruch[1][2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7718-98-1 15168-15-7 (Hexahydrat) EG-Nummer 231-744-6 ECHA-InfoCard 100.028.859 PubChem 62647 Wikidata Q421260
Eigenschaften
Molare Masse	157,30 g·mol−1
Aggregatzustand	fest[1]
Dichte	3,0 g·cm−3 (20 °C)[1]
Schmelzpunkt	500 °C (Zersetzung)[1]
Löslichkeit	löslich in Wasser unter Zersetzung[1] löslich in Ethanol[3] nicht löslich in Ether[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 302​‐​314 EUH: 014 P: 260​‐​270​‐​280​‐​301+312​‐​303+361+353​‐​305+351+338[1]
MAK	0,005 mg/m³[1]
Toxikologische Daten	350 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Gewinnung und Darstellung

Vanadium(III)-chlorid wird durch Erhitzen (160–170 °C) aus Vanadium(IV)-chlorid VCl₄ gewonnen.^[3]

${\displaystyle \mathrm {2\ VCl_{4}\longrightarrow 2\ VCl_{3}+Cl_{2}} }$

Vanadium(III)-chlorid kann auch aus den Elementen gewonnen werden:^[5]

${\displaystyle \mathrm {2\ V+3\ Cl_{2}\longrightarrow 2\ VCl_{3}} }$

Vanadium und Chlorgas reagieren beim Molverhältnis 2:3 zu Vanadium(III)-chlorid.

Alternativ ist eine Synthese aus Vanadium(III)-oxid und Thionylchlorid oder Vanadium(V)-oxid und Schwefel(I)-chlorid möglich.^[3]

${\displaystyle \mathrm {V_{2}O_{3}+3\ SOCl_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2\ VCl_{3}\ +\ 3\ SO_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {2\ V_{2}O_{5}+6\ S_{2}Cl_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 4\ VCl_{3}+5\ SO_{2}+7\ S} }$

Bei Luftausschluss ist es auch aus den Lösungen des Hexahydrates erhältlich, das aus wässrigen, sauren Lösungen von Vanadium(III)-chlorid durch Kühlen und Sättigen mit Salzsäure abgeschieden werden kann.^[3]

${\displaystyle \mathrm {V_{2}O_{3}+6\ HCl+9\ H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ VCl_{3}\cdot \ 6\ H_{2}O} }$

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Vanadium(III)-chlorid bildet sehr hygroskopische, dunkelviolette Kristalle.^[1] Es hat einen stechenden Geruch, da es sich bei Raumtemperatur unter Bildung von Chlor langsam zersetzt.^[2] Es setzt sich beim längeren Stehen an der Luft in das grüne Hexahydrat um, das nach Tagen zerfließt.^[6] In angesäuertem Wasser ist es löslich. Es besitzt eine trigonal-rhomboedrische Kristallstruktur mit der Raumgruppe R3c (Raumgruppen-Nr. 161)Vorlage:Raumgruppe/161 und den Gitterparametern a = 601,2 und c = 1734 pm.^[3] Im Kristall bildet Vanadium(III)-chlorid oktaedrische Strukturen, wobei jedes Vanadiumion oktaedrisch von sechs Chloridionen umgeben ist. Es ist noch eine weitere Kristallstruktur bekannt.^[7] Das Hexahydrat liegt als grüne hygroskopische Kristalle vor.^[3]

Chemische Eigenschaften

Beim Erhitzen im Vakuum oder an Luft bei über 400 °C zerfällt es in Vanadium(II)-chlorid und Vanadium(IV)-chlorid.^[8][9]

${\displaystyle \mathrm {2\ VCl_{3}\ {\xrightarrow {\Delta T}}\ VCl_{2}+VCl_{4}} }$

Beim Erhitzen (~675 °C) mit Wasserstoff wird Vanadium(III)-chlorid zu Vanadium(II)-chlorid reduziert.

${\displaystyle \mathrm {2\ VCl_{3}+H_{2}\ {\xrightarrow {\Delta T}}\ 2\ VCl_{2}+2\ HCl} }$

Bei Reaktion mit Kohlendioxid, Sauerstoff oder Vanadium(III)-oxid entsteht Vanadium(III)-oxidchlorid.^[3]

${\displaystyle \mathrm {2\ V_{2}O_{3}+VCl_{3}\ \xrightarrow {} \ 3\ VOCl} }$

Verwendung

Vanadium(III)-chlorid dient als Ausgangsstoff zur Herstellung von Vanadium(III)-Komplexverbindungen, so z. B. Tetrahydrofuran- oder Acetonitrilderivate (VCl₃(THF)₃^[10] bzw. VCl₃(MeCN)₃).

Weiterhin kann es zur Herstellung von Vanadium durch Reduktion mit Magnesium oder Wasserstoff^[3] und als Katalysator bei Polymerisationen eingesetzt werden.

Einzelnachweise

1. Eintrag zu Vanadium(III)-chlorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 30. Mai 2024. (JavaScript erforderlich)
2. Patty’s Toxicology, 6 Volume Set. Wiley, ISBN 0-470-41081-7, S. 515 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
3. Georg Brauer (Hrsg.) u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band III, Ferdinand Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1407, 1409–1410.
4. Datenblatt Vanadium(III)-chlorid bei Fisher Scientific, abgerufen am 13. Februar 2014 (PDF).
5. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1550.
6. H. Oppermann: Darstellung und Eigenschaften von VCl₄, VCl₃ und VOCl₃. In: Zeitschrift für Chemie. Band 2, Nr. 12, 2010, S. 376–377, doi:10.1002/zfch.19620021217 (wiley.com).
7. Doris Siew Hew Sam, Pierre Courtine, Jean Claude Jannel: A new layer structure of VCl₃ showing stacking-fault type disorder. In: Die Makromolekulare Chemie, Rapid Communications. Band 6, Nr. 9, 1985, S. 631–634, doi:10.1002/marc.1985.030060908 (wiley.com).
8. Inorganic Syntheses, Inc.: Inorganic Syntheses. John Wiley & Sons, 2009, ISBN 0-470-13267-1, S. 129 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
9. Catherine E. Housecroft, A. G. Sharpe: Inorganic Chemistry. Pearson Education, 2005, ISBN 0-13-039913-2, S. 605 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
10. Heyn: Anorganische Synthesechemie: Ein integriertes Praktikum, S. 18–20; ISBN 3-540-52907-1.

Vanadium-Halogenide

Oxidationsstufe (II):  Vanadium(II)-fluorid | Vanadium(II)-chlorid | Vanadium(II)-bromid | Vanadium(II)-iodid

Oxidationsstufe (III):  Vanadium(III)-fluorid | Vanadium(III)-chlorid | Vanadium(III)-bromid | Vanadium(III)-iodid

Andere Oxidationsstufen:  Vanadium(IV)-fluorid | Vanadium(IV)-chlorid | Vanadium(IV)-bromid | Vanadium(V)-fluorid